Eit felles prosjekt bak ein bemerkelsesverdig verknadgrad på 98,2 prosent
Eit samarbeid mellom den franske bilprodusenten og ein kinesisk partnar har resultert i eit hybriddrivsystem som under laboratorietilhøve oppnår ein verknadgrad på 98,2 prosent. Løyndomen bak energibesparinga ligg i eit utradisjonelt materiale i statoren.
Dersom desse resultata vert stadfesta i serieproduksjon, vil konkurrentane verta tvinga til å akselerere utviklinga av sine eigne teknologiar. Under det felles merkenamnet Horse er det utvikla ein elmotor berekna på hybridbiler, som i testar oppnår ein verknadgrad på 98,2 prosent. Det er eit betre resultat enn hjå dei fleste einingar som vert produserte i dag, og nøkkelen er tilsynelatande eit nytt slag stål nytta i statoren.
Motor Amorfo – eit felles prosjekt mellom Renault og den kinesiske konsernet Geely
Horse er eit selskap grunnlagt av bilprodusenten Renault og den kinesiske konsernet Geely, og arbeider med utvikling av moderne driveeiningar. Det siste resultatet av ingeniørane sitt arbeid er ein motor kalla Amorfo, primært utforma for hybridar og bilar med utvida rekkevidde.
Namnet er ikkje tilfeldig. Det viser direkte til materialet i statoren — det nytta amorfe stålet har ei uordna atomstruktur. I konvensjonelle motorar nyttast krystallinsk stål, der atoma ordnar seg i eit regelmessig gitter. Dei fysiske eigenskapane til amorf stål gjer det mogleg å redusere dei tapa som er knytte til magnetfeltets påverknad, særleg ved høge frekvensar.
Ifølgje Horse er dette meir enn berre marknadsføring. Motor Amorfo oppnår ein verknadgrad på 98,2 prosent, noko som svarar til om lag halvparten så store interne tap som i eit typisk elektrisk drivsystem. Den deklarerte ytelsa er 190 hestekrefter og eit dreiingsmoment på 360 newtonmeter, noko som er meir enn tilstrekkeleg for hybrid-SUV-ar, kompakte bilar og større sedanar med elektrisk framdrift.
Plater tynnare enn eit menneskehår – slik reduserast tapa
Det mest imponerande aspektet er tjukna på dei elementa statoren er sett saman av. Kvar einskild plate måler berre 0,025 millimeter. Det er om lag ti gonger tynnare enn hjå typiske elmotorar monterte i bilar. Desse ekstremt tynne laga hjelper med å minimere såkalla virvlestraumar.
Virvlestraumar er eit fenomen der det vert indusert uønskte straumforløp i metallet, som vert omdanna til varme og fører til energitap. Jo tynnare elementa er, desto svakare er dette fenomenet, og desto meir effektivt omset driveeininga straum til rørsle. Horse seier at tapa i sjølve motoren er reduserte med om lag 50 prosent samanlikna med ein referansekonstruksjon, medan ytings- og dreiingsmomentverdiane er haldne ved lag.
I praksis tyder det at motoren ved same straumforbruk kan utføre meir nyttig arbeid. Mindre energi går tapt som varme, noko som reduserer krava til kjølesystemet. Dei tynne platene av amorf stål utgjer likevel ei teknologisk utfordring under produksjonen, sidan dei krev meir presis handsaming og varsam montering enn standardmateriale.
Korleis plasserer dette resultatet seg samanlikna med andre motorar?
Dagens elektriske drivsystem i personbilar oppnår typisk ein verknadgrad på mellom 93 og 97 prosent. Skilnadene kjem av belastning, temperatur, turletal og den konkrete konstruksjonen. På papiret kan ei auke på eitt til to prosent verke lite imponerande samanlikna med til dømes ei dobling av ytelsa.
Innanfor energieffektivitet tyder kvart einaste prosent reelle innsparingar, særleg når vi snakkar om store kjøretøyflåtar og millionar av køyrde kilometer. For produsentane er det dessutan eit verkemiddel for å byggje opp eit konkurransemessig fortrinn — særleg når tilsvarande ytings- og rekkjeiddeeigeskapar kan oppnåast med eit mindre batteri.
- Moderne elmotorar i personbilar har ein verknadgrad på 93 til 97 prosent
- Motor Amorfo deklarerer 98,2 prosent under laboratorietilhøve
- Kvart prosent i innsparing tyder lågare forbruk frå batteri eller motor
- Høgare verknadgrad gjev høve til eit mindre batteri ved same rekkevidde
- I praksis vil innsparinga visa seg ved langvarig bruk av køyretøyet
- Firmabilflåtar vil merke skilnaden mest i driftskostnader
- Lågare tap tyder òg mindre belastning på kjølesystemet
Det samla biletet vert komplisert av målingstilhøva. Den oppgjevne verknadgraden på 98,2 prosent stammar frå testar utførte av selskapet under strengt kontrollerte tilhøve. I dagleg drift oppstår det faktorar som er vanskelege å reprodusere perfekt på ein prøvestand.
Laboratorium versus røyndommen på vegen
Under normal drift vert køyretøyet påverka av ei rekkje faktorar som innverkar på driveeininga sin reelle verknadgrad. Det inkluderer temperatursvingingar frå vinterfrost til sommaren si brennande asfalt. Motoren arbeider ikkje i eitt optimalt punkt, men under delbelastning over eit breitt område.
I tillegg kjem aldring av materiale, medrekna isolering og sjølve stålet. Spenning og trekkbatteriets yting svingar òg. Produsentar oppgjev typisk den maksimale verknadgraden oppnådd innanfor eit bestemt arbeidsområde, og ikkje eit gjennomsnitt frå heile køyresyklusen. Uavhengige laboratorium oppnår ofte lågare resultat enn det reklamen lovar.
Horse opplyser enno ikkje i kva bilar og kva konfigurasjon denne motoren vert nytta, noko som gjer det vanskeleg å vurdere korleis han vil oppføre seg i eit ferdig køyretøy. Selskapet bak prosjektet estimerer at den samla energibesparinga — når heile hybridsystemet vert medrekna, inkludert batteri, invertar, girkasse og øvrig utstyr — utgjer om lag eitt prosent.
Reell energiinnsparing – om lag eitt prosent i heile systemet
Ein reduksjon av energiforbruket i ein hybrid på eitt prosent kan verke ubetydeleg for éin bil, men på tvers av tusenvis av eksemplar svarar det til enorme mengder spart elektrisitet eller drivstoff. Ved eit årleg kilometertal i storleiken 20 000 til 30 000 kilometer, kombinert med firmabilflåtar og lang brukstid, byrjar ein slik gevinst å ha reell tyding — både for sjåføren og for CO₂-rekneskapen.
For produsentane tel sjølv den minste brøkdelen av eit prosent, sidan det kan gjere det lettare å oppfylle stadig strengare energieffektivitetsnormer. Motor Amorfo figurerer allereie i Horse sin katalog, noko som tyder at selskapet sine kundar til ei kvar tid kan bestille han til sine prosjekt. Den første avnytaren vil høgst sannsynleg vera Renault-konsernet sjølv, medrekna tilknytte merke.
Andre selskap innanfor Geely sin kapitalgruppe, som til dømes Volvo, kan òg koma i betraktning. Denne motortypen er særleg eigna for neste generasjon plug-in-hybridar, der prioriteten er lågt energiforbruk framfor rekordytelse. Dersom dei deklarerte spesifikasjonane vert stadfesta i serieproduserte køyretøy, vil brukarane primært oppleve eit lågare energiforbruk i kvardagen.
For ein hybrid kan det tyde færre tankestopp i løpet av året eller lengre rekkevidde på éi opplading av trekkbatteriet. Ein annan fordel er den reduserte varmestrålinga frå sjølve motoren. Ei meir effektiv driveining varmar seg opp mindre, slik at kjølesystemet kan arbeide med lågare belastning. Det opnar igjen høve til å forenkle køyretøyet sin konstruksjon eller redusere vekta av visse komponentar.
Kvifor konkurrerer produsentane om drivenheitas verknadgrad?
Marknaden for bildrivsystem endrar seg raskare enn for ti år sidan. Utover batteri og styringselektronikk har nettopp elmotorane vorte eit kappløpsfelt. Kinesiske merke presenterer stadig meir avanserte konstruksjonar — frå forbrenningssystem med rekordhøg verknadgrad til innovative elektriske drivsystem.
Europeiske og japanske verksemder som i årevis dominerte innanfor drivliner, er nøydde til å reagere. Å presentere ein motor med svært høg verknadgrad er ein måte å halde posisjonen sin og demonstrere at dei framleis har mykje å tilby teknisk sett. Forskarar frå begge selskapa arbeidde med prosjektet i fleire år og testa ulike variantar av amorfe materiale.
Utviklinga av driveeiningar påverkar køyretøyet sin samla arkitektur. Samstundes med effektivitetsforbetringane dukkar det ofte opp endringar i styreprogramvare, strategi for rekuperering av bremseenergi eller val av girkasse. Den endelege effekten opplever bilistane som eit jamnare drivsystem og betre respons på gasspedalen.
Det er verdt å merkje seg at motorutviklinga speglar seg i den samla køyreoppleving. For eit køyretøy som tilbakeleg 200 000 kilometer i løpet av levetida si, kan skilnader i storleiken eitt til to prosent akkumulere seg markant. Det slår ut både i driftskostnader og i det einskilde køyretøyet sitt CO₂-fotavtrykk. Sett frå brukaren sitt perspektiv er det verdt å sjå nærare på ikkje berre ytelse og dreiingsmoment, men òg korleis produsenten skildrar effektiviteten for driveeininga og heile systemet.
