Renault stellt neuen Elektromotor vor, der weniger Energie als bestehende Konstruktionen verbraucht

Das gemeinsame Projekt von Renault und Geely strebt nach den Grenzen der Elektromotor-Effizienz

Der französische Automobilhersteller hat gemeinsam mit seinem chinesischen Partner einen Hybridantrieb entwickelt, der in Labortests eine Effizienz von 98,2 Prozent erreicht. Das Geheimnis hinter diesen außergewöhnlich niedrigen Verlusten liegt in einem ungewöhnlichen Material, das im Stator verbaut wird. Sollten sich diese Ergebnisse in der Serienproduktion bestätigen lassen, werden andere Antriebshersteller ihr eigenes Entwicklungstempo erheblich steigern müssen.

Unter der gemeinsamen Marke Horse entstand ein Elektromotor, der primär für Hybridfahrzeuge konzipiert ist. Seine deklarierte Effizienz übertrifft die große Mehrheit der heute produzierten Antriebseinheiten — und der Schlüssel dazu ist eine besondere Stahlsorte im Stator mit ungeordneter atomarer Struktur.

Der Motor Amorfo – was steckt hinter diesem Namen?

Horse ist ein Unternehmen, das Renault und der chinesische Konzern Geely gemeinsam mit dem Ziel gegründet haben, moderne Antriebe zu entwickeln. Ihr jüngstes Werk ist ein Elektromotor namens Amorfo, der vor allem für Plug-in-Hybride und Fahrzeuge mit verlängerter Reichweite gedacht ist.

Der Name ist kein Zufall — er verweist direkt auf das Statormaterial. Während klassische Elektromotoren kristallinen Stahl verwenden, bei dem die Atome in einem regelmäßigen Gitter angeordnet sind, setzt der Amorfo auf amorphen Stahl mit chaotischer atomarer Struktur. Genau diese Eigenschaft reduziert entscheidend die Energieverluste durch das Magnetfeld, insbesondere bei höheren Frequenzen.

Laut Horse handelt es sich dabei nicht um bloße Marketingaussagen. Die deklarierte Motorleistung beträgt 190 PS, das Drehmoment erreicht 360 Newtonmeter — Parameter, die für Hybrid-SUVs, Kompaktmodelle und größere Limousinen mit Elektroantrieb vollkommen ausreichen.

Bleche dünner als ein menschliches Haar – so werden Verluste reduziert

Eines der technisch beeindruckendsten Merkmale dieses Motors ist die Dicke der einzelnen Bleche, aus denen der Stator aufgebaut ist. Jedes einzelne Blech misst gerade einmal 0,025 Millimeter — etwa zehnmal weniger als der Standard bei herkömmlichen Fahrzeugelektromotoren.

Diese extrem dünnen Schichten reduzieren erheblich die sogenannten Wirbelströme. Dabei handelt es sich um ein physikalisches Phänomen, bei dem im Metall unerwünschte Ströme induziert werden, die sich in Wärme umwandeln und Energieverluste verursachen. Die Regel ist einfach: Je dünner das Blech, desto schwächer dieses Phänomen und desto mehr Energie wird tatsächlich in Bewegung umgesetzt.

Horse gibt an, dass gegenüber einer Referenzkonstruktion die internen Motorverluste bei gleichen Leistungsparametern um etwa 50 Prozent gesenkt werden konnten. In der Praxis bedeutet das weniger Wärmeabstrahlung des Motors, geringere Anforderungen an das Kühlsystem und mehr nutzbare Energie aus jeder Kilowattstunde. Die Herstellung derart dünner amorpher Bleche stellt allerdings deutlich höhere Anforderungen an die Präzision bei Bearbeitung und Montage.

Wie schneidet der Amorfo im Vergleich zur Konkurrenz ab?

Aktuelle Elektroantriebe in Personenfahrzeugen erreichen üblicherweise einen Wirkungsgrad zwischen 93 und 97 Prozent. Die tatsächlichen Werte variieren je nach Betriebslast, Temperatur, Drehzahl und konkreter Konstruktionslösung. Auf den ersten Blick mag ein Anstieg um ein bis zwei Prozent wenig spektakulär wirken.

In der Energietechnik gilt jedoch, dass jedes Prozent reales Gewicht hat — besonders wenn man an große Fahrzeugflotten und Millionen von gefahrenen Kilometern jährlich denkt. Für Hersteller eröffnet eine höhere Effizienz zudem eine interessante Möglichkeit: mit einer kleineren Batterie die gleiche Reichweite zu erzielen, was Gewicht und Produktionskosten senkt.

• Standard-Elektromotoren in Personenwagen erreichen 93 bis 97 Prozent Wirkungsgrad
• Der Motor Amorfo deklariert 98,2 Prozent unter Laborbedingungen
• Jedes eingesparte Prozent schlägt sich direkt in einem niedrigeren Verbrauch aus Batterie oder Tank nieder
• Höhere Effizienz ermöglicht den Einsatz einer kleineren Batterie bei gleicher praktischer Reichweite
• Die Einsparung zeigt sich am deutlichsten im langfristigen Alltagsbetrieb
• Unternehmensflotten werden den Unterschied vor allem bei den Betriebskosten spüren
• Geringere Wärmeverluste reduzieren die Anforderungen an das Kühlsystem des gesamten Fahrzeugs

Ein wichtiger Umstand trübt das Bild jedoch: Die genannte Effizienz von 98,2 Prozent basiert auf Tests unter streng kontrollierten Laborbedingungen. Im täglichen Betrieb kommen zahlreiche Variablen ins Spiel, die sich auf dem Prüfstand nicht vollständig simulieren lassen.

Labor versus Realität des alltäglichen Fahrbetriebs

Der normale Straßenbetrieb unterscheidet sich grundlegend von idealen Testbedingungen. Der Motor muss Temperaturschwankungen von winterlichem Frost bis zur sommerlichen Hitze bewältigen und arbeitet nicht in einem einzigen optimalen Betriebspunkt, sondern über einen weiten Drehzahl- und Lastbereich. Hinzu kommen die schrittweise Alterung von Isolierung und Materialien, schwankendes Spannung der Traktionsbatterie sowie wechselnde Straßenverhältnisse.

Hersteller veröffentlichen in der Regel den maximalen Wirkungsgrad, der im idealen Betriebspunkt erreicht wird, nicht den Durchschnitt über einen gesamten Fahrzyklus. Unabhängige Laboratorien kommen dabei üblicherweise zu Ergebnissen, die leicht unter den Angaben der Werbematerialien liegen.

Horse hat bisher nicht veröffentlicht, in welchen konkreten Fahrzeugen und in welcher Konfiguration der Motor Amorfo eingesetzt wird. Das Unternehmen schätzt jedoch, dass nach Berücksichtigung des gesamten Hybridsystems — Batterie, Umrichter, Getriebe und weiteres Zubehör — die reale Energieeinsparung etwa ein Prozent betragen wird.

Reale Energieeinsparung: ein Prozent im Gesamtsystem

Ein Prozent Energieeinsparung pro Fahrzeug klingt zunächst unscheinbar. Im Maßstab von Tausenden Fahrzeugen einer Flotte und Hunderten von Millionen gefahrenen Kilometern jährlich handelt es sich jedoch um enorme Mengen an eingesparter Elektrizität oder Kraftstoff. Bei einer typischen Jahresfahrleistung von 20.000 bis 30.000 Kilometern und einer langen Fahrzeuglebensdauer beginnt ein solcher Gewinn sowohl für das Portemonnaie des Fahrers als auch für die CO₂-Bilanz eine Rolle zu spielen.

Der Motor Amorfo ist bereits im Katalog von Horse gelistet, sodass Firmenkunden ihn für ihre Projekte bestellen können. Erster Abnehmer wird mit größter Wahrscheinlichkeit der Renault-Konzern selbst mit seinen angeschlossenen Marken sein. Auch andere Unternehmen aus der Geely-Unternehmensgruppe, etwa Volvo, kommen infrage.

Dieser Antriebstyp eignet sich besonders für eine neue Generation von Plug-in-Hybriden, bei denen niedrige Verbrauchswerte die oberste Priorität sind und nicht Rekordleistungen. Sollten die deklarierten Parameter in Serienfahrzeugen bestätigt werden, wird der Nutzer das Ergebnis am ehesten als seltenere Tankstopps oder längere Reichweite pro Batterieladung wahrnehmen.

Ein weiterer konkreter Vorteil ist die geringere Wärmeentwicklung des Motors. Ein effizienterer Antrieb erhitzt sich weniger stark, sodass das Kühlsystem mit niedrigerer Last arbeiten kann — was wiederum Spielraum für eine vereinfachte Konstruktion oder die Gewichtsreduzierung einzelner Fahrzeugkomponenten eröffnet.

Warum Hersteller immer intensiver um jedes Prozent Wirkungsgrad kämpfen

Der Markt für Fahrzeugantriebssysteme verändert sich in einem schwindelerregenden Tempo. Neben Batterien und Steuerelektronik sind Elektromotoren zu einem der wichtigsten Schauplätze des technologischen Wettbewerbs geworden. Chinesische Automobilhersteller präsentieren immer ausgefeiltere Lösungen — von Verbrennungsmotoren mit Rekordwirkungsgrad bis hin zu innovativen Elektroantrieben.

Europäische und japanische Hersteller, die jahrelang im Bereich Antriebssysteme dominierten, müssen reagieren. Die Präsentation eines Motors mit derart hohem Wirkungsgrad ist eine der Möglichkeiten, die technologische Position zu halten und zu beweisen, dass sie im Bereich des Konstruktionsingenieurswesens noch immer etwas zu sagen haben. Die Ingenieure beider Partnerunternehmen haben mehrere Jahre am Projekt Amorfo gearbeitet und verschiedene Varianten amorpher Materialien getestet.

Die Antriebsentwicklung beeinflusst zudem die gesamte Fahrzeugarchitektur. Mit der gesteigerten Motoreffizienz gehen Änderungen in der Steuersoftware, der Rekuperationsstrategie beim Bremsen sowie der Getriebeauswahl einher. Das Endergebnis nimmt der Fahrer als gleichmäßigeren Antriebslauf und präzisere Reaktion auf das Gaspedal wahr.

Über eine Gesamtfahrleistung von rund 200.000 Kilometern summieren sich Unterschiede von einem bis zwei Prozent zu nicht unerheblichen Werten. Sie schlagen sich in den Betriebskosten und im CO₂-Fußabdruck des jeweiligen Fahrzeugs nieder. Aus Käufersicht lohnt es sich daher, nicht nur auf Leistung und Drehmoment zu achten, sondern auch darauf, wie der Hersteller den Wirkungsgrad des Antriebs und des gesamten Hybridsystems als Einheit beschreibt.