Un progetto congiunto dietro un’efficienza straordinaria del 98,2 percento
La collaborazione tra il costruttore automobilistico francese e un partner cinese ha dato vita a un sistema di trazione ibrida che, in condizioni di laboratorio, raggiunge un rendimento del 98,2 percento. Il segreto dietro questo risparmio energetico risiede in un materiale insolito utilizzato nello statore.
Se questi risultati venissero confermati nella produzione in serie, i concorrenti sarebbero costretti ad accelerare lo sviluppo delle proprie tecnologie. Sotto il marchio comune Horse è stato sviluppato un motore elettrico destinato alle ibride, che nei test raggiunge appunto quel rendimento del 98,2 percento — un risultato superiore alla maggior parte delle unità attualmente prodotte, grazie a un nuovo tipo di acciaio impiegato nello statore.
Motor Amorfo – il progetto comune tra Renault e il gruppo cinese Geely
Horse è una società fondata dal costruttore Renault e dal gruppo cinese Geely, impegnata nello sviluppo di propulsori moderni. Il risultato più recente del lavoro degli ingegneri è un motore chiamato Amorfo, progettato principalmente per veicoli ibridi e per auto con autonomia estesa.
Il nome non è casuale. Fa riferimento diretto al materiale dello statore: l’acciaio amorfo utilizzato presenta una struttura atomica disordinata. Nei motori convenzionali si impiega acciaio cristallino, dove gli atomi si dispongono in un reticolo regolare. Le proprietà fisiche dell’acciaio amorfo consentono di ridurre le perdite legate all’azione del campo magnetico, soprattutto alle alte frequenze.
Secondo Horse, non si tratta di semplice marketing. Il Motor Amorfo raggiunge un rendimento del 98,2 percento, il che equivale a perdite interne circa dimezzate rispetto a un sistema di trazione elettrica tipico. La potenza dichiarata è di 190 cavalli con una coppia di 360 newtonmetri, valori più che sufficienti per SUV ibridi, compatte e berlina di medie dimensioni con propulsione elettrica.
Lamiere più sottili di un capello umano – così si riducono le perdite
L’aspetto più sorprendente riguarda lo spessore degli elementi che compongono lo statore. Ogni singola lamiera misura appena 0,025 millimetri, circa dieci volte meno rispetto ai motori elettrici tipicamente montati sulle automobili. Questi strati sottilissimi aiutano a ridurre al minimo le cosiddette correnti parassite.
Le correnti parassite sono un fenomeno in cui si inducono flussi di corrente indesiderati nel metallo, che si trasformano in calore causando perdite energetiche. Più sottili sono gli elementi, più debole risulta questo fenomeno e più efficacemente l’unità converte l’energia elettrica in movimento. Horse dichiara una riduzione delle perdite interne al motore di circa il 50 percento rispetto a una costruzione di riferimento, mantenendo invariati i parametri di potenza e coppia.
In pratica, ciò significa che il motore, a parità di consumo energetico, riesce a compiere più lavoro utile. Meno energia si disperde sotto forma di calore, riducendo le esigenze del sistema di raffreddamento. Le sottili lamiere di acciaio amorfo rappresentano tuttavia una sfida tecnologica in fase produttiva, poiché richiedono lavorazioni più precise e un assemblaggio più delicato rispetto ai materiali standard.
Come si colloca questo risultato rispetto agli altri motori?
Gli attuali sistemi di trazione elettrica per autovetture raggiungono tipicamente un rendimento compreso tra il 93 e il 97 percento. Le differenze dipendono dal carico, dalla temperatura, dal numero di giri e dalla specifica costruzione. Sulla carta, un aumento di uno o due punti percentuali può sembrare poco rispetto, ad esempio, a un raddoppio della potenza.
Nel campo dell’efficienza energetica, però, ogni singolo punto percentuale si traduce in risparmi concreti, soprattutto quando si parla di grandi flotte aziendali e milioni di chilometri percorsi. Per i produttori rappresenta inoltre uno strumento per costruire un vantaggio competitivo, in particolare quando prestazioni e autonomia analoghe possono essere ottenute con una batteria più piccola.
- I moderni motori elettrici per autovetture hanno un rendimento dal 93 al 97 percento
- Il Motor Amorfo dichiara il 98,2 percento in condizioni di laboratorio
- Ogni punto percentuale risparmiato significa un minor prelievo dalla batteria o dal motore
- Un rendimento più elevato consente di utilizzare una batteria più piccola a parità di autonomia
- Nella pratica il risparmio si manifesterà con l’utilizzo prolungato del veicolo
- Le flotte aziendali sentiranno maggiormente la differenza nei costi operativi
- Perdite inferiori significano anche un minor carico sul sistema di raffreddamento
Il quadro complessivo si complica però tenendo conto delle condizioni di misurazione. Il rendimento dichiarato del 98,2 percento proviene da test condotti dall’azienda in condizioni rigorosamente controllate. Nell’uso quotidiano entrano in gioco fattori difficilmente riproducibili con precisione su un banco prova.
Laboratorio contro realtà su strada
Durante il normale utilizzo, il veicolo è soggetto a una serie di fattori che influenzano il rendimento reale dell’unità motrice. Tra questi figurano le escursioni termiche, dal gelo invernale all’asfalto rovente estivo. Il motore non lavora in un unico punto ottimale, ma in condizioni di carico parziale su un ampio intervallo operativo.
Si aggiungono poi l’invecchiamento dei materiali, inclusi l’isolamento e l’acciaio stesso, oltre alle fluttuazioni della tensione e delle prestazioni della batteria di trazione. I produttori indicano generalmente il rendimento massimo raggiunto in un determinato campo di funzionamento, non una media sull’intero ciclo di guida. I laboratori indipendenti ottengono spesso risultati inferiori rispetto a quanto promesso dai materiali promozionali.
Horse non ha ancora comunicato in quali veicoli e in quale configurazione sarà impiegato questo motore, il che rende difficile valutare come si comporterà all’interno di un’auto finita. La società stima che il risparmio energetico complessivo — considerando l’intero sistema ibrido, inclusi batteria, inverter, cambio e altri componenti — ammonti a circa un percento.
Risparmio energetico reale – circa un percento sull’intero sistema
Una riduzione del consumo energetico di un ibrido pari a un percento può sembrare trascurabile su un singolo veicolo, ma moltiplicata per migliaia di esemplari equivale a enormi quantità di elettricità o carburante risparmiati. Con percorrenze annue dell’ordine di 20.000-30.000 chilometri, sommate alle flotte aziendali e a lunghi periodi di utilizzo, tale vantaggio comincia ad avere un peso reale, sia per il conducente che per il bilancio delle emissioni di CO₂.
Per i produttori, anche la frazione più piccola di un punto percentuale conta, poiché può facilitare il rispetto di norme di efficienza energetica sempre più stringenti. Il Motor Amorfo figura già nel catalogo di Horse, il che significa che i clienti dell’azienda possono ordinarlo in qualsiasi momento per i propri progetti. Il primo utilizzatore sarà con ogni probabilità lo stesso gruppo Renault, compresi i marchi affiliati.
Anche altre società del gruppo Geely, come ad esempio Volvo, potrebbero essere tra i primi ad adottarlo. Questo tipo di motore è particolarmente adatto alla prossima generazione di plug-in ibridi, dove la priorità è il basso consumo energetico piuttosto che le prestazioni record. Se le specifiche dichiarate saranno confermate sui veicoli di serie, gli utenti sperimenteranno principalmente un consumo energetico ridotto nella guida quotidiana.
Nel caso di un’ibrida, ciò potrebbe tradursi in meno soste al distributore nel corso dell’anno o in una maggiore autonomia con una singola ricarica della batteria di trazione. Un ulteriore vantaggio è la ridotta dissipazione di calore da parte del motore stesso. Un’unità più efficiente si scalda meno, permettendo al sistema di raffreddamento di lavorare con un carico inferiore. Questo apre a sua volta la possibilità di semplificare la costruzione del veicolo o di ridurre il peso di alcuni componenti.
Perché i produttori competono sul rendimento dei propulsori?
Il mercato dei sistemi di propulsione automobilistica sta cambiando più rapidamente rispetto a dieci anni fa. Oltre alle batterie e all’elettronica di controllo, i motori elettrici sono diventati un terreno di sfida competitiva. I marchi cinesi presentano costruzioni sempre più avanzate, dai motori termici con rendimento record ai sistemi di trazione elettrica innovativi.
Le aziende europee e giapponesi, che per anni hanno dominato nel settore dei sistemi di trasmissione, sono costrette a reagire. Presentare un motore con rendimento molto elevato è un modo per mantenere la propria posizione e dimostrare di avere ancora molto da offrire sul piano tecnologico. I ricercatori di entrambe le società hanno lavorato al progetto per diversi anni, testando varie varianti di materiali amorfi.
Lo sviluppo delle unità motrici influenza l’architettura complessiva del veicolo. Parallelamente ai miglioramenti di efficienza, spesso compaiono cambiamenti nel software di controllo, nella strategia di recupero dell’energia frenante o nella scelta del cambio. L’effetto finale lo sperimenta il guidatore come un sistema di trazione più fluido e una risposta migliore al pedale dell’acceleratore.
Vale la pena sottolineare che i progressi nel campo dei motori si riflettono sull’esperienza di guida complessiva. Per un veicolo che percorre 200.000 chilometri nell’arco della sua vita utile, differenze dell’ordine di uno o due punti percentuali possono accumularsi in modo significativo. Questo si traduce sia nei costi operativi che nell’impronta di CO₂ del singolo veicolo. Dal punto di vista dell’utente, vale quindi la pena osservare non solo potenza e coppia, ma anche come il produttore descrive l’efficienza del propulsore e dell’intero sistema.
