Renault und Geely: Neuer Amorfo-Elektromotor mit 98,2 Prozent Wirkungsgrad

Ein Elektromotor aus einer ungewöhnlichen Materialkombination lässt die Autoindustrie aufhorchen. Zugleich weckt er die Hoffnung, Hybridantriebe könnten künftig spürbar sparsamer werden.

Renault und der chinesische Konzern Geely haben über ihr Gemeinschaftsunternehmen Horse einen Elektromotor präsentiert, der nach eigenen Angaben bis zu 98,2 Prozent Wirkungsgrad erzielt. Was nach einem Laborrekord klingt, soll schon bald in gewöhnlichen Hybrid- und Plug-in-Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen und deren Energiebedarf nach und nach senken.

Was im neuen Renault-Geely-Motor steckt

Horse ist ein Gemeinschaftsunternehmen von Renault und Geely, das sich ausschließlich mit Antriebstechnik befasst. Dort entstand ein Aggregat, das intern „Amorfo“ genannt wird. Seine Besonderheit ist weder ein noch kräftigerer Magnet noch eine außergewöhnliche Kühlung: Entscheidend ist vielmehr ein unauffälliges, technisch aber äußerst anspruchsvolles Bauteil – der Stator.

Als Stator bezeichnet man den feststehenden Teil eines Elektromotors, um den sich der Rotor dreht. Üblicherweise werden solche Bauteile aus laminiertem, kristallinem Elektroblech gefertigt. Horse verwendet stattdessen sogenannten amorphen Stahl, ein Metall mit ungeordneter atomarer Struktur.

Nach Angaben des Herstellers erreicht der neue Motor 98,2 Prozent Wirkungsgrad – ein Wert, der auch gegenüber modernen Elektroantrieben deutlich hervorsticht.

Die ungeordnete Struktur soll verhindern, dass im Material zu viele verlustreiche Wirbelströme entstehen, wenn ein schnell wechselndes Magnetfeld es durchdringt. Ziel ist es, jedes Zehntel Watt zu bewahren, das andernfalls als Wärme verloren ginge.

Stahlbleche dünner als ein menschliches Haar

Neben dem Material spielt vor allem die Dicke der Bleche eine Rolle, aus denen der Stator besteht. Horse nennt lediglich 0,025 Millimeter. Ein menschliches Haar misst zum Vergleich meist zwischen 0,05 und 0,08 Millimetern. In herkömmlichen Motoren sind die Bleche ungefähr zehnmal so dick.

Durch diese starke Verringerung der Dicke sinken die Wirbelstromverluste im Metall drastisch. Geringere Verluste erzeugen weniger Wärme und ermöglichen es, aus derselben elektrischen Energie mehr nutzbare Antriebsleistung zu gewinnen.

• Dicke der Statorbleche: 0,025 mm
• Verringerung der internen Motorverluste: bis zu 50 %
• Angekündigter Wirkungsgrad: 98,2 %
• Leistung: 190 PS
• Drehmoment: 360 Nm

Solche Leistungswerte eignen sich gut für kompakte und mittelgroße Fahrzeuge mit Hybridantrieb oder Reichweitenverlängerer. Genau für diesen Bereich sieht Horse den Motor vor: nicht als reinen Sportantrieb, sondern als Effizienzbaustein für die Großserie.

Was 98,2 Prozent Wirkungsgrad im Betrieb bedeuten

Schon heutige Elektroantriebe gelten als sehr effizient. Viele Motoren erreichen je nach Bauart und Lastpunkt etwa 93 bis 97 Prozent. Der Schritt auf 98,2 Prozent erscheint daher zunächst gering. Fachleute wissen allerdings, dass jeder weitere Fortschritt deutlich schwieriger und kostspieliger wird, je näher man den letzten Prozentpunkten kommt.

Horse stellt mit der neuen Technik eine Halbierung der motorinternen Verluste in Aussicht. Das bedeutet nicht, dass das Fahrzeug auf einmal nur noch halb so viel verbraucht: Der Motor ist schließlich nur ein Bestandteil des Gesamtsystems. Sein Beitrag ist dennoch messbar.

Für das Gesamtsystem erwartet Horse rund ein Prozent weniger Energieverbrauch – beim einzelnen Auto wenig, bei Millionen Fahrzeugen jedoch viel.

Im Alltag wirkt ein Prozent beinahe lächerlich gering. Über 15 Jahre Nutzungsdauer, hohe jährliche Fahrleistungen und große Flotten hinweg gerechnet, kommen jedoch gewaltige Energiemengen zusammen. Für Hersteller zählt jeder Zehntelliter und jede Kilowattstunde, wenn sie Flottenziele und CO₂-Vorgaben erfüllen wollen.

Labor und Realität: Wie belastbar sind die Zahlen?

Die 98,2 Prozent beruhen auf Messungen des Herstellers. Üblicherweise finden solche Messungen unter idealisierten Laborbedingungen statt: bei exakt festgelegter Temperatur und optimalem Lastpunkt, ohne Alterung und mit perfekt abgestimmten Nebenaggregaten.

Auf der Straße ändern sich die Bedingungen dagegen laufend. Der Motor arbeitet selten im Bereich seines optimalen Wirkungsgrads, Materialien erwärmen sich und kühlen wieder ab, Magnete und Isolierungen altern. Viele Ingenieure kennen diese Abweichung gut: Prüfstandswerte fallen häufig besser aus als die Daten, die später im Alltag erfasst werden.

Noch lassen Renault und Geely offen, in welchem Modell und ab wann der Motor serienmäßig verbaut wird. Fest steht lediglich, dass er bereits im Produktportfolio von Horse aufgeführt ist. Damit steht er theoretisch sämtlichen Marken der Gruppen offen, etwa Renault und Dacia, möglichen Renault-Partnern sowie Marken aus dem Geely-Umfeld wie Volvo oder Lotus.

Warum chinesische Konzerne bei Antrieben zulegen

In den vergangenen Jahren prägten japanische und europäische Hersteller den Bereich effizienter Antriebe. Toyota und Honda setzten mit Hybridmotoren Maßstäbe, während deutsche Premiumhersteller mit ausgefeilten Elektromaschinen überzeugten. Chinesische Marken wollen dieses Feld inzwischen nicht länger anderen überlassen.

So haben Dongfeng und Changan jüngst Verbrennungsmotoren mit Wirkungsgraden von nahe 50 Prozent angekündigt – für Ottomotoren ein sehr hoher Wert. BYD stellte einen Elektromotor vor, der als besonders innovativ gilt und auf äußerst niedrigen Verbrauch ausgelegt ist.

Der Amorfo-Motor gehört zu einer Welle neuer Antriebskonzepte, mit denen insbesondere asiatische Hersteller nach Effizienzrekorden streben.

Für Renault sind die Zusammenarbeit mit Geely und die Auslagerung der Antriebstechnik an Horse ein strategischer Schritt. So lassen sich Entwicklungskosten teilen, Fachwissen bündeln und neue Anforderungen schneller erfüllen. Der amorphe Stahl im Stator ist ein Ergebnis dieser Allianz.

Was amorpher Stahl genau ist

Zunächst klingt „amorph“ abstrakt. In der Werkstoffkunde beschreibt der Begriff Materialien, deren Atome nicht in regelmäßigen Kristallgittern angeordnet sind, sondern eher ungeordnet verteilt liegen. Gläser gelten als klassisches Beispiel für amorphe Stoffe.

Für Elektromotoren ergeben sich daraus zwei Vorteile:

• Die magnetischen Eigenschaften können gezielter eingestellt werden.
• Wechselnde Magnetfelder verursachen geringere Verluste, weil weniger geordnete „Kanäle“ für Wirbelströme entstehen.

Allerdings ist die Herstellung der Bleche teuer und technisch aufwendig. Die dünnen Schichten müssen mit großer Präzision gefertigt, gestanzt und gestapelt werden. Für die Massenproduktion ist das eine erhebliche Herausforderung.

Was der neue Motor für Hybridfahrer bedeuten könnte

Wer einen Hybrid oder Plug-in-Hybrid fährt, bemerkt Effizienzgewinne heute oft zuerst an zwei Stellen: am leiseren Lauf und an geringerer Wärmeentwicklung. Hat der Motor weniger interne Verluste, kann die Kühlung kleiner ausfallen. Lüfter müssen seltener auf höchster Stufe arbeiten, und das System läuft entspannter.

Hinzu kommt eine allmähliche Wirkung auf den Verbrauch. Wird auf 100 Kilometer etwas weniger Energie benötigt, steigt im Hybridbetrieb die elektrische Reichweite. Im besten Fall fährt das Auto länger elektrisch, startet den Verbrennungsmotor seltener und dessen Komponenten verschleißen langsamer.

Interessant wird sein, wie die Hersteller den Motor in das Gesamtsystem integrieren:

• als Hauptantrieb in Vollhybriden
• als Elektromotor in Plug-in-Hybriden mit größerer Batterie
• als Teil eines Konzepts mit Reichweitenverlängerer, bei dem ein kleiner Verbrennungsmotor ausschließlich als Generator arbeitet

Wie sich Effizienz im Alltag zeigen könnte

Für Fahrer ist letztlich die Tank- oder Stromrechnung wichtiger als die Nachkommastelle im Datenblatt. Ein um ein Prozent geringerer Energieverbrauch kann praktisch bedeuten, dass eine Tankfüllung oder Akkuladung für einige Dutzend Kilometer mehr reicht.

Besonders bei Firmenflotten mit Tausenden Fahrzeugen kann sich ein solcher scheinbar kleiner Vorteil schnell rechnen. Ein geringerer Energiebedarf senkt nicht nur die Betriebskosten, sondern auch die Emissionen über den gesamten Lebenszyklus der Fahrzeuge. Hersteller erhalten dadurch Spielraum, stärkere Varianten anzubieten, ohne ihre Flottenziele zu gefährden.

Technikbegeisterte werden aufmerksam verfolgen, wie der Motor in späteren unabhängigen Tests abschneidet. Sollten die realen Werte auch nur in die Nähe der angekündigten Effizienz kommen, könnte der Amorfo-Motor zu einer Art Vorlage für kommende Generationen von Elektroantrieben werden.