Renault präsentiert neuen Elektromotor – effizienter als bisherige Konstruktionen

Ein gemeinsames Projekt des französischen Automobilherstellers und seines chinesischen Partners bringt einen Hybridantrieb hervor, der im Labor einen Wirkungsgrad von 98,2 Prozent erreicht. Das Geheimnis hinter der Energieeinsparung liegt in einem ungewöhnlichen Statormaterial.

Sollten sich diese Laborergebnisse in der Serienproduktion bestätigen, wird der Wettbewerb gezwungen sein, die eigene Entwicklung erheblich zu beschleunigen. Unter der gemeinsamen Marke Horse entstand ein Elektromotor für Hybridfahrzeuge, der bei Tests einen Wirkungsgrad von 98,2 Prozent erzielt – ein Wert, der die meisten derzeit produzierten Antriebseinheiten übertrifft. Der Schlüssel dazu ist eine neuartige Stahllegierung im Stator.

Der Antrieb richtet sich vor allem an Plug-in-Hybride und Range-Extender-Fahrzeuge, bei denen jedes eingesparte Prozent direkt in niedrigeren Kraftstoff- und Stromverbrauch übersetzt wird. Die Ingenieure setzten auf amorphen Stahl mit ungeordneter Atomstruktur anstelle des klassischen kristallinen Materials. Genau dieser Werkstoff soll laut Hersteller die internen Verluste im Motor im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen um bis zu 50 Prozent senken.

Motor Amorfo – das gemeinsame Projekt von Renault und dem chinesischen Konzern Geely

Horse ist ein Unternehmen, das von Renault und dem chinesischen Konzern Geely gegründet wurde und sich auf die Entwicklung moderner Antriebseinheiten spezialisiert hat. Das jüngste Ergebnis dieser Zusammenarbeit ist der Motor namens Amorfo, der speziell für Hybridfahrzeuge und Range-Extender-Modelle konzipiert wurde.

Der Name ist kein Zufall. Er verweist direkt auf das verwendete Statormaterial – der eingesetzte amorphe Stahl besitzt eine ungeordnete Atomstruktur. In herkömmlichen Motoren kommt kristalliner Stahl zum Einsatz, bei dem die Atome in einem regelmäßigen Gitter angeordnet sind. Die physikalischen Eigenschaften von amorphem Stahl ermöglichen es, die durch Magnetfelder verursachten Verluste – insbesondere bei hohen Frequenzen – deutlich zu reduzieren.

Horse betont, dass es sich dabei nicht um einen reinen Marketingeffekt handelt. Der Amorfo-Motor erreicht einen Wirkungsgrad von 98,2 Prozent, was intern rund halb so viele Verluste bedeutet wie bei einem typischen Elektroantrieb. Die angegebene Leistung liegt bei 190 PS und 360 Newtonmetern Drehmoment – mehr als ausreichend für Hybrid-SUVs, Kompaktfahrzeuge und größere Limousinen mit elektrischem Antrieb.

Bleche dünner als ein Menschenhaar – wie die Verlustreduzierung funktioniert

Besonders beeindruckend ist die Dicke der Einzelelemente, aus denen der Stator aufgebaut ist. Jedes Blech misst gerade einmal 0,025 Millimeter – etwa zehnmal weniger als bei typischen Elektromotoren in Serienfahrzeugen. Diese extrem dünnen Schichten helfen dabei, sogenannte Wirbelströme zu unterdrücken.

Wirbelströme sind unerwünschte, im Metall induzierte Stromflüsse, die sich in Wärme umwandeln und so Energie verschwenden. Je dünner die einzelnen Schichten, desto schwächer dieser Effekt – und desto effizienter wandelt der Antrieb elektrische Energie in Bewegung um. Horse gibt an, dass die Verluste im Motor selbst im Vergleich zu einer Referenzkonstruktion um rund 50 Prozent reduziert wurden, ohne Abstriche bei Leistung und Drehmoment.

Konkret bedeutet das: Bei gleichem Stromverbrauch leistet der Motor mehr nutzbare Arbeit. Weniger Energie geht als Wärme verloren, was zugleich die Anforderungen an das Kühlsystem senkt. Allerdings stellen die dünnen Bleche aus amorphem Stahl eine fertigungstechnische Herausforderung dar, da sie präzisere Bearbeitung und sorgfältigere Montage erfordern als Standardmaterialien.

Wie schneidet dieser Motor im Vergleich zu anderen ab?

Heutige Elektroantriebe in Pkw erreichen üblicherweise einen Wirkungsgrad zwischen 93 und 97 Prozent. Die genauen Werte hängen von Last, Temperatur, Drehzahl und der jeweiligen Konstruktion ab. Ein Anstieg um ein bis zwei Prozent klingt auf dem Papier wenig spektakulär – ist aber in der Praxis durchaus relevant.

Im Bereich der Energieeffizienz zählt jedes Prozent, besonders wenn man über große Fahrzeugflotten und Millionen gefahrene Kilometer spricht. Für Hersteller ist es zudem ein Mittel zur Differenzierung im Wettbewerb – vor allem dann, wenn ähnliche Leistungs- und Reichweitenwerte mit einer kleineren Batterie erreicht werden können.

• Moderne Elektromotoren in Pkw erreichen 93 bis 97 Prozent Wirkungsgrad
• Der Amorfo-Motor gibt 98,2 Prozent unter Laborbedingungen an
• Jedes eingesparte Prozent bedeutet weniger Strom- oder Kraftstoffverbrauch
• Höhere Effizienz erlaubt kleinere Batterien bei gleicher Reichweite
• Im Alltag macht sich die Einsparung vor allem bei langfristiger Nutzung bemerkbar
• Unternehmensflotten spüren den Unterschied am deutlichsten bei den Betriebskosten
• Geringere Verluste bedeuten auch eine geringere Belastung des Kühlsystems

Das Gesamtbild wird durch die Messbedingungen etwas relativiert. Der angegebene Wirkungsgrad von 98,2 Prozent stammt aus streng kontrollierten Labortests des Unternehmens. Im Alltagsbetrieb kommen zahlreiche Faktoren hinzu, die sich unter idealen Prüfstandsbedingungen nur schwer vollständig abbilden lassen.

Labor versus Straßenrealität

Im normalen Fahrbetrieb wirken eine Vielzahl von Einflüssen auf den tatsächlichen Wirkungsgrad der Antriebseinheit ein. Dazu gehören Temperaturschwankungen vom winterlichen Frost bis zur sommerlichen Hitze. Der Motor arbeitet nicht dauerhaft in seinem optimalen Betriebspunkt, sondern deckt bei Teillast einen breiten Drehzahl- und Lastbereich ab.

Hinzu kommen Alterungseffekte bei Materialien wie Isolierungen und dem Stahl selbst. Auch Spannung und Leistungsfähigkeit der Traktionsbatterie schwanken im Laufe der Zeit. Hersteller geben in der Regel den maximalen Wirkungsgrad in einem bestimmten Betriebsbereich an – nicht den Durchschnittswert über einen vollständigen Fahrzyklus. Unabhängige Labors erzielen häufig niedrigere Werte als die Werbematerialien der Unternehmen.

Horse hat bislang noch nicht bekannt gegeben, in welchen Fahrzeugen und Konfigurationen dieser Motor eingesetzt werden soll, was eine abschließende Beurteilung des Verhaltens im fertigen Fahrzeug erschwert. Das Unternehmen schätzt, dass die Energieeinsparung im gesamten Hybridsystem – unter Berücksichtigung von Batterie, Wechselrichter, Getriebe und weiterer Komponenten – bei etwa einem Prozent liegt.

Reale Energieeinsparung – rund ein Prozent im Gesamtsystem

Eine Verbrauchsreduzierung von einem Prozent in einem Hybridfahrzeug mag im Maßstab eines einzelnen Autos unscheinbar wirken. Hochgerechnet auf Tausende von Exemplaren summiert sich das jedoch zu beträchtlichen Mengen an gespartem Strom oder Kraftstoff. Bei einem jährlichen Kilometerstand von 20.000 bis 30.000 Kilometern, in Unternehmensflotten und über lange Nutzungszeiträume hinweg, gewinnt dieser Vorteil sowohl für Fahrer als auch für die CO₂-Bilanz spürbar an Bedeutung.

Für Hersteller zählt jeder Bruchteil eines Prozents, da er die Erfüllung immer strengerer Effizienzvorschriften erleichtern kann. Der Amorfo-Motor ist bereits im Katalog von Horse gelistet, sodass Kunden ihn für ihre Projekte jederzeit bestellen können. Als erster Abnehmer gilt aller Wahrscheinlichkeit nach der Renault-Konzern selbst zusammen mit den zugehörigen Marken.

Darüber hinaus kommen weitere Unternehmen der Geely-Gruppe infrage, darunter beispielsweise Volvo. Dieser Motortyp eignet sich besonders für eine neue Generation von Plug-in-Hybriden, bei denen ein niedriger Energieverbrauch Priorität vor Spitzenleistung hat. Sollten sich die angegebenen Werte in Serienfahrzeugen bestätigen, profitieren Nutzer vor allem von einem spürbar niedrigeren Energieverbrauch im Alltag.

Bei einem Hybridfahrzeug kann das konkret bedeuten: seltener tanken übers Jahr oder eine größere elektrische Reichweite pro Ladevorgang. Ein weiterer Vorteil ist die geringere Wärmeabgabe des Motors selbst. Ein effizienterer Antrieb erwärmt sich weniger, sodass das Kühlsystem mit niedrigerer Last betrieben werden kann. Das wiederum eröffnet Möglichkeiten, die Fahrzeugkonstruktion zu vereinfachen oder das Gewicht bestimmter Komponenten zu reduzieren.

Warum Hersteller beim Wirkungsgrad ihrer Antriebe wetteifern

Der Markt für Fahrzeugantriebssysteme verändert sich schneller als noch vor zehn Jahren. Neben Akkumulatoren und Leistungselektronik sind gerade Elektromotoren zum zentralen Wettbewerbsfeld geworden. Chinesische Marken präsentieren zunehmend fortschrittlichere Konstruktionen – von Verbrennungsmotoren mit Rekordwirkungsgraden bis hin zu innovativen Elektroantrieben.

Europäische und japanische Unternehmen, die jahrzehntelang bei Antriebstechnologien die Nase vorn hatten, müssen reagieren. Die Vorstellung eines Motors mit sehr hohem Wirkungsgrad ist eine Möglichkeit, die eigene Position zu behaupten und zu demonstrieren, dass man technologisch noch viel zu sagen hat. Die Forscher beider Unternehmen arbeiteten mehrere Jahre an diesem Projekt und testeten dabei verschiedene Varianten amorpher Materialien.

Die Entwicklung von Antriebseinheiten beeinflusst die gesamte Fahrzeugarchitektur. Mit der Effizienzsteigerung gehen häufig Anpassungen in der Steuerungssoftware, der Rekuperationsstrategie beim Bremsen sowie der Getriebeauswahl einher. Der Fahrer spürt das Endergebnis als gleichmäßigeren Antriebslauf und besseres Ansprechverhalten auf das Gaspedal.

Es lohnt sich, darauf hinzuweisen, dass die Weiterentwicklung von Motoren das gesamte Fahrerlebnis prägt. Bei einem Fahrzeug, das über seine gesamte Lebensdauer 200.000 Kilometer zurücklegt, addieren sich Unterschiede von ein bis zwei Prozent zu spürbaren Beträgen. Das schlägt sich sowohl in den Betriebskosten als auch im CO₂-Fußabdruck des einzelnen Fahrzeugs nieder. Aus Nutzersicht lohnt es sich daher, nicht nur auf Leistung und Drehmoment zu achten, sondern auch darauf, wie ein Hersteller den Wirkungsgrad von Antrieb und Gesamtsystem kommuniziert.