Renault e Geely: motor elétrico Amorfo com 98,2 % de eficiência

Uma empresa comum dos dois grupos desenvolveu um motor elétrico que deverá alcançar uma eficiência global de 98,2 por cento. A tecnologia destina-se sobretudo a veículos híbridos e a soluções com extensor de autonomia, podendo abrir uma nova fase na corrida pela eficiência da indústria automóvel.

Porque é que a Renault e a Geely avançam agora nos sistemas de propulsão

Durante muito tempo, os fabricantes japoneses e europeus lideraram no desenvolvimento de propulsões económicas. Nos últimos meses, porém, os grupos chineses têm avançado de forma intensa: a Dongfeng anunciou um motor de combustão com quase 50 por cento de eficiência, a Changan seguiu a mesma via e a BYD revelou motores elétricos próprios de elevada eficiência. É neste contexto que se posiciona agora a Horse, a empresa de sistemas de propulsão criada em conjunto pela Renault e pela Geely.

Foi nesta empresa que nasceu o novo motor elétrico, conhecido internamente como «Amorfo». O elemento decisivo não está numa carroçaria chamativa, mas no interior do conjunto: no estator, a parte fixa do motor elétrico onde é gerado o campo magnético.

«O motor utiliza um aço amorfo inovador no estator e deverá, assim, reduzir para metade as perdas internas, com uma eficiência global indicada de 98,2 por cento.»

Desta forma, a Horse atua precisamente numa área em que os motores elétricos ainda apresentam margens relevantes de melhoria: perdas minúsculas, mas permanentes, no próprio material.

Aço mais fino do que um cabelo: o que está por trás da solução de materiais

Habitualmente, os estatores são fabricados com chapas finas de aço elétrico cristalino. Estas lâminas limitam as correntes parasitas geradas no metal por campos magnéticos alternados e que se dissipam sob a forma de calor. No novo motor, a Horse vai mais longe em dois aspetos:

• O estator recorre a aço amorfo, cuja estrutura atómica é desorganizada.
• As chapas do estator têm apenas 0,025 milímetros de espessura, cerca de dez vezes menos do que o habitual.

Esta espessura extrema reduz as correntes parasitas no metal, enquanto a estrutura amorfa diminui adicionalmente as perdas magnéticas. O objetivo é claro: menos calor desperdiçado e mais potência de propulsão útil a partir da mesma energia fornecida.

A Horse refere uma redução de 50 por cento nas perdas internas do motor. Do ponto de vista da engenharia eletrotécnica, a afirmação parece plausível: quanto mais fino e mais facilmente desmagnetizável for um pacote de lâminas, menores serão as chamadas perdas no ferro. Para quem conduz, isso não se traduz num pico de potência superior, mas sim em alguma autonomia adicional e menor consumo de energia.

Potência e binário: preparado para híbridos modernos

O novo motor não foi pensado para desportivos puros, mas sobretudo para automóveis de uso diário com assistência elétrica. Estas são as principais especificações técnicas:

Com estes valores, o motor adequa-se a híbridos plug-in dos segmentos compacto e médio, ou a veículos com extensor de autonomia, nos quais um pequeno motor de combustão serve apenas para produzir eletricidade. Os 190 cv e os 360 newton-metros de binário enquadram-se nos níveis dos atuais sistemas de propulsão elétricos; o avanço está claramente na eficiência, não na potência bruta.

O que representam, na prática, 98,2 % de eficiência?

Os motores elétricos atuais já são considerados muito eficientes. Em cenários de utilização realistas, muitos conjuntos situam-se entre 93 e 97 por cento. À primeira vista, chegar a um máximo de 98,2 por cento parece uma evolução reduzida. Para os engenheiros, contudo, estes últimos pontos percentuais são os mais difíceis de conquistar, porque as perdas passam a diminuir apenas gradualmente.

«A Horse calcula que, com o novo motor, seja possível poupar cerca de um por cento de energia no sistema híbrido completo, tendo por base o consumo real.»

Um por cento pode parecer quase irrelevante inicialmente. Mas, multiplicado por milhões de automóveis e por vários anos de utilização, representa quantidades enormes de energia que deixam de ser necessárias, quer da rede elétrica quer do depósito. Operadores de frotas, pessoas que fazem deslocações pendulares e fabricantes sujeitos a metas de CO₂ dão cada vez mais importância a este tipo de evolução detalhada.

Valores de laboratório face à realidade quotidiana

Apesar dos números impressionantes, mantém-se uma incerteza: todos os valores divulgados provêm ainda da própria Horse e assentam em medições de bancada de ensaio. Na utilização real, entram em jogo variações de temperatura, funcionamento com carga parcial, acelerações e travagens frequentes, bem como o envelhecimento do material. Por experiência, a eficiência efetiva num veículo tende a ser ligeiramente inferior à indicada em laboratório.

A Horse também ainda não revelou qual será o primeiro modelo de produção a receber o motor, nem em que data isso acontecerá. Apenas é certo que o motor integra o catálogo da empresa comum e pode ser encomendado por todas as marcas ligadas à Renault e à Geely, incluindo a própria Renault, a Dacia, a Volvo ou outras marcas do grupo chinês.

Porque é que menos um por cento de consumo continua a contar

Ao nível do sistema - ou seja, incluindo eletrónica de potência, bateria e motor de combustão do híbrido -, a Horse aponta para uma vantagem de consumo de cerca de um por cento. Parece pouco, mas é relevante por várias razões:

• Os fabricantes disputam cada grama de CO₂ nos valores médios das respetivas frotas.
• Os veículos híbridos são frequentemente utilizados durante muitos anos e percorrem quilometragens elevadas.
• Ganhos de eficiência em milhões de automóveis acumulam-se em poupanças percetíveis nas necessidades energéticas.
• Uma eficiência superior reduz a exigência sobre os sistemas de arrefecimento e pode permitir componentes mais pequenos.

Em muitos mercados, normas cada vez mais rigorosas de consumo e emissões determinarão futuramente multas de milhares de milhões de euros. Mesmo progressos técnicos modestos na propulsão ajudam a cumprir esses limites ou a criar alguma margem.

Tecnologia em detalhe: aço amorfo no automóvel

Os metais amorfos não são totalmente novos na indústria. São utilizados, por exemplo, em transformadores da rede elétrica ou em componentes eletrónicos de elevada precisão. Na construção automóvel, porém, ainda surgem apenas pontualmente, sobretudo devido ao custo e à complexidade do seu processamento.

O aço amorfo é produzido ao arrefecer metal líquido a uma velocidade tão elevada que não chega a formar uma estrutura cristalina regular. Os átomos ficam «congelados» numa disposição desorganizada. Daí resultam:

• menores perdas magnéticas,
• elevada dureza e resistência ao desgaste,
• comportamento invulgar sob carga e perante variações de temperatura.

Num motor elétrico, o aspeto magnético é particularmente relevante: quanto menos energia ficar retida no próprio aço sob a forma de calor, maior será a potência que chega ao veio de transmissão. O desafio passa por produzir chapas de apenas 0,025 milímetros de espessura em volumes industriais e a custos aceitáveis.

O que isto significa para os futuros automóveis elétricos e híbridos

O novo motor mostra a direção que o setor está a seguir. Depois de a química das baterias e o fabrico de células terem concentrado as atenções durante muito tempo, a própria propulsão volta agora a ganhar importância. Os fabricantes procuram obter alguns pontos percentuais de eficiência em todas as áreas: motor, inversor, transmissão, arrefecimento e controlo por software.

Para os automobilistas, isto poderá significar nos próximos anos:

• autonomias ligeiramente superiores com a mesma capacidade de bateria,
• consumos mais baixos nos híbridos plug-in,
• sistemas de propulsão mais compactos com potência idêntica ou superior,
• possivelmente menor dependência de materiais magnéticos raros, caso novos desenhos reduzam a sua utilização.

Será importante perceber até que ponto os aços amorfos podem ser integrados nos custos de um fabricante de grande volume. Se o processo de produção se mantiver controlável e os fornecedores conseguirem aumentar a escala, soluções semelhantes poderão chegar não apenas a modelos de topo caros, mas também ao segmento de maior volume.

A que devem agora estar atentos os testes e os clientes

Assim que os primeiros veículos de produção com o novo motor chegarem à estrada, medições independentes mostrarão quanto dos 98,2 por cento se mantém em condições reais. Laboratórios de ensaio e publicações especializadas irão observar sobretudo:

• consumo em percursos pendulares típicos e em viagens de autoestrada,
• eficiência em carga parcial, e não apenas no ponto ideal,
• estabilidade térmica durante períodos prolongados a plena carga,
• ruído e vibrações associados ao novo material,
• efeitos de envelhecimento após quilometragens elevadas.

Para os compradores, vale a pena analisar os valores oficiais de consumo e os testes realistas, em vez de olhar apenas para os números de laboratório presentes nos folhetos. Quem percorre muitos quilómetros por ano ou utiliza frequentemente o modo elétrico beneficia particularmente de cada ponto percentual de eficiência adicional, ainda que a evolução pareça pouco espetacular no dia a dia.