Motor Renault-Geely da Horse alcança 98,2% de eficiência com aço amorfo

Um joint-venture de motores da Renault com o grupo chinês Geely acaba de anunciar um novo valor de referência nos sistemas de propulsão eléctrica. O motor agora apresentado promete níveis de eficiência que, até hoje, nem muitos automóveis eléctricos modernos conseguem atingir. Por trás deste recorde está sobretudo um material pouco comum no interior do motor - e uma construção tão delicada que é mais fina do que um cabelo humano.

O que está por trás do novo motor Renault-Geely

A Horse, empresa conjunta participada pela Renault e pela Geely, revelou um motor eléctrico de concepção inédita. O projecto foi pensado principalmente para veículos híbridos e soluções de range-extender (extensor de autonomia), embora, a médio prazo, possa também vir a ser aplicado em modelos 100% eléctricos.

"Segundo o fabricante, o motor atinge uma eficiência de 98,2 por cento - um valor até agora inatingível em tecnologia de série."

Para contextualizar: motores eléctricos comuns situam-se, consoante a carga, a temperatura e o regime de rotação, entre cerca de 93 e 97 por cento. À primeira vista, a diferença pode parecer reduzida, mas do ponto de vista da engenharia representa um avanço claro.

Com aproximadamente 190 cv e 360 newton-metros de binário, esta unidade encaixa bem em plug-in hybrids dos segmentos compacto e médio, mas também em SUV maiores com gerador a bordo.

O truque do aço “amorfo”

O nome do motor está ligado ao material usado no estator: o chamado aço amorfo. Ao contrário do aço eléctrico convencional, de estrutura cristalina, este metal não apresenta uma rede organizada. Os átomos estão dispostos de forma irregular, quase como se a fusão tivesse sido “congelada”.

É precisamente essa falta de ordem que traz ganhos técnicos:

• perdas de magnetização mais baixas
• muito menos correntes de Foucault (correntes parasitas) no metal
• consequentemente, menos aquecimento desnecessário do motor
• eficiência mais elevada num intervalo de funcionamento mais amplo

O foco da inovação está no estator - a peça fixa em forma de anel em torno do rotor. Este componente é composto por muitas camadas finas de aço. Em motores tradicionais, estas lâminas têm, em geral, cerca de 0,2 a 0,3 milímetros de espessura.

Mais fino do que um cabelo: 0,025 milímetros

No novo motor da Horse, a espessura das lâminas desce para apenas 0,025 milímetros. Isto é cerca de dez vezes mais fino do que em soluções clássicas - e, de facto, mais fino do que um cabelo humano.

"De acordo com a Horse, estas camadas extremamente finas reduzem para metade as perdas internas do motor."

A lógica é a seguinte: quanto mais fina for cada camada, menor é a área onde as correntes parasitas se conseguem formar e espalhar. Estas correntes surgem devido a campos magnéticos alternados e transformam energia eléctrica valiosa em calor - ou seja, em potência perdida. Com lâminas quase microscópicas, esse desperdício diminui de forma significativa.

O que significam 98,2 por cento de eficiência na prática

Uma coisa são números de catálogo; outra é a condução real. Os 98,2 por cento são alcançados em condições laboratoriais ideais e num ponto de funcionamento específico. No trânsito do dia-a-dia, a rotação, a carga e a temperatura estão sempre a mudar. Além disso, existe o envelhecimento natural dos materiais.

Por isso, a Renault e a Geely falam deliberadamente de uma eficiência máxima. Em utilização quotidiana, o valor deverá ser mais baixo, embora com tendência para ficar acima do nível de máquinas convencionais.

Para sistemas híbridos completos, a Horse estima um ganho energético real de cerca de um por cento. Parece pouco, mas tem efeitos concretos:

• à escala global, uma frota com milhões de veículos poupa quantidades enormes de electricidade
• a dissipação de calor no motor diminui, aliviando exigências de refrigeração e de espaço
• os ciclos de carga e descarga da bateria são aproveitados de forma ligeiramente mais eficiente
• a autonomia eléctrica de plug-in hybrids melhora de forma perceptível nas margens

Um aumento de um por cento pode quase não se notar para um condutor individual, mas, acumulado ao longo da vida útil dos veículos e em grandes frotas, torna-se uma alavanca relevante para consumo de energia e balanço de CO₂.

Porque é que a luta por cada ponto percentual está agora tão intensa

Há cerca de um ano, sobretudo fabricantes chineses entraram numa corrida por recordes de eficiência nos sistemas de propulsão. Marcas como Dongfeng, Changan ou BYD têm apresentado sucessivamente motores que se aproximam de limites físicos - seja em motores a gasolina com quase 50 por cento de eficiência térmica, seja em unidades eléctricas especialmente eficientes.

Com a Horse, a Renault e a Geely entram também nesta disputa. O novo motor indica que o joint-venture não está focado apenas em motores de combustão tradicionais, mas trabalha de forma directa em máquinas eléctricas de última geração.

"A competição pelo sistema de propulsão mais eficiente está a deslocar-se, cada vez mais, do simples aumento do tamanho da bateria para a optimização fina de cada componente."

Para a Renault, isto cria uma vantagem estratégica: o grupo passa a conseguir oferecer às suas marcas - da própria Renault à Dacia ou à Alpine - uma base tecnológica altamente eficiente, sem ter de suportar sozinho todo o esforço de desenvolvimento. Já a Geely reforça o seu portefólio para marcas como a Volvo e outras empresas do grupo.

Onde este motor recordista pode ser utilizado

A Horse ainda não detalhou em que modelos o motor irá surgir primeiro, nem quando. O que se sabe é que a unidade já consta do catálogo oficial da empresa, pelo que clientes do universo do grupo podem desde já contar com ela no planeamento.

O cenário mais provável é a aplicação nos seguintes tipos de veículos:

• plug-in hybrids dos segmentos compacto e médio
• híbridos completos com foco em eficiência em viagens longas
• veículos com range-extender, em que o motor eléctrico faz a tracção e um motor de combustão funciona apenas como gerador

A combinação de 190 cv, 360 newton-metros e elevada eficiência encaixa especialmente bem em arquitecturas onde a energia vem de uma bateria relativamente pequena e em que as perdas têm de ser minimizadas.

Obstáculos técnicos e económicos

Por mais impressionantes que sejam os números, a tecnologia tem custos. Aço amorfo com esta qualidade e em camadas tão finas é mais difícil de trabalhar do que o aço eléctrico habitual. Os processos de estampagem e conformação têm de ser ajustados, e também o isolamento entre camadas exige requisitos mais rigorosos.

Possíveis consequências:

• custos unitários do motor mais elevados, sobretudo na fase inicial
• tolerâncias de fabrico mais apertadas
• maior esforço em controlo de qualidade e testes finais

Em contrapartida, com volumes suficientes, os custos de material tendem a cair de forma significativa. Se a Renault, a Geely e as respectivas marcas adoptarem o motor em larga escala, os efeitos de escala podem compensar parte do custo adicional. Acresce ainda um ponto: um motor mais eficiente permite reduzir dimensionamentos noutros componentes, por exemplo na refrigeração ou nas secções de cabos.

Porque a eficiência em motores eléctricos é mais do que autonomia

Muitos compradores associam eficiência, em primeiro lugar, a autonomia e custos de electricidade. Nos motores eléctricos e híbridos, contudo, o tema é mais abrangente. Cada perda evitada reduz o calor gerado no motor. Menos calor contribui para aumentar a vida útil de isolamentos, rolamentos e ímanes.

"Maior eficiência não significa apenas menor consumo de energia, mas também potencialmente maior durabilidade e menos necessidade de manutenção."

Há ainda outro aspecto: se for possível extrair um pouco mais de energia útil da mesma bateria, os fabricantes podem, no limite, instalar acumuladores menores ou tirar melhor partido das capacidades existentes. Isto reduz peso e a necessidade de matérias-primas - um argumento que ganha importância no debate sobre recursos como lítio, níquel e cobalto.

O que os condutores podem retirar desta evolução

Para quem compra um automóvel novo hoje, pouco muda no curto prazo. Este motor é sobretudo um sinal do que poderá chegar à próxima ou à seguinte geração de modelos da Renault, Volvo e possivelmente outras marcas. Ainda assim, a direcção é clara.

Os fabricantes podem usar o ganho de eficiência:

• para converter em um pouco mais de autonomia eléctrica
• para baixar consumos mantendo o mesmo perfil de condução
• ou para reduzir peso e custos noutras áreas do veículo

No uso diário, o mais relevante é a tendência: em vez de apenas aumentar baterias, os engenheiros voltam a colocar o próprio sistema de propulsão no centro das atenções. Quem comprar um híbrido ou um eléctrico daqui a alguns anos deverá beneficiar destes “pequenos” percentuais - mesmo sem se aperceber.

Para os entusiastas de tecnologia, os detalhes técnicos continuarão a ser matéria de leitura atenta. Um motor com perdas quase residuais no estator mostra bem que, mesmo na era das grandes baterias, a engenharia clássica em aço, cobre e campos magnéticos mantém toda a sua importância.