Większość samochodów wyścigowych na torze ma kilka asów w rękawie, aby wyprzedzić konkurencję. Będąc szczytem sportów motorowych, samochody F1 nie są obce skomplikowanym systemom zaprojektowanym, aby samochody jechały szybciej.
Jednym z takich systemów jest KERS. Został wprowadzony w 2009 roku, aby wesprzeć dwutorową strategię F1, mającą na celu promowanie rozwoju technologii przyjaznych dla środowiska i związanych z samochodami drogowymi w wyścigach F1, ale został powszechnie przyjęty dopiero w 2011 roku.
Od tamtej pory jest obecny w każdym samochodzie.
Co to jest KERS i jak działa?
KERS oznacza system odzyskiwania energii kinetycznej. Za każdym razem, gdy hamujesz, aby zwolnić samochód, energia kinetyczna jest tracona w postaci ciepła z tarcia między klockami hamulcowymi a właściwym kołem. Zamiast tego system KERS wykorzystuje tę energię i oszczędza ją, aby wykorzystać ją później, gdy będzie to korzystne dla kierowcy.
Istnieją dwa główne rodzaje KERS — mechaniczne i elektryczne. Podczas gdy wszelkie wdrożenia samochodów drogowych mogą wykorzystywać mechaniczny KERS, konstruktorzy F1 do tej pory zastosowali wszystkie układy elektryczne.
Są one zasilane przez generator elektryczny o nazwie Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K), który przekształca ciepło wytwarzane podczas hamowania w energię elektryczną. Przetworzona energia elektryczna jest następnie magazynowana w akumulatorze o regulowanej przez FIA pojemności 2 MJ na okrążenie, zwanym Energy Storage (ES).
W razie potrzeby kierowca może nacisnąć przycisk na kierownicy, aby wykorzystać tę moc poprzez jej połączenie z mocą silnika dzięki silnikowi elektrycznemu zwykle umieszczonemu z przodu pojazdu wał korbowy.
Całkowita produkcja MGU-K jest również regulowana przez FIA. Wcześniejsze systemy były ograniczone do 60 kW (około 80 KM), ale później limit ten został podniesiony do 120 kW (prawie 160 KM). w 2014 roku, aby zrównoważyć słabszy 1,6-litrowy silnik V6, który zastąpił starszy, mocniejszy 2,4-litrowy silnik V8 silnik.
Podczas gdy dokładne specyfikacje systemu KERS konstruktora F1, zwanego w sporcie po prostu ERS, byłby ściśle strzeżoną tajemnicą, wspomniany system stanowi podstawę elektryki KERS.
MGU-K kontra MGU-H
MGU-K nie należy mylić z MGU-H (Heat), czyli oddzielnym urządzeniem elektronicznym stanowiącym pozostałą część F1 ERS. To podobna koncepcja, ale zamiast przechwytywania ciepła z hamulców, zamiast tego wychwytuje energię cieplną generowaną przez spaliny silnika.
Połączenie tych dwóch systemów oznacza, że akumulator można teraz ładować nawet wtedy, gdy samochód nie jest aktywnie hamowany. Dodatkowo, ponieważ FIA nie nakłada żadnych przepisów na MGU-H, wszelka generowana przez niego energia może być dostarczana bezpośrednio do MGU-K, zasadniczo z pominięciem jakichkolwiek przepisów dotyczących tego ostatniego.
MGU-H rozwiązuje również problem opóźnienia turbodoładowania, wykorzystując silnik do napędzania sprężarki, a zatem nie wymaga, aby turbina czekała na spaliny. Połączone dwa systemy tworzą ERS lub System Odzyskiwania Energii w bolidzie F1.
Jak wspomniano wcześniej, moc przekazywana na koła jest kontrolowana za pomocą przycisku na kierownicy kierowcy. Zespoły często pomagają kierowcom bardziej agresywnie hamować lub zmieniać biegi w określony sposób, aby naładować maksymalną ilość energii na każdym okrążeniu lub wykorzystać ją bardziej taktycznie.
Czy ERS różni się od hamowania odzyskowego?
Jak dotąd, jeśli ERS brzmi jak hamowanie regeneracyjne, które widzisz w samochodach elektrycznych na drodze, nie mylisz się. Zasadniczo są tym samym. Oba systemy wykorzystują hamowanie pojazdu do ładowania akumulatora samochodowego, który jest następnie wykorzystywany do napędzania kół.
Jednak ERS jest znacznie bardziej skomplikowany i wydajny niż proste hamowanie regeneracyjne, które można spotkać w samochodach drogowych. Samochody drogowe mają regeneracyjne układy hamulcowe, które są nastawione na maksymalne ładowanie akumulatora bez konieczności ciągłego hamowania przez kierowcę w celu wydobycia czegokolwiek z układu.
To pomogło osiągnąć tak zwana jazda na jednym pedale w większości samochodów elektrycznych. Kiedy puszczasz gaz, system włącza się i spowalnia samochód z agresją, którą często kontroluje kierowca.
Dzięki temu akumulator jest ładowany na tyle, na ile to możliwe podczas codziennych dojazdów do pracy i podróży. Zamiast tego ERS skupiłby się na ładowaniu tego samego akumulatora przy jak najmniejszym hamowaniu, stąd połączenie MGU-K i MGU-H. Rozmieszczenie zmagazynowanej energii jest również znacznie bardziej agresywne.
KERS w samochodach drogowych
Więc czy mógłbyś wrzucić KERS w zwykłym samochodzie drogowym i mieć pojazdy o niesamowitym zasięgu? Niezupełnie, biorąc pod uwagę, że ERS jest znacznie bardziej agresywny niż zwykłe hamowanie regeneracyjne, pojawi się kilka problemów, zaczynając od akumulatora.
Akumulatory stosowane w ERS są znacznie bardziej odporne na szybkie ładowanie i rozładowywanie, ponieważ wytrzymują ciężar bolidu F1 przejeżdżającego ponad 60 okrążeń po torze. Mogą pobierać duże ilości energii, aby szybko się doładować, a następnie dostarczać równie dużą ilość energii, aby dodać ją do całkowitej mocy samochodu.
Akumulatory do samochodów drogowych są nastawione na trwałość, dłuższą żywotność, aby wytrzymać więcej cykli ładowania i, co ważniejsze, bezpieczeństwo. Nie oznacza to, że ERS nie jest bezpieczny, po prostu akumulator zwykłego samochodu elektrycznego lub hybrydowego nie będzie w stanie nadążyć za systemem.
Układy hamulcowe z odzyskiem energii w samochodach również nie generują prawie tyle energii, aby przywrócić akumulator, ile potrzeba do poruszania samym samochodem. Oznacza to, że uzyskany ładunek jest znacznie mniejszy niż ten, który zapewniłby MGU-K.
Wreszcie, rozmieszczenie energii jest również raczej inne, zwłaszcza jeśli prowadzisz samochód hybrydowy, w którym układy elektryczne często mają na celu zastąpienie mocy wytwarzanej przez silnik gazowy samochodu. W samochodach elektrycznych nie ma w ogóle żadnego elektrycznego wdrożenia, ponieważ system ładuje tylko akumulator.
Natomiast ERS w F1 lub ogólnie w KERS koncentruje się na wykorzystaniu zmagazynowanej energii elektrycznej do istniejącej mocy silnika.
Przyszłość KERS
Ponieważ postępy w F1 sprawiają, że akumulatory i układy regeneracyjne są bardziej wydajne, w końcu trafiają one do samochodów drogowych, którymi jeździmy na co dzień. Oznacza to, że otrzymamy samochody, które ładują się szybciej i mają lepszy zasięg.
Do tego czasu możesz być dumny z istniejących systemów odzyskiwania energii w swoim pojeździe, które oszczędzają tyle energii, ile już robią.
