Τα περισσότερα αγωνιστικά αυτοκίνητα με πίστα έχουν μερικά κόλπα στο μανίκι τους για να ξεπεράσουν τον ανταγωνισμό. Όντας η κορυφή του μηχανοκίνητου αθλητισμού, τα μονοθέσια της F1 δεν είναι ξένα στα περίπλοκα συστήματα που έχουν σχεδιαστεί για να κάνουν τα μονοθέσια να πάνε πιο γρήγορα.
Ένα τέτοιο σύστημα είναι το KERS. Εισήχθη το 2009 για να υποστηρίξει τη διττή στρατηγική της F1 για την προώθηση της ανάπτυξης τεχνολογιών φιλικών προς το περιβάλλον και σχετικών με τα αυτοκίνητα δρόμου στους αγώνες F1, αλλά δεν υιοθετήθηκε ευρέως μέχρι το 2011.
Από τότε υπάρχει σε κάθε αυτοκίνητο.
Τι είναι το KERS και πώς λειτουργεί;
Το KERS σημαίνει Kinetic Energy Recovery System. Κάθε φορά που φρενάρετε για να επιβραδύνετε το αυτοκίνητό σας, η κινητική ενέργεια χάνεται με τη μορφή θερμότητας από την τριβή ανάμεσα στα τακάκια των φρένων και τον πραγματικό τροχό. Ένα KERS εκμεταλλεύεται αυτήν την ενέργεια και την εξοικονομεί για να χρησιμοποιηθεί αργότερα όταν είναι ωφέλιμο για τον οδηγό.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι KERS--μηχανικός και ηλεκτρικός. Ενώ κάθε ανάπτυξη αυτοκινήτου δρόμου μπορεί να χρησιμοποιεί μηχανικό KERS, οι κατασκευαστές της F1 μέχρι στιγμής έχουν υιοθετήσει όλοι ηλεκτρικά συστήματα.
Αυτά τροφοδοτούνται από μια ηλεκτρική γεννήτρια που ονομάζεται Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K) που μετατρέπει τη θερμότητα που παράγεται από το φρενάρισμα σε ηλεκτρική ενέργεια. Η μετατρεπόμενη ηλεκτρική ενέργεια αποθηκεύεται στη συνέχεια σε μια μπαταρία με χωρητικότητα 2 MJ ανά γύρο που ρυθμίζεται από τη FIA, που ονομάζεται Αποθήκευση Ενέργειας (ES).
Όταν απαιτείται, ο οδηγός μπορεί να πατήσει ένα κουμπί στο τιμόνι του για να αναπτύξει αυτή την ισχύ συγχωνεύοντάς το με την απόδοση του κινητήρα χάρη σε έναν ηλεκτροκινητήρα που βρίσκεται γενικά στο μπροστινό άκρο του στροφαλοφόρος άξων.
Η συνολική απόδοση του MGU-K ρυθμίζεται επίσης από τη FIA. Τα προηγούμενα συστήματα περιορίζονταν στα 60 kW (περίπου 80 ίπποι), αλλά αργότερα το όριο αυξήθηκε στα 120 kW (σχεδόν 160 ίπποι). το 2014 για να εξισορροπήσει τον ασθενέστερο V6 των 1,6 λίτρων που αντικατέστησε τον παλαιότερο, ισχυρότερο V8 2,4 λίτρων κινητήρας.
Ενώ οι ακριβείς προδιαγραφές ενός συστήματος KERS κατασκευαστή F1, που ονομάζεται απλά ERS στο άθλημα, θα ήταν ένα στενά φυλαγμένο μυστικό, το προαναφερθέν σύστημα αποτελεί τα βασικά ενός ηλεκτρικού KERS.
MGU-K εναντίον MGU-H
Ένα MGU-K δεν πρέπει να συγχέεται με ένα MGU-H (Θερμότητα), το οποίο είναι μια ξεχωριστή ηλεκτρονική συσκευή που αποτελεί το υπόλοιπο μέρος ενός F1 ERS. Είναι παρόμοια ιδέα, αλλά αντί να συλλαμβάνει τη θερμότητα από τα φρένα, συλλαμβάνει τη θερμική ενέργεια που παράγεται από την εξάτμιση του κινητήρα.
Ο συνδυασμός των δύο συστημάτων σημαίνει ότι η μπαταρία μπορεί πλέον να φορτιστεί ακόμα και όταν το αυτοκίνητο δεν φρενάρει ενεργά. Επιπλέον, δεδομένου ότι η FIA δεν επιβάλλει κανονισμούς στο MGU-H, οποιαδήποτε ενέργεια που παράγεται από αυτό μπορεί να τροφοδοτηθεί απευθείας στο MGU-K παρακάμπτοντας ουσιαστικά τυχόν κανονισμούς για το τελευταίο.
Το MGU-H επιλύει επίσης το turbo lag χρησιμοποιώντας έναν κινητήρα για την τροφοδοσία του συμπιεστή και ως εκ τούτου δεν απαιτεί από τον στρόβιλο να περιμένει τα καυσαέρια. Τα δύο συστήματα σε συνδυασμό σχηματίζουν το ERS ή Σύστημα Ανάκτησης Ενέργειας σε ένα μονοθέσιο της F1.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η ανάπτυξη ισχύος στους τροχούς ελέγχεται από ένα κουμπί στο τιμόνι του οδηγού. Οι ομάδες συχνά βοηθούν τους οδηγούς να φρενάρουν πιο επιθετικά ή να αλλάζουν ταχύτητες με συγκεκριμένο τρόπο για να επαναφορτίζουν τη μέγιστη ποσότητα ενέργειας κάθε γύρο ή να την χρησιμοποιούν πιο τακτικά.
Διαφέρει το ERS από το Regenerative Braking;
Μέχρι στιγμής, αν ένα ERS μοιάζει πολύ με το αναγεννητικό φρενάρισμα που βλέπετε στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα στο δρόμο, δεν κάνετε λάθος. Είναι ουσιαστικά το ίδιο πράγμα. Και τα δύο συστήματα χρησιμοποιούν το φρενάρισμα του οχήματος για να επαναφορτίσουν την μπαταρία του αυτοκινήτου, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία των τροχών.
Ωστόσο, ένα ERS είναι πολύ πιο περίπλοκο και ισχυρό από τις απλές αναγεννητικές εφαρμογές πέδησης που βλέπετε στα αυτοκίνητα δρόμου. Τα αυτοκίνητα δρόμου διαθέτουν αναγεννητικά συστήματα πέδησης που είναι προσανατολισμένα στη φόρτιση της μπαταρίας όσο το δυνατόν περισσότερο χωρίς να κάνουν τον οδηγό να φρενάρει συνεχώς για να βγάλει οτιδήποτε από το σύστημα.
Αυτό βοήθησε στην επίτευξη αυτό που ονομάζεται οδήγηση με ένα πεντάλ στα περισσότερα ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Όταν αφήνετε το γκάζι, το σύστημα κλωτσάει και επιβραδύνει το αυτοκίνητο με μια επιθετικότητα που συχνά μπορεί να ελεγχθεί από τον οδηγό.
Αυτό διασφαλίζει ότι η μπαταρία φορτίζεται όσο το δυνατόν περισσότερο κατά τις καθημερινές μετακινήσεις και τα οδικά ταξίδια. Ένα ERS θα επικεντρωνόταν στη φόρτιση της ίδιας μπαταρίας με όσο το δυνατόν λιγότερο φρενάρισμα, εξ ου και ο συνδυασμός του MGU-K και του MGU-H. Η ανάπτυξη της αποθηκευμένης ενέργειας είναι επίσης πολύ πιο επιθετική.
KERS σε αυτοκίνητα δρόμου
Θα μπορούσατε λοιπόν να ρίξετε ένα KERS σε ένα κανονικό αυτοκίνητο δρόμου και να το έχετε οχήματα με εκπληκτική αυτονομία? Όχι ακριβώς, δεδομένου ότι ένα ERS είναι πολύ πιο επιθετικό από το κανονικό φρενάρισμα με ανάκτηση, θα υπάρξουν μερικά προβλήματα, ξεκινώντας από την μπαταρία.
Οι μπαταρίες που χρησιμοποιούνται σε ένα ERS είναι πολύ πιο ανθεκτικές στη γρήγορη φόρτιση και αποφόρτιση, καθώς φέρουν το βάρος ενός μονοθέσιου F1 που εκτοξεύει περισσότερους από 60 γύρους σε μια πίστα. Μπορούν να πάρουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας για να επαναφορτιστούν γρήγορα και στη συνέχεια να παρέχουν εξίσου μεγάλη ποσότητα ενέργειας για να προσθέσουν στη συνολική ισχύ του αυτοκινήτου.
Οι μπαταρίες αυτοκινήτων δρόμου είναι προσανατολισμένες στην ανθεκτικότητα, τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής για να διατηρούν περισσότερους κύκλους φόρτισης και, το πιο σημαντικό, την ασφάλεια. Αυτό δεν σημαίνει ότι ένα ERS δεν είναι ασφαλές, απλώς η μπαταρία ενός κανονικού ηλεκτρικού ή υβριδικού αυτοκινήτου δεν θα είναι σε θέση να συμβαδίσει με το σύστημα.
Τα αναγεννητικά συστήματα πέδησης στα αυτοκίνητα επίσης δεν παράγουν τόση ισχύ για την επαναφορά της μπαταρίας όση χρειάζεται για να μετακινηθεί το ίδιο το αυτοκίνητο. Αυτό σημαίνει ότι η χρέωση που αποκτάται είναι πολύ μικρότερη από αυτή που θα παρείχε ένα MGU-K.
Τέλος, η ανάπτυξη ενέργειας είναι επίσης αρκετά διαφορετική, ειδικά αν οδηγείτε ένα υβριδικό αυτοκίνητο, όπου τα ηλεκτρικά συστήματα συχνά προορίζονται να αντικαταστήσουν την ισχύ που παράγεται από τον κινητήρα αερίου του αυτοκινήτου. Στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, δεν υπάρχει καθόλου ηλεκτρική ανάπτυξη, καθώς το σύστημα φορτίζει μόνο την μπαταρία.
Αντίθετα, το ERS στη F1 ή το KERS, γενικά, επικεντρώνεται στην ανάπτυξη της αποθηκευμένης ηλεκτρικής ισχύος στην υπάρχουσα ισχύ του κινητήρα.
Το μέλλον του KERS
Καθώς οι εξελίξεις στη F1 κάνουν τις μπαταρίες και τα συστήματα ανάκτησης πιο αποτελεσματικά, τελικά καταλήγουν στα αυτοκίνητα δρόμου που οδηγούμε καθημερινά. Αυτό σημαίνει ότι θα έχουμε αυτοκίνητα που επαναφορτίζονται πιο γρήγορα, με βελτιωμένη αυτονομία.
Μέχρι τότε, μπορείτε να είστε περήφανοι για τα υπάρχοντα συστήματα αναγέννησης του οχήματός σας για εξοικονόμηση ενέργειας όπως ήδη κάνουν.
