Većina trkaćih automobila na stazi ima neke trikove u rukavu kako bi nadmašili konkurenciju. Budući da su vrhunac motosporta, automobilima F1 nisu strani komplicirani sustavi dizajnirani kako bi automobili bili brži.
Jedan takav sustav je KERS. Predstavljen je 2009. kako bi podržao dvostruku strategiju Formule 1 za promicanje razvoja ekološki prihvatljivih tehnologija relevantnih za cestovne automobile u F1 utrkama, ali nije široko prihvaćen do 2011.
Od tada je prisutan na svakom automobilu.
Što je KERS i kako radi?
KERS je kratica za Kinetic Energy Recovery System. Svaki put kada kočite kako biste usporili automobil, kinetička energija se gubi u obliku topline zbog trenja između kočionih pločica i samog kotača. Umjesto toga, KERS koristi ovu energiju i sprema je da bi se koristila kasnije kada je to korisno za vozača.
Postoje dvije glavne vrste KERS-a - mehanički i električni. Dok bi bilo koja primjena cestovnih automobila mogla koristiti mehanički KERS, konstruktori F1 do sada su usvojili sve električne sustave.
Pokreće ih električni generator nazvan Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K) koji pretvara toplinu proizvedenu kočenjem u električnu energiju. Pretvorena električna energija se zatim pohranjuje u bateriju s FIA-reguliranim kapacitetom od 2MJ po krugu, koja se naziva Energy Storage (ES).
Kada je potrebno, vozač može pritisnuti gumb na svom upravljaču kako bi aktivirao ovu snagu spajanjem sa snagom motora zahvaljujući elektromotoru koji se općenito nalazi na prednjem kraju koljenasto vratilo.
Ukupnu proizvodnju MGU-K također regulira FIA. Raniji sustavi bili su ograničeni na 60 kW (otprilike 80 KS), ali je granica kasnije podignuta na 120 kW (gotovo 160 KS) 2014. kako bi uravnotežio slabiji 1,6-litreni V6 koji je zamijenio stariji, snažniji 2,4-litreni V8 motor.
Iako su točne specifikacije KERS sustava konstruktora F1, koji se u sportu naziva jednostavno ERS, bila strogo čuvana tajna, gore spomenuti sustav doista čini osnove električnog KERS.
MGU-K protiv MGU-H
MGU-K ne treba brkati s MGU-H (Heat), koji je zasebni elektronički uređaj koji čini preostali dio F1 ERS-a. To je sličan koncept, ali umjesto da hvata toplinu iz kočnica, umjesto toga hvata toplinsku energiju koju stvaraju ispušni plinovi motora.
Kombinacija dvaju sustava znači da se baterija sada može puniti čak i kada automobil nije aktivno pod kočenjem. Dodatno, budući da FIA ne nameće nikakve propise za MGU-H, svaka energija koju on proizvede može se izravno unijeti u MGU-K, u biti zaobilazeći sve propise o potonjem.
MGU-H također rješava turbo lag korištenjem motora za napajanje kompresora i stoga ne zahtijeva da turbina čeka ispušne plinove. Ova dva sustava u kombinaciji čine ERS ili sustav povrata energije na bolidu F1.
Kao što je prije spomenuto, prijenosom snage na kotače upravlja gumb na vozačevom upravljaču. Timovi često pomažu vozačima da agresivnije koče ili mijenjaju brzine na određeni način kako bi napunili maksimalnu količinu energije u svakom krugu ili je bolje iskoristili.
Je li ERS drugačiji od regenerativnog kočenja?
Do sada, ako ERS zvuči dosta poput regenerativnog kočenja koje vidite u električnim automobilima na cesti, niste u krivu. Oni su u biti ista stvar. Oba sustava koriste kočenje vozila za ponovno punjenje akumulatora automobila, koji se zatim koristi za napajanje kotača.
Međutim, ERS je daleko kompliciraniji i snažniji od jednostavnih aplikacija regenerativnog kočenja koje vidite u cestovnim automobilima. Cestovna vozila imaju sustave regenerativnog kočenja koji su usmjereni na punjenje baterije koliko god je to moguće, a da pritom ne tjeraju vozača da koči cijelo vrijeme kako bi nešto izvukao iz sustava.
Ovo je pomoglo u postizanju ono što se zove vožnja s jednom pedalom u većini električnih automobila. Kada pustite gas, sustav se uključuje i usporava automobil s agresijom koju vozač često može kontrolirati.
To osigurava da se baterija puni onoliko koliko je to moguće tijekom svakodnevnih putovanja na posao i putovanja. ERS bi se umjesto toga usredotočio na punjenje iste baterije sa što manje kočenja, stoga kombinacija MGU-K i MGU-H. Raspoređivanje pohranjene energije također je daleko agresivnije.
KERS u cestovnim vozilima
Pa možete li ubaciti KERS u obični cestovni automobil i imati vozila s nevjerojatnim dometom? Ne baš, s obzirom da je ERS daleko agresivniji od običnog regenerativnog kočenja, bit će nekoliko problema, počevši od baterije.
Baterije koje se koriste u ERS-u daleko su otpornije na brzo punjenje i pražnjenje jer nose najveći teret F1 bolida koji juri više od 60 krugova oko staze. Oni mogu primiti velike količine energije kako bi se brzo napunili, a zatim dati jednako veliku količinu energije za dodavanje ukupnoj snazi automobila.
Akumulatori za cestovne automobile usmjereni su na izdržljivost, duži vijek trajanja za više ciklusa punjenja i, što je još važnije, sigurnost. To ne znači da ERS nije siguran, samo baterija običnog cestovnog električnog ili hibridnog automobila neće moći držati korak sa sustavom.
Sustavi regenerativnog kočenja na automobilima također ne generiraju toliko energije da se vrati u bateriju koliko je potrebno za pokretanje samog automobila. To znači da je dobiveni naboj puno manji od onoga što bi MGU-K dao.
Konačno, korištenje energije je također prilično drugačije, posebno ako vozite hibridni automobil, gdje električni sustavi često trebaju zamijeniti snagu koju proizvodi plinski motor automobila. Na električnim automobilima uopće nema potrebe za električnom implementacijom jer sustav samo puni bateriju.
Nasuprot tome, ERS u F1 ili KERS, općenito, usmjeren je na korištenje pohranjene električne energije na postojeću snagu motora.
Budućnost KERS-a
Kako napredak u F1 čini baterije i regenerativne sustave učinkovitijima, oni se konačno prenose na cestovne automobile koje vozimo svaki dan. To znači da ćemo dobiti automobile koji se brže pune, s poboljšanim dometom.
Do tada možete biti ponosni na postojeće regenerativne sustave vašeg vozila koji štede onoliko energije koliko već štede.