Enamikul rajal põhinevatel võidusõiduautodel on konkurentsist väljumiseks mõned nipid. Olles motospordi tipp, pole F1 autodele võõrad keerulised süsteemid, mis on loodud autode kiiremaks muutmiseks.
Üks selline süsteem on KERS. See võeti kasutusele 2009. aastal, et toetada F1 kahekordset strateegiat edendada keskkonnasõbralike ja maanteesõidukitega seotud tehnoloogiate arendamist F1 võidusõidus, kuid seda võeti laialdaselt kasutusele alles 2011. aastal.
Alates sellest ajast on see igal autol olemas.
Mis on KERS ja kuidas see töötab?
KERS tähistab kineetilise energia taastamise süsteemi. Iga kord, kui pidurdate auto aeglustamiseks, kaob kineetiline energia soojuse kujul, mis tuleneb piduriklotside ja tegeliku ratta vahelisest hõõrdumisest. Selle asemel kasutab KERS seda energiat ja salvestab selle hiljem kasutuselevõtuks, kui see on juhile kasulik.
KERS-e on kahte peamist tüüpi - mehaaniline ja elektriline. Kuigi mis tahes maanteeautode kasutuselevõtt võib kasutada mehaanilist KERS-i, on F1 konstruktorid seni võtnud kasutusele elektrisüsteemid.
Neid toidab elektrigeneraator nimega Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K), mis muundab pidurdamisel tekkiva soojuse elektrienergiaks. Teisendatud elektrienergia salvestatakse seejärel akusse, mille FIA poolt reguleeritud võimsus on 2MJ ringi kohta, mida nimetatakse energiasalvestuseks (ES).
Vajadusel saab juht vajutada oma roolil olevat nuppu, et seda võimsust ühendada mootori võimsusega tänu elektrimootorile, mis asub üldiselt esiosas väntvõll.
MGU-K koguvõimsust reguleerib ka FIA. Varasemate süsteemide võimsus oli 60 kW (ligikaudu 80 hj), kuid hiljem tõsteti piir 120 kW-ni (ligi 160 hj). 2014. aastal, et tasakaalustada nõrgemat 1,6-liitrist V6, mis vahetas välja vanema võimsama 2,4-liitrise V8 mootor.
Kuigi F1 konstruktori KERS-süsteemi täpsed spetsifikatsioonid, mida spordis nimetatakse lihtsalt ERS-iks, oleks hoolikalt valvatud saladus, moodustab eelnimetatud süsteem elektrilise põhitõed KERS.
MGU-K vs MGU-H
MGU-K-d ei tohiks segi ajada MGU-H-ga (Heat), mis on eraldi elektrooniline seade, mis moodustab F1 ERS-i ülejäänud osa. See on sarnane kontseptsioon, kuid selle asemel, et koguda pidurite soojust, püüab see hoopis mootori heitgaaside tekitatud soojusenergiat.
Kahe süsteemi kombineerimine tähendab, et akut saab nüüd laadida ka siis, kui autot ei pidurda aktiivselt. Lisaks, kuna FIA ei kehtesta MGU-H-le mingeid eeskirju, saab selle toodetud energia otse MGU-K-le suunata, jättes sisuliselt kõrvale kõik viimase kohta kehtivad eeskirjad.
MGU-H lahendab ka turbo viivituse, kasutades kompressori toiteks mootorit ja seega ei pea turbiin heitgaase ootama. Need kaks süsteemi moodustavad koos F1-auto ERS-i ehk Energy Recovery Systemi.
Nagu eelnevalt mainitud, juhitakse ratastele jõu suunamist juhi roolil oleva nupuga. Tihti aitavad meeskonnad sõitjatel agressiivsemalt pidurdada või teatud viisil käike vahetada, et laadida igal ringil võimalikult palju energiat või kasutada seda taktikalisemalt.
Kas ERS erineb regeneratiivpidurdamisest?
Siiani, kui ERS kõlab palju nagu regeneratiivpidurdus, mida näete maanteel elektriautodel, siis te ei eksi. Need on sisuliselt samad asjad. Mõlemad süsteemid kasutavad sõiduki pidurdamist, et laadida auto akut, mida kasutatakse seejärel rataste toiteks.
ERS on aga palju keerulisem ja võimsam kui lihtsad regeneratiivpidurduse rakendused, mida maanteeautodel näete. Maanteeautodel on regeneratiivpidurisüsteemid, mis on suunatud aku võimalikult suurele laadimisele, ilma et juht kogu aeg pidurdaks, et süsteemist midagi välja saada.
See on aidanud saavutada mida nimetatakse ühe pedaaliga sõitmiseks enamikus elektriautodes. Kui lasete gaasi lahti, käivitub süsteem ja aeglustab autot agressiivsusega, mida juht sageli kontrollib.
See tagab, et akut laetakse nii palju kui võimalik igapäevaste tööle- ja maanteesõitude ajal. Selle asemel keskenduks ERS sama aku laadimisele võimalikult väiksema pidurdamisega, seega MGU-K ja MGU-H kombinatsioon. Salvestatud energia kasutamine on ka palju agressiivsem.
KERS maanteeautodes
Nii et võiksite tavalises maanteeautos KERS-i sisse visata ja on hämmastava ulatusega sõidukid? Mitte täpselt, arvestades, et ERS on palju agressiivsem kui tavaline regeneratiivpidurdus, tekib paar probleemi, alustades akust.
ERS-is kasutatavad akud on palju vastupidavamad kiirele laadimisele ja tühjenemisele, kuna need kannavad rohkem kui 60 ringi ümber rajal viskamist F1 autol. Need võivad kiireks laadimiseks võtta palju voolu ja seejärel pakkuda sama palju võimsust, et lisada auto koguvõimsust.
Maanteeautode akud on suunatud vastupidavusele, pikemale elueale, et säilitada rohkem laadimistsükleid, ja mis veelgi olulisem, ohutust. See ei tähenda, et ERS poleks ohutu, lihtsalt tavalise maantee elektri- või hübriidauto aku ei suuda süsteemiga sammu pidada.
Autode regeneratiivsed pidurisüsteemid ei tooda ka aku tagasi panemiseks nii palju energiat, kui kulub auto enda liigutamiseks. See tähendab, et saadud laeng on palju väiksem, kui MGU-K pakuks.
Lõpuks on ka energiakasutus üsna erinev, eriti kui sõidate hübriidautoga, kus elektrisüsteemid on sageli mõeldud asendama auto gaasimootoriga toodetud võimsust. Elektriautode puhul ei ole vaja elektrilist kasutuselevõttu üldse teha, kuna süsteem laeb ainult akut.
Seevastu F1 või KERSi ERS on üldiselt keskendunud salvestatud elektrienergia kasutuselevõtule mootori olemasolevale väljundile.
KERSi tulevik
Kuna F1 edusammud muudavad akud ja regeneratiivsüsteemid tõhusamaks, nirisevad need lõpuks maanteeautodele, millega me iga päev sõidame. See tähendab, et saame autod, mis laadivad kiiremini ja parema sõiduulatusega.
Kuni selle ajani võite olla uhked oma sõiduki olemasolevate regeneratiivsüsteemide üle, mis säästavad sama palju energiat kui juba praegu.