De meeste raceauto's op het circuit hebben een paar trucjes in petto om de concurrentie voor te zijn. Als het toppunt van de autosport zijn F1-auto's geen onbekende in gecompliceerde systemen die zijn ontworpen om de auto's sneller te laten gaan.
Een voorbeeld van zo'n systeem is KERS. Het werd in 2009 geïntroduceerd ter ondersteuning van de tweeledige strategie van de F1 om de ontwikkeling van milieuvriendelijke en wegauto-relevante technologieën in de F1-races te bevorderen, maar werd pas in 2011 algemeen toegepast.
Sindsdien zit het op elke auto.
Wat is KERS en hoe werkt het?
KERS staat voor Kinetic Energy Recovery System. Elke keer dat u remt om uw auto af te remmen, gaat de kinetische energie verloren in de vorm van warmte door de wrijving tussen de remblokken en het eigenlijke wiel. Een KERS benut deze energie in plaats daarvan en slaat deze op om later te gebruiken wanneer dit gunstig is voor de bestuurder.
Er zijn twee hoofdtypen KERS: mechanisch en elektrisch. Hoewel elke implementatie van auto's een mechanische KERS zou kunnen gebruiken, hebben F1-constructeurs tot nu toe allemaal elektrische systemen toegepast.
Deze worden aangedreven door een elektrische generator, Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K) genaamd, die de door het remmen geproduceerde warmte omzet in elektrische energie. De omgezette elektrische energie wordt vervolgens opgeslagen in een batterij met een door de FIA gereguleerde capaciteit van 2MJ per ronde, genaamd Energy Storage (ES).
Indien nodig kan de bestuurder op een knop op het stuur drukken om deze kracht in te zetten door deze samen te voegen met het motorvermogen dankzij een elektromotor die zich meestal aan de voorkant van de auto bevindt krukas.
Het totale vermogen van de MGU-K wordt ook gereguleerd door de FIA. Eerdere systemen waren beperkt tot 60 kW (ongeveer 80 pk), maar de limiet werd later verhoogd tot 120 kW (bijna 160 pk). in 2014 om de zwakkere 1,6-liter V6 te compenseren die de oudere, krachtigere 2,4-liter V8 verving motor.
Hoewel de exacte specificaties van het KERS-systeem van een F1-constructeur, in de sport simpelweg ERS genoemd, zou een goed bewaard geheim zijn, het bovengenoemde systeem vormt wel de basis van een elektrische KERS.
MGU-K versus MGU-H
Een MGU-K moet niet worden verward met een MGU-H (Heat), een afzonderlijk elektronisch apparaat dat het resterende deel van een F1 ERS vormt. Het is een soortgelijk concept, maar in plaats van de warmte van de remmen op te vangen, vangt het thermische energie op die wordt gegenereerd door de uitlaat van de motor.
Door de twee systemen te combineren, kan de batterij nu worden opgeladen, zelfs als de auto niet actief remt. Bovendien, aangezien de FIA geen regels oplegt aan de MGU-H, kan alle energie die door de MGU-H wordt gegenereerd rechtstreeks naar de MGU-K worden geleid, waardoor in wezen alle regels voor de laatste worden omzeild.
De MGU-H lost ook turbovertraging op door een motor te gebruiken om de compressor aan te drijven, waardoor de turbine niet hoeft te wachten op de uitlaatgassen. De twee systemen vormen samen het ERS of Energy Recovery System op een F1-auto.
Zoals eerder vermeld, wordt de krachtontplooiing op de wielen geregeld door een knop op het stuur van de bestuurder. Teams helpen coureurs vaak agressiever te remmen of op een bepaalde manier te schakelen om elke ronde de maximale hoeveelheid energie op te laden of tactischer in te zetten.
Is ERS anders dan regeneratief remmen?
Als een ERS tot nu toe veel lijkt op het regeneratieve remmen dat je in elektrische auto's op de weg ziet, heb je het niet mis. Ze zijn in wezen hetzelfde. Beide systemen maken gebruik van het remmen van een voertuig om de accu van de auto op te laden, die vervolgens wordt gebruikt om de wielen aan te drijven.
Een ERS is echter veel gecompliceerder en krachtiger dan de eenvoudige regeneratieve remtoepassingen die u in straatauto's ziet. Straatauto's hebben regeneratieve remsystemen die erop gericht zijn de batterij zoveel mogelijk op te laden zonder dat de bestuurder de hele tijd moet remmen om iets uit het systeem te halen.
Dit heeft geholpen om te bereiken wat wordt genoemd rijden met één pedaal in de meeste elektrische auto's. Wanneer je het gas loslaat, treedt het systeem in werking en vertraagt het de auto met een agressie die vaak door de bestuurder kan worden gecontroleerd.
Dit zorgt ervoor dat de batterij zoveel mogelijk wordt opgeladen tijdens het dagelijkse woon-werkverkeer en autoritten. Een ERS zou zich in plaats daarvan richten op het opladen van dezelfde batterij met zo min mogelijk remmen, vandaar de combinatie van de MGU-K en MGU-H. Ook de inzet van de opgeslagen energie is veel agressiever.
KERS in straatauto's
Dus zou je een KERS in een gewone straatauto kunnen laten vallen en hebben voertuigen met een verbazingwekkende actieradius? Niet precies, aangezien een ERS veel agressiever is dan normaal regeneratief remmen, zullen er een aantal problemen zijn, te beginnen met de batterij.
Accu's die in een ERS worden gebruikt, zijn veel beter bestand tegen snel opladen en ontladen, aangezien ze het zwaarst te verduren krijgen van een F1-auto die meer dan 60 ronden over een circuit slingert. Ze kunnen grote hoeveelheden stroom opnemen om zichzelf snel op te laden en vervolgens een even grote hoeveelheid stroom leveren om toe te voegen aan het totale vermogen van de auto.
Batterijen voor straatauto's zijn gericht op duurzaamheid, een langere levensduur om meer laadcycli te ondersteunen en, nog belangrijker, veiligheid. Dat wil niet zeggen dat een ERS niet veilig is, het is alleen dat de batterij van een gewone elektrische of hybride auto het systeem niet kan bijhouden.
Regeneratieve remsystemen op auto's genereren ook lang niet zoveel stroom om terug in de batterij te stoppen als nodig is om de auto zelf te verplaatsen. Dit betekent dat de gewonnen lading veel kleiner is dan wat een MGU-K zou bieden.
Ten slotte is de inzet van energie ook nogal anders, vooral als je in een hybride auto rijdt, waar elektrische systemen vaak bedoeld zijn om het door de gasmotor geproduceerde vermogen van de auto te vervangen. Bij elektrische auto's is er helemaal geen elektrische inzet, aangezien het systeem alleen de batterij oplaadt.
Daarentegen is ERS in de F1 of KERS in het algemeen gericht op het inzetten van het opgeslagen elektrische vermogen op het bestaande vermogen van de motor.
De toekomst van KERS
Naarmate de vooruitgang in de F1 batterijen en regeneratieve systemen efficiënter maakt, druppelen ze uiteindelijk door naar de straatauto's waarmee we elke dag rijden. Dit betekent dat we auto's krijgen die sneller opladen, met een groter bereik.
Tot die tijd kunt u trots zijn op de bestaande regeneratieve systemen van uw voertuig om net zoveel energie te besparen als ze al doen.
