Eίναι προφανές ότι τόσο η F1 όσο και η αυτοκινητοβιομηχανία θα πρέπει να μηδενίσουν τις εκπομπές ρύπων. Στο συνέδριο της FIA που διεξήχθη αυτή την εβδομάδα στο Μονακό, πολλοί ομιλητές ανέφεραν την άποψή τους ότι ο ηλεκτρισμός δεν είναι η μοναδική εναλλακτική λύση για την αυτοκίνηση, o κινητήρας εσωτερικής καύσης αναμένεται να έχει παρουσία για αρκετές δεκαετίες ακόμα για αρκετούς λόγους.
Στα επόμενα χρόνια, αναμένονται σημαντικές εξελίξεις στην τεχνολογία του τομέα των μπαταριών. Ωστόσο, τα αποθέματα του πλανήτη σε λίθιο, νικέλιο και χαλκό (βασικά συστατικά των μπαταριών ιόντων λιθίου) μειώνονται ραγδαία. Υπάρχει η άποψη ότι το επόμενο μεγάλο βήμα σε αυτό τον τομέα θα είναι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης (solid state), οι οποίες μπορούν να αποθηκεύσουν τριπλάσια ενέργεια. Η παραγωγή τους όμως, ιδίως όσον αφορά την κατασκευή και το μέγεθός τους, αποτελεί ακόμα μεγάλη πρόκληση. Σε αυτόν τον τομέα λοιπόν θα μπορούσε να αποβεί χρήσιμος ο μηχανοκίνητος αθλητισμός, βοηθώντας στην επίσπευση της εξέλιξης της εν λόγω τεχνολογίας.
Από το 2017 οι κινητήρες στην F1 είναι υβριδικοί, με τα καλά τους και τα κακά τους, παρακάτω θα κανουμε μία προσπάθεια να σας μεταφέρουμε όσο γίνεται πιο συνοπτικά και κατανοητά των τρόπο που λειτουργούν.
Εδώ και αρκετά χρόνια έχουμε ξεχάσει τον υπέροχο ήχο των V8 κινητήρων 2.4 λίτρων, έχουμε περάσει στους 1.6 λίτρων τούρμπο V6 και από τότε έχουν ακολουθήσει πολλές πολλές επεμβάσεις και αλλαγές ώστε να πληρούν τους νέους κανονισμούς, τις ανάγκες για μειωμένη κατανάλωση (η μέγιστη ποσότητα καυσίμου για κάθε αγώνα περιορίστηκε στα 100 kg) και ρύπους. Ο σχεδιασμός του μικροσκοπικού V6 κινητήρα ήταν δύσκολος καθώς η αρχιτεκτονική είναι πολύ διαφορετική από τον V8. Οι πιέσεις μέσα στον θάλαμο καύσης είναι σχεδόν διπλάσιες έως και 200 bar — ή 200 φορές η μέση ατμοσφαιρική πίεση. Εάν οι μηχανικοί δεν μπορούν να αποτρέψουν το «κλώτσημα» του τούρμπο μέσα στον θάλαμο καύσης, ο κινητήρας θα εκραγεί, κάτι που δεν τους συμφέρει, καθώς μόνο πέντε κινητήρες ανά οδηγό επιτρέπονται σε κάθε σεζόν. Το KERS αντικαταστάθηκε με δύο μονάδες γεννήτριας κινητήρα – την MGU-H, η οποία ανακτά ενέργεια από την εξάτμιση και την MGU-K η οποία ανακτά ενέργεια από το φρενάρισμα. Η μονάδα MGU-K παράγει τρείς φορές περισσότερη θερμότητα από όσο η μονάδα KERS των V8, και εάν λιώσει, το μονοθέσιο εξαρτάται μονάχα στην εσωτερική καύση, κάνοντάς το έτσι μη ανταγωνιστικό. Η μονάδα MGU-H απορροφά ενέργεια από τον άξονα της τουρμπίνας ώστε να μετατρέψει την ενέργεια της θερμότητας από τα καυσαέρια, χρησιμοποιείται όμως και για να ελέγχει την ταχύτητα του υπερσυμπιεστή ώστε αυτή να συμπίπτει στις απαιτήσεις αέρα του κινητήρα επιβραδύνοντάς τον, αντικαθιστώντας την βαλβίδα διαφυγής ή επιταχύνοντάς τον για να ανταπεξέλθει στην καθυστέρηση του τούρμπο.Παρά το γεγονός ότι το ηλεκτρικό σύστημα είναι μόνο δύο φορές ισχυρότερο σε σχέση με της προηγούμενης χρονιάς, η ενέργεια που συμβάλλει στην απόδοση του μονοθεσίου είναι δέκα φορές υψηλότερη. Η μπαταρία έχει ελάχιστο βάρος 20kg, και το σύστημα παράγει μεγάλα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που μπορούν να επηρεάσουν την ακρίβεια των αισθητήρων. Ολόκληρο το σχέδιο είναι εντελώς πολύπλοκο. Όλα αυτά σημαίνουν ότι τα καύσιμα από μόνα τους δεν επιτρέπουν στους οδηγούς να πηγαίνουν τέρμα γκάζι για περισσότερο από μια ώρα.
H θεωρία της Renault
Κατά την επιτάχυνση ο κινητήρας εσωτερικής καύσης χρησιμοποιεί το απόθεμα καυσίμου. Ο στροβιλοσυμπιεστής περιστρέφεται με τη μέγιστη ταχύτητα (100,000σαλ).Η μονάδα MGU-H συμπεριφέρεται ως γεννήτρια και ανακτά ενέργεια από την θερμότητα και την ενέργεια που χάνεται στην εξάτμιση και την μεταφέρει στη μονάδα MGU-K (ή στην μπαταρία στην περίπτωση που χρειάζεται φόρτιση). Η μονάδα MGU-K, η οποία συνδέεται στον στροφαλοφόρο άξονα του κινητήρα εσωτερικής καύσης, λειτουργεί ως μοτέρ και αποδίδει επιπρόσθετη ισχύ για να τραβήξει περισσότερο ή να εξοικονομήσει καύσιμα, ανάλογα πώς έχουν διαμορφωθεί τα ηλεκτρονικά ελέγχου. Στο τέλος μιας ευθείας, ο οδηγός σηκώνει το πόδι από το γκάζι για να φρενάρει για μια στροφή. Στο σημείο αυτό, η μονάδα MGU-K μετατρέπεται σε γεννήτρια και ανακτά την σπαταλούμενη ενέργεια κατά το φρενάρισμα, η οποία αποθηκεύεται στην μπαταρία. Κατά το φρενάρισμα, η μονάδα MGU-H μετατρέπεται σε μοτέρ για να διατηρήσει την ταχύτητα περιστροφής του στροβιλοσυμπιεστή αρκετά υψηλά ώστε να αποφευχθεί καθυστέρηση στο τούρμπο (2). Αυτό είναι ένα φαινόμενο που παρατηρείται κατά το φρενάρισμα όταν η ταχύτητα του στροβιλοσυμπιεστή μειώνεται καθώς παράγεται μικρότερος όγκος αερίων. Όταν ο οδηγός επιταχύνει και παράγονται περισσότερα αέρια, το τούρμπο μπορεί να χρειαστεί λίγο χρόνο ώστε να επανέλθει σε πλήρη ταχύτητα περιστροφής. Για την αποφυγή αυτής της καθυστέρησης, η μονάδα MGU-H μετατρέπεται σε μοτέρ και τροφοδοτεί το τούρμπο, διατηρώντας την ταχύτητα περιστροφής όσο το δυνατόν πιο κοντά στη βέλτιστη. Όταν το μονοθέσιο βγαίνει από τη στροφή και ο οδηγός επιταχύνει ξανά, η μονάδα MGU-H μετατρέπεται ξανά σε γεννήτριανέργεια από τον στροβιλοσυμπιεστή και τα καυσαέρια. Η ανακτημένη ενέργεια μπορεί τότε είτε να τροφοδοτήσει την μονάδα MGU-K ώστε να διατηρήσει χαμηλά την κατανάλωση καυσίμου ή να φορτίσει την μπαταρία. Κατά τη διάρκεια του γύρου, η ισορροπία αυτή μεταξύ ανάκτησης ενέργειας, απόδοσης ενέργειας και κατανάλωσης καυσίμου παρακολουθείται προσεκτικά. Τη διαχωριστική γραμμή μεταξύ του φυσικά δυνατού και του απίθανου την ονομάζουν «το όριο του ελάχιστου χρόνου γύρου». Καθώς η πλήρης ώθηση μπορεί να διατηρηθεί για έναν έως δύο γύρους, αυτό που χρειάζονται οι ομάδες είναι η λειτουργία σε αυτό το όριο και να βρίσκονται όσο το δυνατόν πιο κοντά στο απίθανο μπορούν. Ένα πραγματικά σύνθετο πρόβλημα που απαιτεί εξελιγμένο σχεδιασμό.
Παρακάτω, σας επισυνάπτουμε 3 videos που περιγράφουν τεχνολογίες από τη F1, παλαιότερες αλλά και πιο πρόσφατες, απολαύστε τα:
