Loni zavedené 1,6litrové turbomotory mohou rekuperovat kinetickou energii při brzdění pomocí motorgenerátoru připojeného k zadní nápravě (MGU-K) a tepelnou energii výfukových plynů pomocí motorgenerátoru připojeného k turbíně (MGU-H). Převádí se na elektrickou energii a uchovává se v baterii, která se nachází ve voze u podlahy za zády jezdce.
Omezení pro rekuperaci energie pravidla stanovují na 2 MJ na kolo pro MGU-K (u MGU-H bez limitu), během jednoho kola mohou piloti využít maximálně 4 MJ. Protože výkon MGU-K nesmí přesáhnout 120 kW, během jednoho kola můžou piloti získat k dobru 160 koní maximálně po dobu 33,3 sekund.
Starší systém pro rekuperaci kinetické energie (KERS), který se v F1 používal do roku 2013, mohl uvolňovat pouze 80 koní po 6,7 sekundy na kolo - desetinu současného množství energie (0,4 MJ).
Pro rekuperaci energie jsou podstatné tři věci: počet brzdných bodů, délka rovinek a charakteristika zatáček. Týmy se přirozeně snaží co nejvíce energie rekuperovat při brzdění, kdy to je nejefektivnější.
Jenže podle Rémiho Taffina ze společnosti Renault Sport F1 ji při tom nedokážou získat dostatek: "Sotva je možné získat ty dva MJ pouze z brzd. Proto je MGU-K naprogramováno pro maximální sběr energie při každém brzdění." V Monaku či v Singapuru to díky množství brzdných bodů není problém, ale například v Soči dokážou kineticky rekuperovat pouze 1,5 MJ - zbylých 25 % musí získat jinak.
ERS systém byl v roce 2014 obohacen o motorgenerátor MGU-H, který využívá
tepelnou energii motoru (foto: Renault Sport F1)
Elektřina získaná spalováním benzínu navíc
Pro dobíjení baterií musí pomáhat MGU-H. Jak? Pro tvorbu elektřiny se spaluje více benzínu, než je v daný okamžik nutné. Při akceleraci piloti nepotřebují veškerý výkon motoru. Díky turbu mají nyní k dispozici přes dvojnásobek krouticího momentu, co v minulých letech. V Monaku se například při plném sešlápnutí plynového pedálu motor zatěžuje na 48 %, v Monze dává 65 % ze svého maximálního výkonu.
To poskytuje prostor pro výrobu elektřiny. Místo toho, aby pro dosažení potřebného krouticího momentu bylo vstřikováno méně paliva, motor ho spaluje více. Výkon navíc není využívat pro pohon zadní nápravy, místo toho se použije MGU-K jako generátor. Říká se tomu přetěžování (overloading) - takto získána energie se při akceleraci ihned ukládá do baterií.
To má pochopitelně v závodu své hranice - každý si musí vlézt do limitu 100 kg paliva. V kvalifikaci se na spotřebu ale nehledí, proto se v ostrých pokusech snaží z baterií dostat 4 MJ a ve volnějších kolech mezi tím palivo v maximální možné míře přeměňují na elektřinu.
Stav nabití je do značné míry dán technologií článků baterií. Časté nabíjení a vybíjení snižuje jejich životnost, letos s ní ale žádný z týmů neměl potíže. Obvykle se stav nabití udržuje mezi 20 až 90 procenty. Na některých okruzích je ale problém se udržet v tomto rozmezí, například v Japonsku.
"V Suzuce je v první části okruhu málo rovinek, ale hodně rychlých zatáček. Musíte zajistit, aby baterie v této části byla z 80 až 90 % nabitá. Po vlásence musí vydat spoustu energie, propadá se pak na zhruba 40 %. Nemůžete tedy využít všechno, i když vám pravidla umožňují 4 MJ na kolo," přibližuje Taffin.
Strategie využívání zdrojů energie současných pohonných jednotek (foto: Renault Sport F1)
MGU-H: výkon "zdarma"
Dodatečný výkon může motor čerpat buď z baterií, přímo z MGU-H nebo pomocí kombinace obou. Výhodou čerpání energie okamžitě přímo z MGU-H je to, že se nepočítá do limitu 4 MJ na kolo.
"Poskytuje to dvě varianty hry, jak můžete pohánět turbínu a kompresor při nízkých otáčkách. Pokud při tom berete z výfukových plynů, získáváte energii pomocí MGU-H, ale ztrácíte výkon kvůli zpětnému tlaku výfukových plynů u spalovacího motoru. Turbínu ale můžete pohánět také pomocí energie získané z baterií. V tomto případě poskytuje spalovací motor svůj zcela obvyklý výkon," vysvětluje Taffin.
To ovlivňuje závodní strategii. Výkon proto není během kola poskytován vždy ve stejné míře. "V závodě je nejrychlejším způsobem na trati využít elektrickou energii co nejdříve během kola. Na startu proto musíte provozovat spalovací motor s co nejmenším zpětným tlakem pomocí MGU-H. MGU-K poskytuje maximum výkonnosti. V tu chvíli čerpá pouze z baterií až do bodu, kterému říkám 'útes.' Pak přecházíte na pohon MGU-K přímo pomocí MGU-H."
Srovnání starého a současného turbomotoru (foto: Renault Sport F1)
MGU-H musí pomáhat a podporovat navyšování výkonu pomocí MGU-K. Při plném plynu jde výkon z MGU-H buď přímo na kola, nebo do baterie. "MGU-H ukládá energii jen na konci rovinek, kdy je MGU-K odpojené a výfukové plyny mají přebytečnou energii, která není přeměňována v plnící tlak. Obecně platí: čím delší rovinka, tím více energie musíte dostat z výfukových plynů," pokračuje ředitel traťových činností Renaultu.
Daň za maximální výkon při předjíždění
Piloti mají k dispozici na volantu tlačítko "Předjíždění," které jim umožňuje získat dočasně maximální výkon - všechna varování týkající se vyčerpání baterie či šetření palivem jsou přitom ignorována. Platí za to ale vysokou daň.
"Pokud v módu maximálního výkonu získáte půl sekundy, v dalších kolech ztrácíte až dvě sekundy dobíjením baterie," přibližuje Taffin. To ale není vždy na škodu: pilot jednak k obraně také využívá energii, která mu k útoku chybí. A předjetí většinou svědčí o tom, že je vůz momentálně rychlejší, proto nemá takový problém svou pozici i při dočasně nižším výkonu uhájit.
Řešení Autosportu by…
