Die meisten streckenbasierten Rennwagen haben ein paar Tricks im Ärmel, um die Konkurrenz auszustechen. Als Königsklasse des Motorsports sind F1-Autos komplizierte Systeme, die darauf ausgelegt sind, die Autos schneller fahren zu lassen, nicht fremd.
Ein solches System ist KERS. Es wurde 2009 eingeführt, um die zweifache Strategie der F1 zur Förderung der Entwicklung umweltfreundlicher und für Straßenfahrzeuge relevanter Technologien im F1-Rennsport zu unterstützen, wurde jedoch erst 2011 weit verbreitet.
Seitdem ist es bei jedem Auto vorhanden.
Was ist KERS und wie funktioniert es?
KERS steht für Kinetic Energy Recovery System. Jedes Mal, wenn Sie bremsen, um Ihr Auto zu verlangsamen, geht die kinetische Energie in Form von Wärme aus der Reibung zwischen den Bremsbelägen und dem eigentlichen Rad verloren. Ein KERS nutzt stattdessen diese Energie und speichert sie, um sie später einzusetzen, wenn sie für den Fahrer von Vorteil ist.
Es gibt zwei Haupttypen von KERS – mechanisch und elektrisch. Während alle Straßenautoeinsätze ein mechanisches KERS verwenden könnten, haben F1-Konstrukteure bisher alle elektrische Systeme übernommen.
Diese werden von einem elektrischen Generator namens Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K) angetrieben, der die beim Bremsen entstehende Wärme in elektrische Energie umwandelt. Die umgewandelte elektrische Energie wird dann in einer Batterie mit einer FIA-regulierten Kapazität von 2 MJ pro Runde gespeichert, die als Energiespeicher (ES) bezeichnet wird.
Bei Bedarf kann der Fahrer diese Kraft per Knopfdruck am Lenkrad zusammenführen mit der Motorleistung dank eines Elektromotors, der sich im Allgemeinen am vorderen Ende des befindet Kurbelwelle.
Auch die Gesamtleistung der MGU-K wird von der FIA reguliert. Frühere Systeme waren auf 60 kW (ca. 80 PS) begrenzt, aber die Grenze wurde später auf 120 kW (fast 160 PS) angehoben. im Jahr 2014, um den schwächeren 1,6-Liter-V6 auszugleichen, der den älteren, stärkeren 2,4-Liter-V8 ersetzte Motor.
Während die genauen Spezifikationen des KERS-Systems eines F1-Konstrukteurs, im Sport einfach ERS genannt, ein streng gehütetes Geheimnis wäre, bildet das oben genannte System die Grundlagen eines elektrischen KERS.
MGU-K gegen MGU-H
Ein MGU-K sollte nicht mit einem MGU-H (Heat) verwechselt werden, bei dem es sich um ein separates elektronisches Gerät handelt, das den verbleibenden Teil eines F1 ERS bildet. Es ist ein ähnliches Konzept, aber anstatt die Wärme von den Bremsen einzufangen, fängt es stattdessen die vom Abgas des Motors erzeugte Wärmeenergie ein.
Durch die Kombination beider Systeme kann die Batterie nun auch dann geladen werden, wenn das Auto nicht aktiv gebremst wird. Da die FIA der MGU-H keine Vorschriften auferlegt, kann außerdem jede von ihr erzeugte Energie direkt in die MGU-K eingespeist werden, wobei jegliche Vorschriften für letztere im Wesentlichen umgangen werden.
Der MGU-H löst auch das Turboloch, indem er einen Motor verwendet, um den Kompressor anzutreiben, und erfordert daher nicht, dass die Turbine auf die Abgase wartet. Die beiden Systeme bilden zusammen das ERS oder Energierückgewinnungssystem eines F1-Autos.
Wie bereits erwähnt, wird die Kraftübertragung auf die Räder über einen Knopf am Fahrerlenkrad gesteuert. Teams helfen den Fahrern oft dabei, aggressiver zu bremsen oder auf eine bestimmte Art und Weise zu schalten, um in jeder Runde die maximale Energiemenge wieder aufzuladen oder sie taktischer einzusetzen.
Unterscheidet sich ERS von regenerativem Bremsen?
Bis jetzt, wenn ein ERS sehr nach dem regenerativen Bremsen klingt, das Sie in Elektroautos auf der Straße sehen, liegen Sie nicht falsch. Sie sind im Wesentlichen dasselbe. Beide Systeme nutzen das Bremsen eines Fahrzeugs, um die Autobatterie aufzuladen, die dann zum Antrieb der Räder verwendet wird.
Ein ERS ist jedoch weitaus komplizierter und leistungsfähiger als die einfachen regenerativen Bremsanwendungen, die Sie in Straßenautos sehen. Straßenautos haben regenerative Bremssysteme, die darauf ausgerichtet sind, die Batterie so weit wie möglich aufzuladen, ohne dass der Fahrer die ganze Zeit bremsen muss, um etwas aus dem System herauszuholen.
Dies hat dazu beigetragen, zu erreichen das sogenannte Single-Pedal-Fahren in den meisten Elektroautos. Wenn Sie das Gas loslassen, schaltet sich das System ein und verlangsamt das Auto mit einer Aggression, die oft vom Fahrer kontrollierbar ist.
Dadurch wird sichergestellt, dass die Batterie während der täglichen Pendelfahrten und Straßenfahrten so gut wie möglich aufgeladen wird. Ein ERS würde sich stattdessen darauf konzentrieren, dieselbe Batterie mit möglichst wenig Bremsen zu laden, daher die Kombination aus MGU-K und MGU-H. Auch der Einsatz der gespeicherten Energie ist weitaus aggressiver.
KERS in Straßenautos
Sie könnten also ein KERS in einem normalen Straßenauto vorbeibringen und haben Fahrzeuge mit einer erstaunlichen Reichweite? Nicht genau, wenn man bedenkt, dass ein ERS weitaus aggressiver ist als normales regeneratives Bremsen, wird es ein paar Probleme geben, beginnend mit der Batterie.
Batterien, die in einem ERS verwendet werden, sind weitaus widerstandsfähiger gegen schnelles Laden und Entladen, da sie die Hauptlast eines F1-Autos tragen, das mehr als 60 Runden um eine Strecke schleudert. Sie können große Energiemengen aufnehmen, um sich schnell wieder aufzuladen, und dann eine ebenso große Energiemenge bereitstellen, um die Gesamtleistung des Fahrzeugs zu erhöhen.
Straßenautobatterien sind auf Haltbarkeit, längere Lebensdauer für mehr Ladezyklen und vor allem Sicherheit ausgerichtet. Das heißt nicht, dass ein ERS nicht sicher ist, es ist nur so, dass die Batterie eines normalen Straßenelektro- oder Hybridautos nicht mit dem System mithalten kann.
Regenerative Bremssysteme in Autos erzeugen auch nicht annähernd so viel Energie, die in die Batterie zurückgespeist werden kann, wie zum Bewegen des Autos selbst benötigt wird. Dies bedeutet, dass die gewonnene Ladung viel kleiner ist als die, die eine MGU-K liefern würde.
Schließlich ist auch der Energieeinsatz etwas anders, insbesondere wenn Sie ein Hybridauto fahren, bei dem elektrische Systeme häufig die vom Gasmotor des Autos erzeugte Leistung ersetzen sollen. Bei Elektroautos gibt es überhaupt keinen elektrischen Einsatz, da das System nur die Batterie auflädt.
Im Gegensatz dazu konzentriert sich ERS in F1 oder KERS im Allgemeinen darauf, die gespeicherte elektrische Energie für die vorhandene Motorleistung bereitzustellen.
Die Zukunft von KERS
Da Fortschritte in der Formel 1 Batterien und regenerative Systeme effizienter machen, dringen sie schließlich in die Straßenautos ein, die wir jeden Tag fahren. Das bedeutet, dass wir schneller aufladende Autos mit verbesserter Reichweite bekommen werden.
Bis dahin können Sie stolz auf die vorhandenen regenerativen Systeme Ihres Fahrzeugs sein, um so viel Energie zu sparen, wie sie es bereits tun.
