Mérföldkő a Magyar Nagydíjon: 10 éve volt az első hibrid F1-es győzelem

Tíz évvel ezelőtt, a 2009-es Magyar Nagydíjon született a Forma-1 történetének első hibrid motoros autóval elért győzelme. Az akkoriban bevezetett kinetikus energia-visszanyerő rendszer (KERS) volt az elődje a manapság használt, rendkívül fejlett erőforrásoknak.

Lewis Hamilton és a McLaren-Mercedes 2009-es hungaroringi győzelme egy olyan folyamat első lépése volt, ami nemcsak a Forma-1 elmúlt évtizedére, hanem az utcai autók fejlesztésére is nagy hatással bírt. A 2009-es szabályok lehetővé tették a csapatok számára, hogy egy hibrid motorelemet is használjanak. Ez volt a kinetikus energia-visszanyerő rendszer, rövidítve KERS.

Akkoriban még az istállók kezében volt a döntés, hogy akarnak-e élni a lehetőséggel, a szezon két kiemelkedő csapata, a Brawn és a Red Bull inkább a hagyományos erőforrás mellett döntött, míg a McLaren, a Ferrari, a Renault és a BMW a KERS-szel kezdte meg az idényt. Utóbbi kettőnek olyannyira nem vált be, hogy év közben leállt a rendszer használatával, a McLaren és a Ferrari azonban versenyt is tudott vele nyerni.

A 2009-es Ausztrál Nagydíj volt az első nagydíj, amelyen hibrid autókkal versenyeztek Forrás: Getty Images/2009 Getty Images/Clive Mason

A wokingiak és a Scuderia a szezon első felében azonban még az előző évi világbajnoki csata levét itta (2008-ban ez a két csapat küzdött meg a vb-címért), ebből a vörösöknek az egész 2009-es idényben nem sikerült talpra állnia, a McLaren azonban szépen lassan összeszedte magát. A tizedik fordulót a Hungaroringen rendezték, a világbajnoki címvédő Lewis Hamilton a negyedik rajtkockát szerezte meg, de

a KERS segítségével már a rajtnál feljött egy pillanatra a pole-ból induló Fernando Alonso mögé,

hogy aztán Mark Webber rögtön az első kanyarban visszaelőzze. Nem maradt azonban sokáig ott az ekkor még csak egyszeres világbajnok brit, a

célegyenesben megtámadta, a kettes kanyar felé pedig megelőzte az ausztrált a KERS-t használva,

és miután az addig vezető Alonso egy rosszul rögzített kerék miatt kiesett az első bokszkiállása után, Hamilton meg sem állt második hungaroringi győzelméig.

Hamilton, ahogy a kettes kanyar külső ívén megelőzi Webbert Forrás: Getty Images/2009 Getty Images/Paul Gilham

„A célegyenesben ahelyett, hogy felhasználta volna, Lewis elraktározta az ott szerzett energiát – magyarázta a Mercedes Forma-1-es motorprogramját irányító Andy Cowell. – A második kanyar utáni egyenesben pedig bevetette az addig összegyűjtött energiát, aminek köszönhetően sikerült az előzés."

Noha először 2009-ben versenyeztek KERS-szel, a hibrid motorok fejlesztése már két évvel korábban, 2007-ben kezdődött, az akkumulátor tömege ekkor azonban még meghaladta a 100 kilogrammot is, és csupán 39 százalékos hatékonysággal működött.

A KERS bevezetésének idején a tömeget jelentősen, több mint 75 százalékkal csökkentették, míg a hatékonyság 70 százalékra emelkedett.

Utoljára 2013-ban használtak KERS-t, a turbómotorok 2014-es visszahozatalával teljesen megváltozott az erőforrások felépítése, a V6-os belső égésű motor mellett megjelent a KERS-nél jóval hatékonyabb kinetikus motorgenerátor (MGU-K), amelynek segítségével a fékezésből származó kinetikus energiát nyerik vissza, valamint a hőenergiájú motorgenerátor (MGU-H), amellyel már a hőenergiát is el tudják tárolni.

A 2014-es szezontól kezdve alapjaiban változott meg az erőforrások felépítése, és bár a Mercedes minden téren tarolt, azért néha nekik is becsúszott egy műszaki hiba Forrás: AFP/Darko Bandic

„Az évek során az energia-visszanyerés teljesen átalakult – mondta Cowell. – Kezdetben egy 100 kilogrammnál is nagyobb tömegű rendszerrel kísérleteztünk, amit mára 81 százalékkal csökkentettünk. Egyre közelebb kerülünk az FIA által megadott minimális, 20 kilós határhoz. Ezzel párhuzamosan az energiasűrűség is jelentősen megnövekedett.

Egy akkumulátor-cellában tizenkétszer annyi energiát tudunk eltárolni, mint kezdetben. Ez 200 kilowatt extra teljesítményt jelent, mindössze 20 kilogrammos tömeggel."

A csapatok akkor tudják megfelelően kihasználni az erőforrást, ha megtalálják az ideális egyensúlyt a belső égésű motor, valamint az energia-visszanyerő rendszer között. Másképpen fogalmazva keresik az optimális arányt az energiafelhasználás és -tárolás között. Az MGU-K és MGU-H működése elsősorban a fékezési hatékonyságtól és a kanyarsebességtől függ, mivel ezek határozzák meg, hogy a versenyzők mennyi időt tesznek meg padlógázon egy adott körben.

A napjaink Forma-1-es autójában dohogó erőforrásrendszer soha nem látott hatékonyságra képes Forrás: Getty Images/2019 Getty Images/Mark Thompson

Minden pálya más-más beállítást igényel, ezért az egyes versenyhétvégék előtt lefuttatnak egy számítógépes szimulációt, hogy megtalálják a helyes megoldást. Ezt letesztelik a szimulátorban, majd a szükséges változtatások után megnézik, hogy a tesztek mit mutatnak. Csak ezek után jöhetnek az éles körülmények, ahol kiderül, hogyan működik mindez a valóságban.

A hibrid rendszer hatása a közúti autókra

A Forma-1 technológiai haladása jelentősen befolyásolja az utcai kocsik fejlesztési irányát is, főleg az új motorszabályok 2014-es bevezetése óta. A korábbi KERS vagy a mai MGU-K már megtalálhatóak más területeken is, persze nem ezen a néven.

Az utcai autózásban a KERS-t vagy az MGU-K-t regeneratív fékezésnek hívjuk

– magyarázta Cowell. – Ugyanazon az elven működik, mint a Forma-1-ben, azzal a különbséggel, hogy míg mi a sebességünk növelésére használjuk a visszanyert energiát, addig a közutakon a megtett távolság maximalizálása a cél."

A Mercedes a közúti autóinál is profitál az F1-ben szerzett tapasztalatokból Forrás: Daimler AG

Az MGU-H technológiáját utcai autók gyártásakor is használják. Egy másik fontos terület, ahol a két iparág találkozik, a magasfeszültségű elektromos rendszerek. Az energiaveszteség hőt termel, ami nincs jó hatással az autóra. Csökkenteni azonban csak az áramerősség mérséklésével lehet. Emiatt viszont a feszültség növelése válik szükségessé, a teljesítmény szinten tartásának érdekében. „A Forma-1-es energia-visszanyerő rendszerek közel 1000 volton működnek. Jelenleg a legtöbb utcai autó akkumulátorának feszültsége 400 volt. Ez nemsokára 800-ra fog emelkedni, később pedig ezek is megközelítik az ezret" – jósolta Cowell.