Iz formule v hibridni model na cesti - Hibridni dirkalniki so nosilci razvoja

Renault je svet dirkanja in novih tehnologij tako rekoč od nekdaj pisal z velikimi črkami. Samo spomnimo se prvega turbo motorja v formuli 1 konec sedemdesetih let. In nato je sledila generacija odličnih klasičnih motorjev, s katerimi so postajali prvaki. Danes, ko je tudi na dirkaških stezah vse bolj v osredju elektrifikacija oziroma hibridizacija pogonov, inženirji vedno znova postavljajo nove meje.

Renault R.S. 16 in formula E-Dams. (foto: Eric Vargiolu/Dppi) Eric Vargiolu/Dppi
20. 10. 2020

Pustimo ob strani klasične bencinske deset- ali osemvaljne motorje. Ne, prihodnost je v znamenju električnih pogonov in hibridizacije, torej kombinacije klasičnega motorja in elektro pogona, in kje drugje bi se ta tehnologija najbolje kalila, če ne na dirkaških stezah. Natančneje, v kraljici motošporta - formuli 1.

Prvi sistemi KERS, ki so v osnovi spominjali na zelo klasično tehnologijo, ki jo lahko vidimo tudi v cestnih avtomobilih, so se v formuli 1 pojavili leta 2009, kjer so na račun pridobivanja energije pri zaviranju, ta se je v obliki elektrike shranjevala v baterijah, pridobili za 60 kilovatov (82 KM) dodatne moči, ki jo je dirkač lahko v določeni količini in času uporabil s pritiskom na gumb.

Med štirimi velikimi ekipami, ki so takrat narekovale tehnični razvoj, je bil seveda tudi Renault kot motorni dobavitelj, a zares je ta tehnologija zaživela leta 2014. Takrat se je začelo obdobje hibridnih dirkalnikov, kjer so spojili klasični 1,6-litrski turbo bencinski motor in električni pogon. Ta je postal že precej bolj zapleten, saj so želeli čim več sicer izgubljene energije pri zaviranju spet 'uloviti' v baterije.

Sicer se bo zdelo, da majhen 1,6-litrski štirivaljnik ne zmore veliko, a resnica je povsem drugačna. S pomočjo najsodobnejše turbo tehnologije namreč ta zagotavlja precejšen del pogona, saj zmore okoli 588 kilovatov (800 KM), svoje pa potem doda električni sistem pogona, ki zmore do 118 kilovatov (160 KM). Ta je dirkaču na voljo 33 sekund na krog. Kako torej sodobni dirkalniki zajamejo to energijo? Dejansko sta to dva mehansko-električna sistema z oznakama MGU-K in MGU-H.

MGU-K (Motor Generator Unit-K) je sistem kinetičnega zajema energije, na to nakazuje že črka K v oznaki. Pri tem sistemu je elektromotor povezan s kolenasto gredjo motorja z notranjim zgorevanjem in med zaviranjem, kjer se kinetična energija spreminja v veliki meri v toploto, se elek­tromotor spremeni v generator in proizvaja elektriko. Ko pa je treba, to elektriko dirkač uporabi za pogon in s tem pomaga 1,6-litrskemu motorju.

Tako je MGU-K direktno povezan z zadnjim pogonskim kolesnim parom, omogoča pa do 150 dodatnih konjičev moči. Ta del sklopa je pomemben tako pri zaviranju dirkalnika kot pri njegovem pospeševanju, in če odpove, dirkač govori o 'izgubi moči'. Ta del je že tako rekoč serijski del hibridnih serijskih vozil, če vzdrži obremenitve dirkanja, bo tudi obremenitve v vsakdanjem prometu. Konec koncev je preizkušen v enem najhitrejših 'laboratorijev'.

MGU-H, kot pove ime črka H (heat ali po slovensko toplota), pa je vezan na turbo polnilnik. Princip delovanja je zelo podoben MGU-K. Pri turbo polnilniku izpušni plini namreč poganjajo turbino, ta pa prek gredi poganja njen kompresorski del. MGU-H je nameščen med tema dvema deloma. Ko torej izpušni plini poganjajo turbino, poganjajo tudi elektromotor/generator, ki proizvaja elektriko.

Ko pa dirkač pospešuje, sistem uporabi električno energijo, da pomaga poganjati kompresor, njegova glavna naloga pa je, da tako zmanjšuje tako imenovano 'turbo luknjo', torej zakasnitev delovanja turbo polnilnika. Ta del je eden od najbolj občutljivih, a tudi dragih delov pogonske enote, je pa tudi zelo učinkovit. MGU-H za zdaj še ni našel poti v serijsko proizvodnjo, a ravno v tem je namen uporabe na dirkah. Da se preizkusi tehnologija in učinkovito prenese na cesto. Sicer že obstajajo električno gnani kompresorji, torej bo ta tehnologija lahko v večjem obsegu slej kot prej na voljo tudi pri običajnih avtomobilih. Kjer je turbo polnilnik, tam bi lahko bil MGU-H.

Formula 1 pa ni vse

Popolnoma električno gnani dirkalniki pa so dirkalniki formule E. Tudi tukaj je bil Renault eden prvih dobaviteljev pogonskih sklopov in je v prvih dveh sezonah z ekipo e.dams postal tudi prvak.

Še bolj značilen prenos teh tehnologij na cesto pa predstavlja zanimiv cestni športnik ZOE RS. Predstavlja dokaz, kaj vse danes zmore tehnologija in kako se lahko uporablja v prihodnje na malce drugačen način. Predstavlja tudi posredno povezavo med dirkaško tehnologijo, zapakirano v dinamične, cestne oblike. To je dejansko športna različica električnega ZOE in je bil najprej neke vrste potencialna zamenjava za Clia R.S. V njem so izkoristili spoznanja iz že omenjene formule E, a na kolesa postavili pravi mali električni dirkalnik za vsakdanji promet.

Prvi prototip je imel nameščena dva elektromotorja, ki sta skupaj zmogla 454 KM, in je do 100 km/h pospešil v neverjetnih 3,2 sekunde. A ta je bil le nosilec razvoja, saj so se pri naslednji stopnji osredotočili na bolj pristno Renaultove električno strategijo. Tako ima naslednja razvojna stopnja 52 kWh veliko baterijo, ki zadostuje za 132 KM moči na sprednjem kolesnem paru, doseg z enim polnjenjem pa je 400 kilometrov. Obstajata dve možnosti, v katero smer bo potem šel razvoj: ali iskati večjo moč pogonskega sklopa za ceno manjšega dosega ali spet dodati še en elektromotor za pogon zadnjega kolesnega para.

V vsakem primeru pa je razvoj elektrohibridnega pogona več kot zanimiv in tudi zahteven. Na eni strani klasični hibrid, ki elektriko proizvaja s pomočjo motorja z notranjim zgorevanjem in rekuperacijo, na drugi pa kot priključni hibrid, katerega baterijo je možno napolniti iz zunanjega vira. Preizkusi na dirkaških stezah pa potem slej kot prej romajo na običajne ceste in v prodajne salone. Kdaj pa kdaj pa se zgodi tudi obratno. Na veliko veselje kupcev, seveda.