La maggior parte delle auto da corsa su pista ha qualche asso nella manica per battere la concorrenza. Essendo l'apice del motorsport, le auto di F1 non sono estranee a sistemi complicati progettati per far andare le auto più veloci.
Uno di questi sistemi è il KERS. È stato introdotto nel 2009 per supportare la duplice strategia della F1 per promuovere lo sviluppo di tecnologie rispettose dell'ambiente e rilevanti per le auto da strada nelle corse di F1, ma non è stato ampiamente adottato fino al 2011.
Da allora è presente su tutte le auto.
Cos'è il KERS e come funziona?
KERS è l'acronimo di Kinetic Energy Recovery System. Ogni volta che freni per rallentare la tua auto, l'energia cinetica viene persa sotto forma di calore dall'attrito tra le pastiglie dei freni e la ruota vera e propria. Un KERS invece sfrutta questa energia e la salva per essere distribuita in seguito quando è vantaggioso per il conducente.
Esistono due tipi principali di KERS: meccanico ed elettrico. Mentre qualsiasi implementazione di auto stradali potrebbe utilizzare un KERS meccanico, finora i costruttori di F1 hanno adottato tutti i sistemi elettrici.
Questi sono alimentati da un generatore elettrico chiamato Motor Generator Unit - Kinetic (MGU-K) che converte il calore prodotto dalla frenata in energia elettrica. L'energia elettrica convertita viene quindi immagazzinata in una batteria con una capacità regolata dalla FIA di 2 MJ per giro, chiamata Energy Storage (ES).
Quando richiesto, il conducente può premere un pulsante sul volante per distribuire questa potenza unendola con la potenza del motore grazie ad un motore elettrico generalmente situato all'estremità anteriore del albero motore.
Anche la potenza totale dell'MGU-K è regolata dalla FIA. I sistemi precedenti erano limitati a 60 kW (circa 80 CV), ma il limite è stato successivamente aumentato a 120 kW (quasi 160 CV) nel 2014 per bilanciare il più debole V6 da 1,6 litri che stava sostituendo il più vecchio e potente V8 da 2,4 litri motore.
Mentre le specifiche esatte del sistema KERS di un costruttore di F1, chiamato semplicemente ERS nello sport, sarebbe un segreto gelosamente custodito, il sistema di cui sopra costituisce le basi di un elettrico KERS.
MGU-K contro MGU-H
Un MGU-K non deve essere confuso con un MGU-H (Heat), che è un dispositivo elettronico separato che forma la parte rimanente di un F1 ERS. È un concetto simile, ma invece di catturare il calore dai freni, cattura invece l'energia termica generata dallo scarico del motore.
La combinazione dei due sistemi significa che ora la batteria può essere ricaricata anche quando l'auto non è attivamente in fase di frenata. Inoltre, poiché la FIA non impone alcuna regolamentazione all'MGU-H, qualsiasi energia da essa generata può essere immessa direttamente nell'MGU-K, aggirando sostanzialmente qualsiasi regolamentazione su quest'ultima.
L'MGU-H risolve anche il turbo lag utilizzando un motore per alimentare il compressore e quindi non richiede che la turbina attenda i gas di scarico. I due sistemi combinati formano l'ERS o Energy Recovery System su una vettura di F1.
Come accennato in precedenza, la distribuzione della potenza alle ruote è controllata da un pulsante sullo sterzo del guidatore. I team spesso aiutano i piloti a frenare in modo più aggressivo oa cambiare marcia in un certo modo per ricaricare la massima quantità di energia ad ogni giro o dispiegarla in modo più tattico.
L'ERS è diverso dalla frenata rigenerativa?
Finora, se un ERS suona molto come la frenata rigenerativa che vedi nelle auto elettriche su strada, non ti sbagli. Sono essenzialmente la stessa cosa. Entrambi i sistemi sfruttano la frenata di un veicolo per ricaricare la batteria dell'auto, che viene quindi utilizzata per alimentare le ruote.
Tuttavia, un ERS è molto più complicato e potente delle semplici applicazioni di frenata rigenerativa che si vedono nelle auto stradali. Le auto stradali hanno sistemi di frenata rigenerativa che sono orientati a caricare la batteria il più possibile senza costringere il guidatore a frenare tutto il tempo per ottenere qualcosa dal sistema.
Questo ha contribuito a raggiungere quella che viene chiamata guida a pedale singolo nella maggior parte delle auto elettriche. Quando lasci andare il gas, il sistema entra in funzione e rallenta l'auto con un'aggressività spesso controllabile dal guidatore.
Ciò garantisce che la batteria venga caricata il più possibile durante gli spostamenti quotidiani e i viaggi su strada. Un ERS invece si concentrerebbe sulla ricarica della stessa batteria con la minore frenata possibile, da qui la combinazione di MGU-K e MGU-H. Anche il dispiegamento dell'energia immagazzinata è molto più aggressivo.
KERS nelle auto stradali
Quindi potresti far cadere un KERS in una normale auto da strada e averlo veicoli con una straordinaria autonomia? Non esattamente, considerando che un ERS è molto più aggressivo della normale frenata rigenerativa, ci saranno un paio di problemi, a cominciare dalla batteria.
Le batterie utilizzate in un ERS sono molto più resistenti alla ricarica e scarica rapida poiché sopportano il peso di un'auto di F1 che effettua più di 60 giri su una pista. Possono assorbire grandi quantità di energia per ricaricarsi rapidamente e quindi fornire una quantità altrettanto grande di energia da aggiungere alla potenza totale dell'auto.
Le batterie per auto stradali sono orientate alla durata, a una vita più lunga per sostenere più cicli di ricarica e, cosa più importante, alla sicurezza. Questo non vuol dire che un ERS non sia sicuro, è solo che la batteria di una normale auto elettrica o ibrida da strada non sarà in grado di tenere il passo con il sistema.
Inoltre, i sistemi di frenata rigenerativa sulle auto non generano quasi tutta la potenza da rimettere nella batteria quanta ne serve per muovere l'auto stessa. Ciò significa che la carica guadagnata è molto inferiore a quella fornita da un MGU-K.
Infine, anche la distribuzione dell'energia è piuttosto diversa, soprattutto se si guida un'auto ibrida, dove i sistemi elettrici sono spesso destinati a sostituire la potenza prodotta dal motore a gas dell'auto. Sulle auto elettriche, non è necessario eseguire alcuna distribuzione elettrica poiché il sistema carica solo la batteria.
Al contrario, ERS in F1 o KERS, in generale, è focalizzato sulla distribuzione dell'energia elettrica immagazzinata all'uscita esistente del motore.
Il futuro del KERS
Poiché i progressi in F1 rendono le batterie e i sistemi rigenerativi più efficienti, alla fine si riversano sulle auto stradali che guidiamo ogni giorno. Ciò significa che avremo auto che si ricaricano più velocemente, con una maggiore autonomia.
Fino ad allora, puoi essere orgoglioso dei sistemi rigenerativi esistenti del tuo veicolo per risparmiare quanta più energia già fanno.