Općenito je prihvaćeno stajalište da Formula 1 predstavlja vrhunac inženjerske izvrsnosti, sportskog natjecanja i spektakularnih priredbi. U današnje doba inzistiranja na ekološkim načelima napuštanja fosilnih goriva i poticanja održivosti, postavlja se pitanje kako Formula 1 može odgovoriti tim izazovima i hoće li je zamijeniti Formula E koja već juri njezinim putem?
Formula 1, F1 ili službeno FIA Formula One World Championship predstavlja najvišu klasu utrka jednosjeda u automobilizmu koju je odobrila Međunarodna automobilistička federacija (FIA). To se natjecanje kao službeno Svjetsko automobilističko prvenstvo održava od 1950. godine, a pojam Formule 1 danas se odnosi i na skup tehničkih i drugih pravila kojih se sudionici moraju pridržavati. Stoga su se osim Formule 1,usporedno razvijali i bolidi Formule 2, Formule 3, dok su danas posebno zanimljive Formule E.
Naravno da su novi i sve zahtjevniji ekološki zahtjevi u društvu značajno utjecali na inovacije u tehničkim rješenjima za pogon bolida. Stručnjaci se slažu da su današnji motori Formule 1 najučinkovitiji pogonski strojevi s unutarnjim izgaranjem. Na primjer, najnoviji V6 hibridni motori u usporedbi s V8 motorima od prije deset godina imaju za 20% više snage uz istovremeno 26% manje emisija stakleničkih plinova. Do toga dolazi jer se dio energije izgaranja zapravo pretvara u kinetičku energiju, a ne u gubitke u obliku toplinske energije. U doba moćnih V8 motora toplinska učinkovitost je dosezala 29 %, da bi s današnjim V6 turbo hibridima bila blizu 50 %.
Što je Formula E i koje inovacije donosi?
S druge strane, kao odgovor na ekološke politike i zahtjeve te potrebe rastuće elektrifikacije automobilskog pogona, prije deset godina organizirano je i novo zasebno natjecanje električnih bolida jednosjeda nazvano Formulom E. Prijedlog za održavanje prvenstva u gradskim utrkama električnih automobila jednosjeda osmislio je 2011. godine Jean Todt, bivši šef momčadi Ferrari i u to vrijeme predsjednik FIA-e. Ideju je odmah podržalo više europskih poslovnih ljudi i političara, a potom i veliki proizvođači automobila, koji su u tom natjecanju vidjeli priliku za istraživanje i razvoj naprednih rješenja za elektrifikaciju automobila koje bi se mogle prenijeti na vozila za svakodnevnu upotrebu. Baš kao i u slučaju F1, to se i tu događa pa tehnička rješenja iz Formule E, npr. za povećanje učinkovitosti baterija ili izmjenjivači od silicijevog karbida i sl., prelaze u osobne aute proizvođača kao što su Jaguar, Land Rover, Nissan i dr.
Prvenstvo Formule E započelo je 2014. godine gradskom utrkom u Pekingu. Automobili Formule E najbrži su regulirani električni automobili za trkaće cestovne staze na svijetu, a njihov je tehnički razvoj fascinantan. U prve četiri sezone natjecanja svaka momčad imala je po četiri električna bolida prve generacije (Gen1) i dva vozača, tako da je svaki vozač tijekom utrke koristio dva bolida zbog ograničene potrošnje energije pohranjene u bateriji koja nije bio do- voljna za cijelu utrku. Od sezone 2018./2019. koristila se nova šasija za bolide (Gen2) s jačom baterijom kojom je bolid odvozio cijelu utrku bez ikakvih zamjena. Prema novim pravilima, utrke se održavaju u trajanju od 45 min plus jedan krug, a bolidi u tom vremenu prijeđu nešto više od 100 km.
Za aktualne bolide Gen3 glavna su unaprjeđenja bila napravljena za sezonu 2022/2023., a donijela su softverska ažuriranja naprednog operativnog sustava ugrađenog u vozilo. Bolid Gen3 ima elektromotor snage 470 KS (345,68 kW) i ostvaruje najveću brzinu nešto veću od 320 km/h. Elektromotori imaju deklariranu energetsku učinkovitost od 90 %, u usporedbi s oko 40 % kod bolida na fosilna goriva, a odnos snage i mase im je dvostruko bolji nego kod usporedivih motora s unutarnjim izgaranjem iste snage. Baterija je također napravljena da može podnijeti ultrabrzo punjenje pri brzinama do snage 600 kW, što je po prvi put omogućilo punjenje u boksovima tijekom utrke. Međuosovinski razmak smanjen je s 3100 mm na 2970 mm, a masa je smanjena na 760 kg.
Regenerativno kočenje i poluprazne baterije na startu
Razine snage za bolide Gen 3 su 350 kW u kvalifikacijama i 300 kW u utrci, dok je regeneracija energije pri kočenju dopuštena na prednjoj (250 kW) i stražnjoj (350 kW) osovini za maksimalni oporavak od 600 kW.To je više nego dvostruko više od regenerativne sposobnosti prethodnog modela Gen2. Zanimljivo je da bolidi Gen 3 na startu utrke moraju imati popunjeno samo 60% baterije, a ostalo moraju proizvesti kočenjem. To timove potiče na razvoj inovativnih rješenja pa se sada regenerativnim kočenjem osigurava 40% ukupne energije korištene u utrci. Zbog toga FIA tvrdi kako je to energetski najučinkovitiji trkaći automobil do sada.
Ipak, već je u tijeku razvoj automobila Gen4 Formule E koji bi se trebali pojaviti na startu utrka u sezoni 2026/2027. U bolidima Gen4 bit će uključene značajke kao što su poboljšana energetska učinkovitost s kapacitetom regeneracije do 700 kW,povećana izlazna snaga do 600 kW i sigurnosne inovacije na bolidu.
Posljednje vijesti govore o tome kako su japanska tvrtka Yamaha Motor i britanska tvrtka za razvoj bolida Lola Cars potpisali ugovor o tehničkom partnerstvu za razvoj i opskrbu električnih pogonskih sklopova vrhunskih voznih značajki za cijelu Formulu E. U sklopu tog projekta za Formulu E, Yamaha Motor će raditi na razvoju najsuvremenijih električnih rješenja radi povećanja svoje stručnosti i sposobnosti u tom području. Tvrtka si je zadala cilj postizanja ugljične neutralnosti u emisijama Scope 3 do 2050. godine Također japanska tvrtka Nissan objavila je da će nastaviti sudjelovati u Formuli E barem do 2030.godine, osnažujući time svoj program elektrifikacije automobila Ambition 2030.
F1 kao primjer za štedljivi i zeleni sport
Takav razvoj Formule E i pritisak javnih zelenih politika i sponzora potiče i Formulu 1 na promjene u smjeru održivosti i ekologije. Što se tiče tehničke strane, budućnost F1 bit će prilično revolucionarna jer je FIA predložila niz novih pravila s ciljem da F1 postane primjer za štedljivi i zeleni sport. Pat Symonds, tehnički direktor F1, izjavio je kako žele zadržati iste vozne značajke bolida, ali uz za trećinu manju potrošnju goriva. Današnji bolidi Formule 1 imaju masu 752 kg, bez 110 kg maksimalne količine goriva koju smiju koristiti u utrci, a troše i do 70 l goriva na 100 km. Već u bliskoj budućnosti FIA želi smanjiti maksimalnu dopuštenu količinu goriva na manje od 75 kg, uz korištenje sintetičkih goriva koja imaju mnogo veću energetsku gustoću i uklapaju se u cilj da F1 do 2030. godine postane ugljično neutralno natjecanje.
Planira se koristiti i tzv.drop-in gorivo i u tom se kontekstu razmatra mogućnost uvođenja dodatne aktivne aerodinamike, odnosno pomičnog dijela stražnjeg krila koji smanjuje otpor zraka na ravnicama. Planiraju se uvesti i potpuno slobodna pravila kada se radi o volumenu, konfiguraciji i tipu motora, ali i broju cilindara, no planira se ograničiti količina goriva za utrku.Tako bi motori trebali postati učinkovitiji i snažniji,dok bi se njihova potrošnja trebala smanjiti. Također su predložena pravila prema kojima bi se omogućilo iskorištavanje energije kočenja, slično kao što se već sada iskorištava suvišna toplina iz motora.
U načelu, očekuje se da bi arhitektura novih motora bila slična trenutačnim 1,6-litrenim V6 motorima, a također bi trebala imati jedinicu za povrat topline. Time bi se trebalo proizvoditi oko 800 kW (1073 KS) i to 400 kW iz motora s unutarnjim izgaranjem, a 400 kW iz električne energije. Trenutačno korištene jedinice imaju 670 kW, od čega se 550 kW dobiva iz motora, a 120 kW iz hibridnih dijelova. Umjesto karbonskih kočnica planiraju se uvesti karbonsko-keramičke kočnice, a razmatra se i mogućnost uvođenja pogona na sva četiri kotača.
Ključno je da je FIA pred Formulu 1 postavila ciljeve da nova rješenja moraju biti održiva i relevantna za proizvođače, da moraju uključivati održiva goriva i da moraju biti jeftinija. Čini se da ne postoji magično rješenje koje će ih lako sve ispuniti pa čelnici FIA-e navode da ne isključuju nijedno rješenje i da se nisu još opredijelili za samo jedan smjer kojim će Formula 1 ići u budućnost.
Tekst je prenesen iz časopisa EGE 3/2024. na koji se možete pretplatiti za samo 70 eura godišnje za tiskano i digitalno izdanje, s arhivom.
