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Hinter den Kulissen des ING Renault F1 Teams: KERS im Detail
Von Sascha Kröschel | 1.Mai 2009
Einer der momentan am häufigsten gehörten Begriffe in der Formel 1 lautet „KERS“. Bekanntermaßen soll dieses System nicht nur das Überholen erleichtern, sondern gleichzeitig den Beginn einer „grüneren“ Zukunft in der Königsklasse des Motorsports markieren. Doch was genau verbirgt sich hinter der Technologie, und wie funktioniert sie? Das ING Renault F1 Team verrät es.
Grundsätzliches: Was genau ist KERS?
Die Abkürzung KERS steht für Kinetisches Energie-Rückgewinnungs-System (engl: Kinetic Energy Recovery System). Die oberste Motorsportbehörde FIA führte die Technologie in der Formel 1 ein, um den Sport in eine umweltfreundlichere Zukunft zu führen. Die kinetische Energie wird auch Bewegungsenergie genannt und bezeichnet die Energie, die ein in Bewegung befindlicher Gegenstand in sich trägt. Um ein Fahrzeug zu stoppen, muss die kinetische Energie abgebaut werden. Normalerweise verpufft die kinetische Energie während des Bremens in Form von Reibungshitze. KER-Systeme hingegen speichern die abgebaute Energie, um sie später wieder für den Antrieb des Fahrzeugs zu nutzen. Als Energiespeicher kommen beispielsweise Batterien (chemische Energie), ein Schwungrad (mechanisch) oder ein Druckspeicher (hydraulisch) in Frage. Das Reglement begrenzt für 2009 die Obergrenze des zusätzlich abrufbaren Schubs auf 60 kW (etwa 81 PS). Insgesamt darf ein Fahrer pro Runde nicht mehr als 400 kJ abrufen. Das entspricht einem Einsatz der 60 kW über eine Dauer von knapp sieben Sekunden.
Warum hat sich ING Renault F1 fĂĽr die Batterie-Option entschieden?
Zu Beginn der KERS-Entwicklung stand für das ING Renault F1 Team die Analyse aller möglichen Energiespeicher auf dem Programm. Als vielversprechendste Lösungen erwiesen sich die Batterie- und die Schwungrad-Variante. Die Entscheidung fiel schließlich zugunsten der Batterie, denn diese Technologie bietet für den mittelfristigen Einsatz in Serienfahrzeugen das größte Potenzial. Das KER-System von ING Renault F1 basiert auf Lithium-Inonen-Batterien der französischen Firma SAFT.
Wie ist das System aufgebaut?
Zu den tragenden Bestandteilen eines KER-Systems zählt neben dem Energiespeicher auch ein Transformator, der die Energie jeweils dahin transportiert, wo sie benötigt wird. ING Renault F1 setzt bei dieser Komponente auf eine sogenannten MGU-Einheit, eine Kombination aus Elektromotor und Generator, die die kinetische Energie in elektrische Energie wandelt – und umgekehrt. Derartige Systeme wiegen in der Regel rund 50 Kilogramm und benötigen viel Platz – Eigenschaften, die in der Formel 1 absolut nicht gefragt sind. Eines der wichtigsten Entwicklungsziele lautete daher, das Gewicht der MGUEinheit zu gering wie möglich zu halten. Hierbei profitierte ING Renault F1 von der Erfahrung des Technologie-Partners Magneti Marelli, der eine besonders leichtgewichtige Lösung realisierte. Im Ergebnis baut das MGU-Bauteil des ING Renault F1 Teams zudem sehr kompakt. Zum Einsatz kommt es ausschließlich während Bremsmanövern und für insgesamt maximal sechs Sekunden der Beschleunigung pro Runde. Während der restlichen Zeit befindet sich das System praktisch im Stand-by-Modus und baut die während der Energieumwandlung entstandene Hitze ab. Je effizienter das KER-System, mit desto geringeren Hitzeverlusten arbeitet es. Das ING Renault F1-System erreicht ingesamt eine über 70-prozentige Effizienz – vom Aufnehmen der kinetischen Energie an der Hinterachse, über das Speichern in den Batterien und den Transport bis zum Umwandeln in Antriebsenergie.
Was ändert sich durch KERS für die Fans?
Die Extra-Leistung von 60 kW (rund 81 PS) bzw. die zusätzlichen 400 kJ pro Runde werden die Rundenzeiten um rund 0,2 bis 0,3 Sekunden senken. Zudem verspricht die Technik Vorteile beim Start, wie Fernando Alonso und Nelson Piquet beim Grand Prix von Malaysia eindrucksvoll demonstrieren konnten, als sie sechs bzw. vier Plätze gutmachten. Um KERS optimal nutzen zu können, muss das System aber so leicht und klein wie möglich sein, da sich ansonsten eventuelle Vorteile schnell aufheben. Welches System wie viel Gewicht auf die Waage bringt, zählt daher zu den bestgehüteten Geheimnissen der Teams. Als Faustregel gilt, dass zehn Kilogramm überflüssigen Gewichts mit rund 0,35 Sekunden pro Runde zu Buche schlagen – kein Wunder, dass die Fahrzeuggewichte der Rennwagen und Fahrer während der Wintertests im Mittelpunkt des Interesses standen. Um die theoretisch realisierbaren 0,2 bis 0,3 Sekunden zu erreichen, spielen allerdings noch weitere Parameter wichtige Rollen. Dazu zählt beispielsweise die Gewichtsverteilung zwischen Front und Heck ebenso wie die vertikale. Wenn alle Faktoren optimal zusammenspielen, sollten die vom KER-System zur Verfügung gestellten zusätzlichen 60 kW das Überholen erleichtern – zumindest wenn der Konkurrent nicht über ein solches System verfügt. Derzeit befinden sich alle Teams noch in der Lernphase. Die Vorteile der Technik sollten im Verlauf der Saison immer deutlicher zum Tragen kommen. (Quelle: Pressemitteilung ING Renault F1 Team)
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