Jak funguje hybridní systém ve vozech F1? Kdo s ním umí zacházet, vyhrává (2024)

Přeplňovaný čtyřtaktní šestiválec se zdvihovým objemem válců 1600 cm3. To je stále ještě srdce pohonného systému současných monopostů Formule 1. Jenže, z odhadovaného maximálního výkonu kolem 900 koní, které měli vloni piloti těch nejlepších stájích během závodu k dispozici, pochází čistě ze spalovacího agregátu jen zhruba 740. Zbývajících 160 (platné technické regule nařizují omezení systémů na rekuperaci energie na 120 kW) dodávají společně jednotky MGU-H a MGU-K, díky nimž jsou současné formule fakticky hybridy.

Zatímco MGU-K pouze sbírá kinetickou energii, která by se jinak ve formě tepla zmařila při brzdění, MGU-H využívá energii z výf*ckových plynů. Je to podstatně sofistikovanější řešení a podle mnohých odborníků právě dokonalost či nedokonalost tohoto systému způsobovala v minulé sezoně zásadní rozdíly ve výkonnosti jednotlivých stájí.

MGU-K je vlastně evoluce dřívějšího systému KERS, který se ve formuli 1 používal již od začátku tohoto desetiletí. Existovaly i setrvačníkové verze, ale postupně zvítězil motorgenerátor připojený k zadní nápravě vozu. Při brzdění se vyrábí elektrická energie a uchovává se v baterii. Ta musí mít podle současných pravidel hmotnost 20-25 kilogramů.

Původní KERS (Kinetic Energy Recovery System - Systém rekuperace kinetické energie) až do roku 2014 umožňoval zvýšení výkonu pohonného ústrojí tehdejších "efjedniček" o maximálních 60 kW a jen po omezenou dobu 6,7 sekundy v každém kole.

Hospodaření s elektřinou je komplikované

Energie získané brzděním se však na velké části okruhů, kde se seriál F1 jezdí, nevyrobí zase až tak moc. Výjimkou je Monako a Singapur, jinde se musí energie získávat jinak.

Jak? No právě pomocí MGU-H. Tato technologie se do nejprestižnější formulové série dostala spolu s novými pravidly v roce 2014. Právě ty přivedly do současného seriálu F1 ony "tiché" šestiválce doplněné sofistikovanou hybridní technologií. MGU-H zužitkovává energii výf*ckových plynů díky motorgenerátoru, který je připojený k turbíně. Tak se opět vyrábí elektřina, kterou lze ukládat do baterie ve voze.

Pilot pak může tuto energii využít ke dvěma účelům. Jednak lze díky ní rychleji roztočit turbodmychadlo, aby motor dříve získal plný výkon, nebo ji lze přímo použít pro motorgenerátor, který pomáhá otáčet s koly zadní nápravy.

Množství použité energie je limitováno na 4 MJ na jedno kolo. V přepočtu to znamená, že plných 160 "přídavných" koní může teoreticky pilot využívat zhruba půl minuty v jednom kole.Do limitu se ale nepočítá energie, která nejde přes baterii, ale vůz ji spotřebovává okamžitě.

Celé to vede k velmi komplikovaným strategiím. Například v době zavádění této technologie to Rémi Taffin ze společnosti Renault F1 vysvětloval následujícím způsobem. "Při nízkých otáčkách jsou dvě varianty, jak můžete pohánět turbínu a kompresor. Pokud využíváte výf*ckové plyny v MGU-H, tak získáte energii, ale současně ztrácíte výkon spalovacího motoru kvůli zpětnému tlaku výf*ckových plynů. Turbínu ovšem můžete pohánět také energií z baterií. V takovém případě poskytuje spalovací motor obvyklý výkon," vysvětlil odborník.

Při startu závodu proto závodníci maximálně využijí energii z baterií a logicky tedy nevyužívají MGU-H. Jakmile množství elektrické energie v bateriích poklesne na určitou hranici, začne pomáhat MGU-H. Jednak jde přímo na kola a také doplňuje baterii. To zejména na konci rovinek, kdy je MGU-K odpojené a výf*ckové plyny mají přebytečnou energii, která není přeměňována na plnící tlak. "Obecně platí: Čím delší rovinka, tím více energie musíte dostat z výf*ckových plynů," informoval Taffin.

Nejprve rychle, pak pomalu

Situace během závodu ovšem nedovolí, aby všechny režimy byly takto ideální. Pokud tedy pilot při předjíždění využije všechny výkonové rezervy, tak získá k dobru zhruba půl sekundy na kolo. "Ovšem poté v dalších kolech ztratí až dvě sekundy kvůli nutnosti dobít baterii," dodal Taffin.

Navíc se při takovém dobíjení spaluje více benzinu, než by bylo nutné, kdyby formule měly pouze spalovací agregát. Prostor pro výrobu elektřiny je tu proto, že v turboéře mají formule dvojnásobek točivého momentu než dříve a motor s nezatěžuje naplno. Například při plném sešlápnutí plynového pedálu i v takové Monze "jde" motor pouze na 65 procent svého maximálního výkonu. Do motoru však proudí více paliva, než by bylo k tomuto potřebnému výkonu nevyhnutelné.

Na druhou stranu je tu limit sto kilogramů paliva, se kterými musí pilot vystačit. Nelze proto příliš mnoho vyplýtvat na produkci výf*ckových plynů.

Současný kombinovaný hybridní systém MGU-K a MGU-H potrvá ještě minimálně tři sezony. Od roku 2021 by ale měly vstoupit v platnost nové technické regule, které v oblasti pohonu přinesou řadu změn.

Například se zvýší současný limit omezující maximální otáčky ze současných 15.000 na 18.000, zavede se silnější MGU-H, tedy rekuperace kinetické energie, ale plánuje se odstranění systému MGU-H. Hlavně kvůli zlevnění pohonných jednotek.

To vadí například Ferrari, které kvůli tomu dokonce hrozí odchodem ze seriálu F1. Do této technologie, která značně přispívá ke zvýšení efektivity pohonného ústrojí, totiž investovalo obrovské dávky. Mimo jiné je využili i specialisté brněnského vývojového centra firmy Honeywell, které vyvíjí turbodmychadlo i pro stáj Scuderia Ferrari F1.