Ποια τεχνολογία καθιέρωσε η Toyota πριν μπει στη Formula 1;
Η Toyota χρησιμοποίησε την ανάκτηση ενέργειας στο Prius ήδη από το 1997.
Το 2009 η Formula 1 υιοθέτησε την τεχνολογία, αλλά η Toyota δεν την αξιοποίησε στους αγώνες.
Πόση ενέργεια μπορεί να ανακτήσει ένα υβριδικό στο φρενάρισμα και τι κερδίζει ο οδηγός;
Η Toyota είχε καθιερώσει την ανάκτηση ενέργειας στα υβριδικά αυτοκίνητα 12 χρόνια πριν από την εμφάνιση του KERS στη Formula 1. Με το πρώτο Prius του 1997, η ιαπωνική εταιρεία έφερε στη μαζική παραγωγή μια τεχνολογία που αξιοποιεί την ενέργεια του φρεναρίσματος αντί να την αφήνει να χάνεται εξ ολοκλήρου ως θερμότητα. Το ενδιαφέρον είναι ότι, όταν η Formula 1 επέτρεψε αντίστοιχα συστήματα το 2009, η Toyota επέλεξε να μην τα χρησιμοποιήσει στους αγώνες, παρότι είχε ήδη μεγάλη εμπειρία στην υβριδική τεχνολογία. Πώς λειτουργεί όμως η ανάκτηση ενέργειας, γιατί δεν την αξιοποίησε η Toyota στην F1 και τι όφελος έχει σήμερα ο οδηγός ενός υβριδικού;
Αν σκέφτεσαι αυτοκίνητο
- Το Toyota Prius του 1997 καθιέρωσε την αναγεννητική πέδηση στα μαζικά παραγόμενα υβριδικά επιβατικά αυτοκίνητα.
- Η Toyota συμμετείχε στη Formula 1 από το 2002 έως το 2009, αλλά δεν χρησιμοποίησε KERS σε αγώνα.
- Ένα αυτοκίνητο 1.400 κιλών στα 50 χλμ./ώρα διαθέτει περίπου 37,5 Wh κινητικής ενέργειας, χωρίς να σημαίνει ότι ανακτά όλη αυτή την ποσότητα.
- Το 2026 η μέγιστη ηλεκτρική ισχύς των μονοθεσίων της F1 φτάνει τα 350 kW, δηλαδή περίπου 476 ίππους (PS).
Η Toyota καθιέρωσε την ανάκτηση ενέργειας με το Prius του 1997
Το πρώτο Toyota Prius κυκλοφόρησε στην Ιαπωνία τον Δεκέμβριο του 1997 και ήταν το πρώτο υβριδικό επιβατικό αυτοκίνητο μαζικής παραγωγής. Συνδύαζε βενζινοκινητήρα και ηλεκτροκινητήρα, με στόχο τη σημαντική μείωση της κατανάλωσης.
Μία από τις σημαντικότερες τεχνολογίες του ήταν η αναγεννητική πέδηση. Σε ένα συμβατικό αυτοκίνητο, μεγάλο μέρος της κινητικής ενέργειας μετατρέπεται σε θερμότητα όταν φρενάρουμε. Στο Prius, ο ηλεκτροκινητήρας μπορούσε να λειτουργήσει αντίστροφα, ως γεννήτρια, μετατρέποντας μέρος αυτής της ενέργειας σε ηλεκτρισμό.
Το ρεύμα αποθηκευόταν στην μπαταρία του υβριδικού συστήματος και χρησιμοποιούνταν αργότερα για την κίνηση του αυτοκινήτου. Η Toyota δεν εφηύρε την αναγεννητική πέδηση, αλλά συνέβαλε καθοριστικά στην καθιέρωσή της στα αυτοκίνητα παραγωγής.
Από το 1997, το Prius μπορούσε να αξιοποιεί ξανά μέρος της ενέργειας που ένα συμβατικό αυτοκίνητο χάνει κατά το φρενάρισμα.
Η Toyota μπήκε στην F1 το 2002, αλλά δεν χρησιμοποίησε KERS ούτε το 2009
Η Toyota έκανε το ντεμπούτο της στη Formula 1 το 2002, όταν τα συστήματα ανάκτησης ενέργειας δεν επιτρέπονταν ακόμη στους αγώνες.
Το 2009 η Formula 1 επέτρεψε το KERS (Kinetic Energy Recovery System), το οποίο αποθήκευε ενέργεια κατά το φρενάρισμα και μπορούσε να προσφέρει επιπλέον ισχύ 60 kW, δηλαδή περίπου 80 ίππους, για λίγα δευτερόλεπτα.
Παρότι η Toyota ανέπτυξε και δοκίμασε αντίστοιχο σύστημα, δεν το χρησιμοποίησε σε Grand Prix. Ο λόγος ήταν κυρίως αγωνιστικός. Το πρόσθετο βάρος περιόριζε τη δυνατότητα των μηχανικών να κατανέμουν ιδανικά το βάρος του μονοθεσίου.
Η ομάδα εκτίμησε ότι ένα καλύτερα ισορροπημένο αυτοκίνητο χωρίς KERS μπορούσε να αποδώσει καλύτερα συνολικά. Τελικά, αποχώρησε από τη Formula 1 στο τέλος του 2009.
Η Toyota δεν απέρριψε την τεχνολογία, αλλά έκρινε ότι το αγωνιστικό όφελος του KERS δεν αντιστάθμιζε απαραίτητα τα μειονεκτήματά του.
Πόση ενέργεια ανακτά ένα Toyota Hybrid όταν φρενάρει και τι κερδίζεις;
Η ανάκτηση ενέργειας είναι ιδιαίτερα χρήσιμη στην πόλη, όπου το αυτοκίνητο επιταχύνει και φρενάρει συνεχώς. Κάθε επιβράδυνση δίνει στο υβριδικό σύστημα μια ευκαιρία να επαναφορτίσει την μπαταρία.
Ας υποθέσουμε ότι ένα Toyota Hybrid ζυγίζει 1.400 κιλά και κινείται με 50 χλμ./ώρα. Η θεωρητική κινητική ενέργειά του είναι περίπου 135 kilojoule ή 37,5 Wh.
Αυτό δεν σημαίνει ότι ολόκληρη η ποσότητα καταλήγει στην μπαταρία. Υπάρχουν απώλειες κατά τη μετατροπή της ενέργειας, ενώ μέρος της επιβράδυνσης πραγματοποιείται και από τα συμβατικά φρένα.
Επιπλέον, όταν η μπαταρία είναι αρκετά φορτισμένη, η δυνατότητα ανάκτησης περιορίζεται. Γι' αυτό τα Toyota Hybrid συνδυάζουν αναγεννητική και συμβατική πέδηση, εξασφαλίζοντας την απαραίτητη επιβράδυνση.
Το πρακτικό κέρδος είναι ότι η αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται ξανά, μειώνοντας την ανάγκη λειτουργίας του βενζινοκινητήρα.
Το υβριδικό ανακτά μέρος της ενέργειας του φρεναρίσματος και την αξιοποιεί για οικονομικότερη μετακίνηση, ιδιαίτερα μέσα στην πόλη.
Από τους 80 στους 476 ίππους: Πώς εξελίχθηκε η ανάκτηση ενέργειας στη Formula 1
Το KERS του 2009 αποτέλεσε την αρχή μιας νέας εποχής. Το 2014 εμφανίστηκαν οι υβριδικές μονάδες ισχύος με το ERS, που συνδύαζε ανάκτηση κινητικής ενέργειας από το φρενάρισμα και ενέργειας από τα καυσαέρια.
Η μέγιστη ηλεκτρική ισχύς αυξήθηκε στα 120 kW, περίπου 163 PS, ενώ από το 2026 το MGU-K φτάνει τα 350 kW, δηλαδή περίπου 476 PS.
Η βασική αρχή παραμένει ίδια με εκείνη του Prius. Ενέργεια που διαφορετικά θα χανόταν αποθηκεύεται και αξιοποιείται ξανά.
Η διαφορά βρίσκεται στον σκοπό. Στη Formula 1, η ενέργεια χρησιμοποιείται για μεγαλύτερη αγωνιστική απόδοση και ταχύτερους γύρους. Στα υβριδικά Toyota, προτεραιότητα είναι η οικονομία καυσίμου και η αποδοτικότερη καθημερινή μετακίνηση.
Η ανάκτηση ενέργειας υπηρετεί διαφορετικούς στόχους στον δρόμο και στην πίστα, αλλά βασίζεται στην ίδια φυσική αρχή.
- Η ανάκτηση ενέργειας είναι ιδιαίτερα χρήσιμη στις συχνές επιβραδύνσεις μέσα στην πόλη.
- Δεν ανακτάται ολόκληρη η κινητική ενέργεια του αυτοκινήτου.
- Τα συμβατικά φρένα εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται.
- Η κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας επηρεάζει τη δυνατότητα ανάκτησης.