dimecres, 8 d’abril de 2009

El KERS a la Fórmula 1

El KERS (Kinetic Energy Recovery System) és un dispositiu de recuperació d'energia basat en mètodes mecànics, elèctrics o pneumàtics per tal d'emmagatzemar l'energia que habitualment s'allibera al medi i es perd en forma de calor i poder retornar-la en forma de treball útil, de tal forma que es permet una millor eficiència energètica.

Si analitzem el mode de funcionament d'un automòbil, veurem que només una petita part de l'energia química que adquirim a través del carburant es destina a fer moure el conjunt, i la gran majoria de l'energia es perd bé en forma de calor, bé en fregament entre les distintes parts mòbils. Aquestes pèrdues s'estimen en un 80-85% de l'energia química original, i, com es pot apreciar, redueixen l'eficiència energètica del vehicle, augmentant el consum i el cost associat a la seva operació. Si en un vehicle d'aquestes característiques s'implementa un sistema de recuperació d'energia es pot augmentar l'eficiència i reduir el consum, simplement perquè s'està aprofitant una part de l'energia que abans es perdia en forma de transferència de calor a l'entorn.

La gran majoria dels sistemes de frenatge regeneratiu aprofiten la propietat dels motors elèctrics per funcionar com a generadors si se'ls aplica un moment suficient, de tal manera que l'energia elèctrica produida es pot emmagatzemar i pot ser aplicada posteriorment a voluntat del conductor del vehicle a través del motor que l'ha generada, ja que quan un motor elèctric funciona com a generador introdueix una càrrega sobre l'eix, i aquesta càrrega pot ser aprofitada per decelerar el moviment del automòbil mentre es recarreguen les bateries. Aquest és el sistema utilitzat pels cotxes híbrids:No obstant això, alguns sistemes de frenatge regeneratiu utilitzen volants d'inèrcia per emmagatzemar l'energia de frenada en forma d'energia cinètica de rotació. L'inconvenient d'aquests sistemes és el pes que introdueixen, ja que per emmagatzemar grans quantitats d'energia es necessiten grans quantitats de massa. A més a més introdueix certes forces no desitjables, que poden ajudar a desequilibrar el vehicle en certes condicions. Ací teniu una foto del sistema mecànic aplicat per algunes escuderies:
Pel que fa al KERS aplicat a la Fórmula 1 existeixen certes restriccions en quant a l'energia màxima que el sistema és capaç d'emmagatzemar, que s'estableix en 300 kJ, per tal de donar una potència extra màxima d'uns 60 cavalls durant uns 6 segons, i el màxim d'alliberament d'energia per volta, fixat en 400 kJ. Actualment l'efecte del KERS és minoritari, ja que la potència dels cotxes està entorn dels 750-800 cavalls, però la legislació dels anys vinents farà que la potència del motor quede limitada a 400 cavalls, i possiblement el límit d'aquest sistema es modifique per tal de representar una fracció important de la potència total.

El debat actualment està en la utilitat del sistema, ja que algunes escuderies opinen que agrega massa pes al cotxe en comparació amb l'avantatge que puga donar en la pista, ja que la major massa del vehicle penalitza d'una manera considerable en aquest esport, on la més mínima variació pot marcar la diferència entre vèncer i ésser vençut. No obstant això l'aplicació d'aquest sistema als vehicles comuns podria ser interessant des del punt de vista energètic, ja que permetria rendiments elevats i baixos costos d'operació.

3 comentaris:

Unknown ha dit...

Excel-lent article sobre el KERS. Alonso l'altre dia a Australia el va emprar unes quantes vegades i diu que no va notar cap canvi significatiu, també es veïa que el Renault no estava tan ràpid com de costum. Tal volta la clau siga la esmentada en el article, que es que el KERS pesa massa i per això no ix rentable al llarg de la carrera. També es significatiu que el guanyador de les deus últimes carreres no porte el KERS al seu vehicle...

Adrián Molés ha dit...

Muy buen artículo hablando del Kers, aunque quisiera puntualizar algunos apartados:

El peso de los F1 por normativa está fijado en un mínimo de 605 kg, fluidos lubricantes y piloto incluidos indiferentemente de si equipa el KERS o no. El resto de peso es carburante.

Obviamente el no equipar KERS implica tener que añadir "lastre" para sustituir el peso de dicho artefacto. Pero este peso se puede situar en una posición más baja y por tanto el centro de gravedad se situa más bajo, con las ventajas que ello conlleva.

En mi opinión:

A pesar de haber costado unos 15 millones de euros a cada escuderia, el "aparato" se ha mostrado inútil frente a cualquier monoplaza diseñado con un poco dinero e inteligencia en el apartado aerodinámico y de reparto del "lastre".

Era de esperar estos resultados, ya que las escuderías son auténticas maestras en los campos de la aerodinámica y la fabricación en fibra de carbono, y el kers les ha pillado un poco "verdes".

Por cierto, sería interesante ver el funcionamiento del toyota prius, que recoge energía de las frenadas y el coste de desarrollo que le supuso a toyota.

Alex dice que el año que viene la potencia se limitará a 400 cv, yo espero que no salga adelante semejante despropósito...

Axel ha dit...

La limitació de potència no és encara oficial, encara que certes planes web d'automoció donen referències al futur de la Fórmula 1, com per exemple: http://www.racingpasion.com/tecnologia/el-sistema-de-recuperacion-de-energia-cinetica-kers

Esperem que aquesta limitació de potència no s'aplique si realment es vol potenciar l'esportivitat de la Fórmula 1.