I temi dell’inquinamento e dei consumi sono sempre più sentiti e negli ultimi anni il mondo dell’automobile ha cercato soluzioni che garantissero una riduzione delle emissioni ed il recupero dell’energia. L’esempio noto anche ai non appassionati è la Toyota Prius, che grazie ad un motore elettrico in fase di accelerazione aiuta il benzina, riducendone i consumi, ed in frenata recupera energia ricaricando le batterie.
I sistemi ibridi, malgrado la loro complessità, si stanno diffondendo rapidamente. Molte case anche per una pura questione di immagine stanno dotando o doteranno i loro veicoli di sistemi di questo tipo e anche il circus della F1 si è avvicinato a tali temi, con una soluzione apparentemente più semplice ma altrettanto valida.
Il sistema in questione è denominato KERS, acronimo la cui traduzione sta per sistema di recupero dell’energia cinetica. E donerà alla F1 un’immagine più “pulita”. Vediamo in dettaglio come funziona questo sistema.
In una scatola da 5 Kg è contenuto un CVT (cambio a variazione continua) collegato con un disco che si comporta volano. Durante le fasi di frenata tramite il CVT, che si comporta come un cambio automatico, viene collegato il disco ad uno degli assi delle ruote. In questo modo il disco viene messo in rotazione ed accumula energia, sottraendola alla macchina che decelera.
Quando la frenata termina il KERS viene sganciato, il disco continuerà a ruotare per effetto dell’energia accumulata. Non sono previste batterie per il recupero dell’energia, bensì il pilota potrà decidere quando utilizzare l’energia accumulata nel KERS per ottenere un effetto Push-to-Pass. Che consiste in un aumento, per brevi periodi, della potenza disponibile alle ruote in modo da agevolare il sorpasso. Ovviamente con il passare del tempo l’energia accumulata dal disco decresce, perché per effetto degli attriti diminuisce la sua velocità di rotazione.
La funzione del CVT è assimilabile a quella di una valvola direzionale, nelle fasi di decelerazione fa in modo che l’energia vada dall’auto al disco, il contrario quando il pilota chiede “birra” per un sorpasso.
Da sempre la F1 è il banco di prova delle innovazioni tecnologiche che poi giungono sulle auto di serie, forse tra qualche anno tra gli optional potremmo anche noi scegliere dispositivi come il KERS. Inoltre questa soluzione potrebbe rappresentare una soluzione ai problemi di spettacolo nati negli ultimi anni.
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Danjele
12 gen 2008 - 00:07 - #1Questa soluzione non mi piace… meglio un motore elettrico che fa da motore e generatore di corrente in frenata e, al posto delle pesanti batterie, un supercondensatore che accumula un po di carica da riutilizzare in fase di accelerazione!!
Dario (autore autoblog)
12 gen 2008 - 00:20 - #2Ciao Danjele, per un auto da corsa questa soluzione è sicuramente la migliore. La presenza di un motore elettrico, con relativo inverter produrrebbe un aumento del peso del dispositivo. Inoltre sarebbe necessario dedicare una gestione elettronica esterna solo per il recupero dell’energia.
Basti pensare che quelli da formula 1 sono motori da 800CV, un motore elettrico per dare un aumento significativo di potenza dovrebbe essere almeno da 30-40KW, quindi una bella bestia.
In questo modo, la gestione elettronica è solo nel CVT, chi riuscirà a gestirlo meglio potrà accumulare più energia ed avere più spinta per sorpasso in uscita di curva.
paperino20679
12 gen 2008 - 00:39 - #3questa mi sembra na iniziativa al 99.9 per cento inutile. cissenefrega della efficienza di motori da formula1? invece di introdurre ste robe perche non impongono che so un limite di litri per gp e poi ognuno s’arrangia….
D4rkw0lf
12 gen 2008 - 00:48 - #4Ottima soluzione per avere un po di spinta in più in sorpasso, nota dolens della f1, problema accentuato dai motori limitati nei giri e bloccati nello sviluppo. Cmq il punto di questo oggetto non è limitare i consumi e l’inquinamento, è solo recuperare energia per un effetto tipo overboost, magari non è molto, ma in un mondo dove contano grammi e millesimi di secondo, fa il suo lavoro.
MadRaffa
12 gen 2008 - 01:24 - #5Il fatto che questa tecnologia venga provata sulle F1, porterà a una sua evoluzione e perfezionamento in tempi rapidissimi… con l’augurio di vedere sistemi simili al più presto su tutte le auto in commercio.
Edus
12 gen 2008 - 01:41 - #6fantascienza! ma su un auto da strada a che serve?
Kurt
12 gen 2008 - 02:17 - #7esatto, non ce la vedo proprio una macchina stradale col push-to-pass…
Lucke987
12 gen 2008 - 02:38 - #8Ma con solo 5 kg totali, la massa del disco sarà sicuramente max di 3 kg. Ma allora che inerzia può avere?????
In ogni caso per essere vantaggioso bisognerebbe che il disco abbia una grande inerzia e quindi un fortissimo effetto giroscpoico che destabilizzerebbe moltissimo la macchina rendendola inguidabile.
Wolfsburg
12 gen 2008 - 07:20 - #9Mi ricordo che qualche anno fa avevano inventato una roba identica per le biciclette… in discesa si metteva in rotazione un volano che poi restituiva durante le salite l’energia cinetica accumulata
Ivan1979
12 gen 2008 - 07:21 - #10Dovrebbe viaggiare a velocità stratosferiche questo disco e quindi poi si dovrebbe implementare nei calcoli della nuova vettura anche la conservazione del momento angolare pur per una massa cosi ridotta….. No no…
Quoto 1 accumulatori di tipo condensatore (nelle competizioni lexus usa questi) e motore elettrico ad altissimo rendimento.
Danjele
12 gen 2008 - 08:39 - #11Dario un motore elettrico da 120kw (oltre 160cv) pesa 25kg… un motore elettrico da 40/50kw peserà sui 7/8kg… ma con la tecnologia che c’è in F1 non mi stupirei se pesasse anche meno!!
Danjele
12 gen 2008 - 08:44 - #12Cmq aggiungere alla macchina 10/15kg non penso che sia un problema… basta abbassara il peso minimo del motore da 95kg a 90kg (ormai i motori sono zavorrati…) e hai gia recuperato 5kg!!
Vanni
12 gen 2008 - 08:46 - #13sarebbe una grandissima idea quella delle F1 a metano, però inaccettabile in caso di incidenti…
cmq mi piacerebbe sapere a che velocità gira il volano, per accumulare tutta quella energia. e poi, è sospeso nel vuoto tramite cuscinetto magnetico, o l’attrito dei normali cuscinetti a sfera tende a disperderla questa energia?
molto meglio delle piccole batterie, che bastino per tenere l’energia di 1 o 2 frenate, da riscaricare subito al rettilineo seguente, e dei motori elettrici che facciano anche da generatori. una buona idea sarebbe quella di utilizzare bobine con filamenti in argento, non dovrebbe essere un problema per la sponsorizzatissima F1…
ma la cosa che mi sorprende di più, è che i motori continuano ad essere ad albero a gomiti, ovvero con efficienza non oltre il 25/30%…
Vanni
12 gen 2008 - 08:49 - #14#12/13
sei sicuro che siano quelli i pesi di un motore elettrico? a me sembrano fin troppo bassi: 25 kg per un motore da 160 cv mi pare un pò strano…
bhe, per alleggerirli basterebbe fare carter e albero rotore in fibra di carbonio. ci sono un sacco di miracoli che la scienza rende possibili, però non si vogliono ricreare nella realtà…
jack.o.matic
12 gen 2008 - 09:02 - #15qualcuno mi dica dove si trovano qualche informazione tecnica perchè mi piacerebbe approfondire il discorso.
innanzitutto mi piacerebbe quantificare l’energia in gioco…
visto che stamattina non ho nulla da fare, facciamo due conti a spanne. il sistema dovrebbe accelerare la vettura già in corsa; per una formula 1 (specialmente ad alte velocità) la resistenza è essenzialmente di natura aerodinamica, e per precisare viene dal fattore di pressione, il quale va come la velocità al quadrato (si fa tutto al primo ordine eh)
quindi per aumentare la velocità di un 10% la potenza deve aumentare di un 20 % (ho detto bene??ho sonno)
ce la fa un volano di queste dimensioni?
forse si, mi è venuta un’altra idea che ci può rientrare ora la controllo
Vanni
12 gen 2008 - 09:16 - #16e adesso mi viene in mente un’altra cosa: durante il giro di formazione le vetture ricaricherebbero questo fantomatico sistema, per poi avere un surplus di potenza in partenza, e guadagnare posizioni… ovvero, avremmo F1 da 900/1000 cv ferme al semaforo? la stessa cosa per i rettilinei e per i duelli fianco a fianco… per lo spettacolo sarebbe una manna… peccato sia semi-fantascienza questa…
hardwareking
12 gen 2008 - 10:10 - #17si ma se il pilota che deve sorpassare lo usa non penso che il pilota che sta’ per essere sorpassato sia cosi’ idiota da non usarlo anche lui….
quando si accorge che quello dietro lo sta’ superando lo usa e ha un surplus di potenza anche lui…
a parte che conoscendo il mondo delle corse il sistema non sarebbe solo usato per i sorpassi ma ad ogni uscita di curva per avere piu’ accelerazione…
mah…
Dario (autore autoblog)
12 gen 2008 - 10:13 - #18Per un sincrono si arriva a 2kW/Kg, con tutte le migliorie del caso non penso si possa scendere sotto i 20 Kg per 50 kW.
Le batteria sono pesantissime, anche i supercondensatori per avere una capacità apprezzabile devono essere in numero sufficiente.
Se il peso aggiuntivo complessivo fosse 30 Kg su una macchina che ne pesa solo 600 non sarebbero affatto pochi.
Per quanto riguarda le inerzie del volano, saranno dimensionati dalla squadra. Mentre per quanto riguarda la velocità di rotazione è bene considerare due cose, la prima è che le velocità raggiunte dipendono da come viene gestito il CVT.
Volendo fare un conto a spanne,
un volano da 1 Kg alla velocità di 1000giri/min (circa 100 rad/s) ha una energia di 5000 Joule.
Un’auto da 600 Kg in uscita da una curva a 100 Km/h (circa 25 m/s) ha una energia di 187500 Joule.
Non è poco, sopratutto considerando che la massa sarà presumibilmente maggiore di 1 Kg e le velocità di rotazione notevolmente superiori ai 1000 giri/min.
Lukeml
12 gen 2008 - 10:24 - #19di certo in f1 non è un problema di peso (le auto sono tutte zavorrate), ma quello che mi preoccupa è l’effetto giroscopio di un volano che ruota presumibilmente a velocità sopra 1000g/min…
OT: ehi HARDWAREKING CHE FINE HA FATTO IL CLUB??????
ADEXXX88
12 gen 2008 - 10:28 - #20scusate la mia cocciutaggine: ma quel volano serve a ricaricare una batteria che va ad azionare un motore elettrico che fornisce spinta addizzionale o no?
Vanni
12 gen 2008 - 10:35 - #21pensate, questo porterebbe la ricerca a studiare nuovi ed efficientissimi sistemi di recupero dell’energia sempre più “intelligenti”, che in pochi anni potrebbero trovare spazio su mezzi commerciali ed utilitarie.
parti con un tot di energia chimica nel serbatoio, e chi ha il miglior compromesso tra consumi e prestazioni con il quale investirla arriva prima e vince!
sarebbe un miracolo tecnologico, e la F1 sarebbe sempre di più banco di prova utile per il progresso. altro che congelamento dei v8 per 10 anni!
Dario (autore autoblog)
12 gen 2008 - 10:37 - #22Il volano viene collegato all’assale delle ruote quando con una opportuna configurazione del CVT, in questo modo è come ti aggrappassi ad un’auto in corsa, vieni trascinato.
Per chi si preoccupa dell’effetto giroscopico, in effetti ci sarà, ma i giri non saranno 18.000 e poi le ruote pur girando a velocità inferiori pesano più di 2-3 Kg. Non penso che l’effetto giroscopico sia un problema eccessivo.
Vanni
12 gen 2008 - 10:41 - #23tenete conto che si possono usare anche degli alberini controrotanti, come sulle moto stradali…
CCO
12 gen 2008 - 11:12 - #24E’ una soluzione interessante…sono curioso di vederne gli effetti nell’applicazione!
In ogni caso era ora che la F1 cominciasse ad impostare direttrici di sviluppo “pro ambiente”. Infondo il circus è sempre stato il banco di prova per le tecnologie del futuro, e nel futuro il risparmio energetico sarà un must!Tantopiù che con questo genere di iniziative si potrebbero mescolare meglio le “carte in tavola”.
Liberiamo quindi i cervelli degli ingegneri!!
Parakarro
12 gen 2008 - 11:23 - #25Se non sbaglio un sistema simile era già stato provato ma posto come irregolare visto la pericolosità di avere un volano con una così alta energia cinetica accumulata e in attesa di “esplodere”…Immaginate un guasto meccanico o un incidente e sto volano che skizza impazzito fuori dalla scatola dove è contenuto…
comunque il pro ambiente in f1 e’ RIDICOLO
Cough
12 gen 2008 - 11:25 - #26l’effetto giroscopico ci sarà ma dipende da come verrà orientato l’asse del volano..
poi non penso che influira molto sul rollio.. anzi si potrebbe anche sfruttare per limitare l’eccessivo rollio.. (una soluzione simile è stata brevettata nel settore Navale per limitare i movimenti delle navi, il tipico “destra sinistra” installandoci un volano il quale viene messo in rotazione grazie ad un motore )
p.s: Forse non ci crederete, ma 1 anno fa avevo pensato ad un idea del genere(ancora ho i disegni).. peccato che poi non ci ho creduto..
Cough
12 gen 2008 - 11:30 - #27#Vanni
Cmq la monoposto non deve avere angolo di rollio complessivo di 125° come le moto… la dinamica qui è un po diversa.. anche se i concetti sono gli stessi.. poi la massa delle moto è di gran lunga inferiore a quella delle monoposto..
ADEXXX88
12 gen 2008 - 11:33 - #28@ Cough
bellissimo il tuo avatar!
Cough
12 gen 2008 - 11:36 - #29@ADEXXX88
Grazie…
ce l’avevo come sfondo sul PC…
IL PIU TROLL DELL'UNIVERSO
12 gen 2008 - 11:39 - #30L’ANNO PROSSIMO FARANNO LE F1 A METANO
jack.o.matic
12 gen 2008 - 11:44 - #31cough per piacere mi passi quell’immagine che hai come avatar?
Cough
12 gen 2008 - 11:49 - #32Basta scrivere “wind tunnel” su GOOGLE immagini e ve ne escono tonnelate di immagini cosi.. tra cui quella del mio avatar… :)
tocia
12 gen 2008 - 11:59 - #33è un volano simile a quello che si trovava nelle macchinine dell’uovo kinder che si ricaricava facendole andare 4-5 volte in avanti e che grazie a degli ingranaggi girava moltopiù veloce delle ruote, poi le macchiine si lasciavano andare e schizzavano via grazie all’energia cinetica accumuata dal volano (che avendo una massa “importante” contnuava a girare)… questo è certamente più complicato ma è carino pensare che un’igegnre possa aver preso l’dea dalla mcchinina del figlio…
Vanni
12 gen 2008 - 12:05 - #34cmq esisteva già 10 anni fa, questa non è affatto una nuova invenzione! mi ricordo bene di un ingegnere che aveva messo a punto e brevettato dei motori “a volano”, nei quali lo stesso veniva fatto ruotare da motori azionati dalla normale rete elettrica. le potenze erano comprese tra 350 e 700 cv.
Ugo(prima ero Giangi)
12 gen 2008 - 12:07 - #35Questa idea mi sembra davvero interessante, e credo che possa anche funzionare.
dex85
12 gen 2008 - 12:28 - #36è ora che ci si muova in questa direziona cavolo! l’idrogeno o un’auto completamente elettrica son, purtroppo ancora lontane, ma le auto ibride, con motori diesel o benzina di piccola cilindrata, con riduzione di peso e motori elettrici che facciano da aiuto in accelerazione e frenata e condentano di muoversi entro una certa velocità solo con l’elettricità, con questi dispositivi di recupero dell’energia sprecata, con ruote che facciano meno attrito sul dritto, e con altri 1000 accorgimenti già da oggi possibili potremmo risparmiare il 50% credo dell’energia che ora si usa x le auto…dobbiamo muoverci non possiamo continuare ad usare le tradizionali auto fino a che non ci daranno pronto uso delle idrogeno, quel giorno è ancora troppo lontano!!
))-Læ)(-((
12 gen 2008 - 13:01 - #37Quoto #9 Lucke987
Secondo me l’idea è buona, ma non ha senso su un’auto da F1
Ricordiamoci che un sistema del genere potrebbe pesare dai 5 ai 10 Kg, che su giro singlo in media fanno perdere dagli 1 ai 2 decimi di secondo…
Se questo volano si mette in funzione in frenata, vuol dire che il pilota dovrà percorrere la curva e poi azionarlo, quindi ci sarà un tempo morto di 1-2 secondi in cui il volano gira a vuoto e perde pian piano velocità.
E teniamo conto che quasto sistema sarà efficiente solo dopo le lunghe staccate, perchè le frenate piccole non avranno abbastanza energia da recuperare.
Un’altra cosa da considerare è che questo sistema funge più da compressore volumetrico che da turbina, poichè darà più coppia (e tra l’altro per una frazione di secondo) che cavalli, e su un’F1 che gira quasi sempre a regimi molto altri non credo che sia molto utile…
Vedrei molto più utile un sistema ibrido con motore elettrico oppure, cosa molto più sensata e leggera, una sovralimentazione temporanea tramite ventola elettrica (come fanno in formula nascar)
Alessandro Rossi
12 gen 2008 - 13:17 - #38se il dispositivo è di 5 kg…
la massa inerziale interna sarà 3-4 kg al massimo…
direi che come massa inerziale che possa dare un contributo al push-to-pass ad una macchina F1 da 6/700kg mi sembra un tantino esigua…
Alessandro Rossi
12 gen 2008 - 13:18 - #39dmx mi è arrivato il carro funebre bianco e nero firmato bmw!!!
troppo bello
CukyPagani4ever
12 gen 2008 - 13:27 - #40in f1 quando si gioca sui decimi anke 5 kg possono fare la differenza (anke se su autovetture di 6-7 quintali di peso per 800cv, come dice giustamente Alessandro Rossi, si parla di pochissimi decimi :) )…cmq vedere un dispositivo del genere su auto della massima competizione sportiva…dovrebbe portarlo alla sua massima espressione di rendimento e perfezionamento…speriamo di vederlo presto su autovetture di serie…
))-Læ)(-((
12 gen 2008 - 13:53 - #41Sulle auto di serie non credo che avrebbe molto senso, visto che non si fanno staccate paragonabili a quelle di una F1…
Praticamente un paio di criceti che corrono su una ruota sarebbero più efficienti…
Buby
12 gen 2008 - 14:51 - #42@Danjele
I motori elettrici non possoo essere utilizzati sulle formula 1 da regolamento. Ecco perchè la tua idea Danjele non la possono utilizzare, e non è mai stata sviluppata neppure in passato
claudio_
12 gen 2008 - 15:13 - #43Penso che sia il blog che i commenti siano assai smemorati.
In un’altra formula avevano costruito (mi par toyota o mazda) un auto a turbina.
Insieme alla turbina vi era un volano tenuto sottovuoto per operare un recupero energetico.
Il motore a turbina e’ piu’ efficiente ma ha poca coppia (quella vera, la laghezza, non quella dei gasoloni) rispetto ad un benzina, potendo infatti girare in un ristretto numero di giri.
Nonostante la compliclicazione, la leggerezza della turbina ed il suo consumo fecero ottenere alla vettura dei piazzamenti interessanti.
Christian_
12 gen 2008 - 16:02 - #44è una bella idea quella del plus di energia al momento ke si vuole per dare spettacolo, e il tutto utilizzando l’energia della frenata
yoshi
12 gen 2008 - 16:17 - #45Ciao a tutti me la concedete una domandina off-topic?
Ho sentito che da quest’anno nelle f1 non ci sara più il sistema antislittamento e che a differenza di prima i piloti dovranno dosare la potenza con l’acceleratore in uscita curva (e non più schiacciare giù tutto e lasciare che faccia tutto l’elettronica). Qualcuno me lo può confermare??
KITT
12 gen 2008 - 16:21 - #46L’idea di accumulare energia con delle masse in rotazione mi pare venisse sfruttata su alcuni autobus di un’ottantina di anni fa, addirittura come unica fonte di energia. Non ricordo male, ma venivano messi in rotazione ad alta velocità degli alberi di massa rilevante, e con l’energia accumulata il bus faceva il suo tragitto, e poi veniva ricaricato.
))-Læ)(-((
12 gen 2008 - 16:52 - #47#48
si è vero
#49
un conto è sfurttare quell’energia tramite una dinamo per accumulare corrente, un conto e sfruttare un volano per dare coppia ad una F1…
Il paragone che è stato fatto delle macchinine che si trovavano nel’ovetto kinder è azzeccatissimo.
Funziona benissimo su una macchinina giocattolo poichè la nostra forza sovraumana (rispetto alla macchinina) permette al volano di avere una forza tale da far schizzare via la macchinina.
Ora, portiamo tutto a una scala 1:1.
Una macchina senza motore, solo con telaio e ruote e con un volano di 1 tonnellata.
Come cavolo fai a far girare un volano del genere?!
Quindi immaginate una F1, una delle vetture protoripo più veloci della terra. E’ in grado di dare l’energia sufficiente a far girare come si deve un volano di 100Kg senza problemi, ma essendo che la F1 dev’essere leggerissima e agile, la massa totale del volano non potrà superare i 3-5Kg.
Un volano di 3-5Kg, rispetto a quello da 1t dell’ipotetica macchinina in scala 1:1 è infinitamente meno efficace, se non addirittura inutile…
Se si conta inoltre che non da potenza ma coppia, l’utilità di questo apparecchio risulta decisamente inutile o ininfluente…
Dovranno studiarci su un bel po’ per riuscire a sfruttare quest’idea…
Io penserei piuttoso a dei micro volani posti sulle ruote anteriori che trasferiscano trazione, in modo da evitre il sottosterzo…ma anche questa è solo un’ipotesi…
Dario (autore autoblog)
12 gen 2008 - 17:16 - #48Per ottenere un’accelerazione è necessaria una forza o una coppia, non una potenza! La potenza è solo un indice, che un suo significato fisico ma è legata alla coppia ed alla velocità.
Bisogna anche tener presente che l’energia viene sfruttata dall’auto quando esce da un curva (quindi subito dopo averla accumulata) quando l’auto va a 100 Km/h se la curva è media.
Qualche post indietro con due conti si vede subito che una massa da 1 Kg a 1000 giri/min può dare fornire un’energia pari al 3% di quella fornita dall’auto in uscita dalla curva.
Se ruota a 5000 giri/min, diventa il 75%…
Ovvio che molto dipende da quanto durano le decelerazioni. In F1 durano pochi secondi e quindi bisogna vedere quanta energia riescono ad accumulare. Ma anche un 20% farebbe una bella differenza.
Poi ripeto, questo dispositivo ha senso in prima fase di accelerazione non quando il motore eroga 800CV!
tocia
12 gen 2008 - 17:24 - #49#50
il paragone con le macchinine era solo un’esempio. infatti nelle macchinine il volano sarà stato 2/3 della massa, quindi su un’auto di F1 dovrebbe essere di 400 kg (ipotizzando per assurdo F1+volano=600 kg). un volano come quello dell’articolo di 3-4 kg dovrebbe girare a 20.000 giri (cosa possibilissima) e fornire una manciata di coppia che su un’auto di 600 kg non serve, soprattutto ora che non c’è più controllo di trazione
tocia
12 gen 2008 - 17:28 - #50ormai le F1 girano per regolamento a 19.000 giri/min. prima ci si spingeva oltre per cercare più cv, ora che il limite è imposto i tecnici “spalmano” l’erogazione di potenza e coppia su un arco maggiore di giri, quindi si aggiungeranno cv e kgm lavorando sul motore senza aggiunte di dispositivi ulteriori. Poi qualcuno saprebbe dirmi se questo aggeggio sarebbe regolamentare? Infondo non è una sovralimentazione, ma un recupero di energia, un po’ come caricare una molla in frenata e liberarla in accelerazione