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Motorsport: Formel 1

Sonntag, 25. Januar 2009 KERS - der Energieerhaltungssatz der Formel 1

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Neuland betraten die Ingenieure mit der KERS-Entwicklung. KERS steht für Kinetic Energy Recovery System - ein System zur Rückgewinnung und Speicherung von kinetischer Energie, die beim Beschleunigen zusätzlich zur Leistung des V8-Motors zur Verfügung steht. Das Reglement lässt den Entwicklern kreativen Spielraum, vorgeschrieben sind lediglich einige Leistungsparameter. Der Energieerhaltungssatz der Formel 1 lautet: Im Laufe einer Rennrunde dürfen an der Antriebsachse während der Beschleunigungsvorgänge insgesamt 400 kJ Energie bei maximal 60kW mechanischer Leistung zugeführt werden. Der Energiespeicher darf ausschliesslich während der Bremsphasen befüllt werden. Mögliche technische Lösungswege gibt das Regelwerk nicht vor.

 

Ab der Saison 2009 steht den Piloten der so genannte Boost-Button zur Verfügung. Wenn sie ihn betätigen, stehen für 6,5 Sekunden pro Runde 60 kW zusätzliche Leistung für Überholvorgänge zur Verfügung. Diesem Vorteil stehen allerdings die Nachteile gegenüber, die das System in Sachen Gewicht und Gewichtsverteilung mit sich bringt.
Das BMW Sauber F1 Team hat sich für eine elektrische Lösung entschieden. Die Motorabdeckung und die Seitenkästen des F1.09 sind so konstruiert, dass das Hybridsystem Platz findet. Es besteht aus einer Kombination aus Elektromotor und Generator, der entsprechenden Leistungselektronik und einem Energiespeichermodul.
Das Gesamtsystem wiegt rund 30 Kilogramm. "Damit liegt die Leistungsdichte der F1-KERS-Technologie deutlich über der von heute bereits in Serienfahrzeugen eingesetzten Technik", sagt Mario Theissen. "Wir stehen an der Schwelle von einem konventionellen Paket aus Motor und einem unabhängigen Getriebe zu einem integrierten Antrieb. Mit der KERS-Entwicklung wird die Formel 1 eine Pionierrolle für künftige Serientechnologien übernehmen. Innovative Konzepte, deren Lebensdauer und Ausfallsicherheit einem Serieneinsatz noch nicht genügen, erleben in der F1 ihre Feuertaufe und werden unter Hochdruck weiterentwickelt. Wir haben bei BMW das Formel-1-Projekt immer schon als Technologielabor für die Serie genutzt. Mit dem KERS-Projekt gewinnt dieser Ansatz eine völlig neue Dimension.
Nachdem sich Mitte 2007 abzeichnete, dass das KERS Einzug in die Formel 1 halten könnte, musste innerhalb kürzester Zeit ein komplexes Hybridsystem entwickelt werden. Gemeinsam mit Ingenieuren der BMW Forschung und Technik GmbH recherchierten die Techniker des BMW Sauber F1 Teams, welches Hybrid-System überhaupt für die extremen Bedingungen in der Formel 1 in Frage käme. "Denkbar waren verschiedene Lösungen. Wir analysierten elektrische, mechanische, hydraulische oder gar pneumatische Systeme", erklärt Duesmann: "Nach dieser mehrmonatigen Recherchephase stellte sich heraus, dass lediglich ein elektrisches System die geforderten Energieumsatzraten bei maximaler Sicherheit und vor allem bei möglichst geringem Gewicht liefern würde."
Das Team entwickelte in den folgenden Monaten den Elektromotor, den elektrischen Energiespeicher und die KERS-Kontrolleinheit. Im März 2008 war es soweit: Der erste KERS-Prototyp wurde auf dem Prüfstand getestet. Duesmann: "Wir haben uns insbesondere mit dem Thema Sicherheit auseinandergesetzt. Wir haben verschiedene Einrichtungen geschaffen, um unter möglichst sicheren Bedingungen am Energiespeicher arbeiten zu können. Darüber hinaus haben wir einen Massnahmen-Katalog entwickelt, um die Gefährdung der am Fahrzeug arbeitenden Personen auszuschliessen. In Sicherheitsfragen tauschen wir uns intensiv mit den Kollegen der Serienentwicklung aus, schliesslich spielen auch hier Hybridsysteme eine immer grössere Rolle."
Synergien zwischen F1- und Serienentwicklung herzustellen, war für BMW die Grundvoraussetzung beim Formel-1-Comeback zum Jahr 2000. Konsequent wurde die Entwicklung des Formel-1-Antriebsstrangs und der Elektronik am Standort München integriert. Dabei spielt das BMW Forschungs- und Innovationszentrum (FIZ) eine Schlüsselrolle. Die F1-Fabrik wurde in weniger als einem Kilometer Entfernung von dieser Denkwerkstatt errichtet und mit ihr vernetzt. "Im FIZ arbeiten hoch qualifizierte Ingenieure in modernsten Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen an der technischen Zukunft von BMW", erklärt Mario Theissen. "Das FIZ verfügt über enorme Ressourcen, von denen wir in der Formel-1-Entwicklung ohne Umwege profitieren. Und wir geben auch eine Menge zurück: Denn das F1-Projekt ist für die FIZ-Ingenieure ein einzigartiges Versuchsfeld. Derart extreme technische Anforderungen und ein solches Entwicklungstempo gibt es sonst nirgendwo."

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