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KERS-Technologie

Die Formel 1-Hybrid-Technik im Detail

Mercedes V8 Foto: Wolfgang Wilhelm 27 Bilder

Die F1-Hybrid-Technik wird oft als zu teuer und zu kompliziert verschrien. Lässt man die exorbitanten Kosten außer Acht, bleibt eine faszinierende Technik, die wahre Meisterwerke der Ingenieurskunst hervorgebracht hat.

01.06.2009 Michael Schmidt

Während das Energy-Rückgewinnungssystem (KERS) bei vielen Teams bereits zu ernsten Problemen geführt hat, operiert McLaren sein KERS bislang ohne Probleme. Pech, dass bei den Silberpfeilen die Aerodynamik noch hinterherhinkt. An der Hybrid-Technik hat die schwache Punktausbeute sicher nicht gelegen.

Das System, das in 24 Monaten in Stuttgart, Brixworth und dem Hybrid-Entwicklungszentrum Troy kreiert wurde, ist die Messlatte in der neuen KERS-Welt. Projektleiter Andy Cowell erinnert sich mit Grauen an den ersten Entwurf: "Der lag bei 120 Kilogramm für Elektromotor, Batteriepaket und Leistungselektronik. Im Testträger wogen die Einheiten noch 37 Kilogramm, in der Rennversion sind sie 25 Kilo schwer." Das ist Weltrekord.

Schnelle Ladezyklen ohne Kapazitätseinbußen

Die zweite Hürde ist die Effizienz. Bei der Umwandlung von mechanischer in elektrische Leistung, von Gleichstrom in Wechselstrom und von Strom in Chemie gehen jedes Mal rund zehn Prozent Energie in Form von Hitze verloren. Das Gleiche passiert auf dem Weg zurück. Je schneller die Konversion, umso ineffizienter das System. "Diese Verlustquellen haben wir so gut wie möglich reduziert", erzählt Cowell.

Auch das Speichermedium hat seinen Preis. Batterien mit einer guten Ladekapazität sträuben sich gegen schnelle Energieauf- und -entnahme. Und umgekehrt. Cowell beteuert: "Unsere Batterien weisen die Ladekapazität von Lithium-Ionen-Batterien auf, und wir können trotzdem schnell Energie reinstecken und rausholen." Und das, obwohl das Batteriepaket von Zulieferer A1-2-3 samt Schutzschild aus reißfestem Cylon nur 14,7 Kilogramm wiegt.

Sichere Batterien dank Chemie

Der Trick liegt in der Chemie. Die zeigt sich auch im Ernstfall als vorteilhaft. Bei einem Kurzschluss verursachen die brennenden Batteriezellen keine Kernschmelze. Die Flamme könnte gelöscht werden. "Bei uns wandelt sich der Inhalt in Eisenoxyd um. Entzieht man dem Prozess Sauerstoff, geht das Feuer aus."

Beim Bremsen arbeitet der Elektromotor als Generator. Er verzögert an der Hinterachse mit, wenn sich das System im Ladebetrieb befindet. Das kann zum Blockieren der Hinterräder führen. Der Anteil von KERS an der Gesamtverzögerungsleistung beträgt immerhin 15 Prozent. Umgekehrt geht hinten Bremskraft verloren, sobald der Generator abschaltet.

Hoher Preis für den Batterie-Vorteil

Wer viel laden kann, kommt nicht in die Verlegenheit, dass der Speicher noch vor Ende der Runde vollläuft. "Wir liegen deutlich über den 400 Kilojoule, die wir brauchen, um die Runde darauf 82 PS für 6,7 Sekunden abrufen zu können", erzählt Cowell. Für Ferrari und Renault gilt das Gleiche, allerdings zu dem Preis, dass die Speichermodule rund zehn Kilogramm schwerer sind. BMW dagegen kämpft mit der Kapazität der Batterien. Auf Strecken wie Shanghai, wo nicht lang genug gebremst wird, hat man Mühe, 400 Kilojoule zu laden.

Der Preis für den besten Hybridantrieb sind die hohen Kosten. Die Batterien von A1-2-3 sind zweieinhalb Mal so teuer wie die Speicherzellen des französischen Herstellers SAFT, der Ferrari und Renault beliefert. Vielleicht zahlt sich die Investition erst 2010 aus. Im nächsten Jahr machen die Regeln der Hybrid-Liga ein Geschenk. Das Gewichtslimit wird auf 620 Kilogramm angehoben, die Breite der Vorderreifen um 25 Millimeter reduziert. Damit fällt der Zwang weg, viel Ballast nach vorne zu verlegen.

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