Rubrica: Curiosità della tecnica da corsa
Titolo o argomento: E.E.R.S.
Il sistema E.E.R.S. sarà obbligatorio a partire dalla stagione di F1 del 2014 e verrà installato sui nuovi motori 1.600 c.c. V6 sovralimentati mediante turbocompressore (vedi l’articolo: “2014: Odissea nella formula1“). Si tratta di un sistema capace di integrare la tecnologia su cui si basa l’attuale K.E.R.S. (vedi l’articolo: “K.E.R.S. Kinetic Energy Recovery System”) con la tecnologia “turbo-compound” impiegata sui mezzi pesanti per aumentarne l’efficienza (vedi l’articolo: “Turbocompound” – articolo in preparazione). Nel primo sistema l’energia recuperata in frenata viene accumulata in un accumulatore di carica (batterie al litio, ultracapacitori o supercondensatori, accumulatori di energia cinetica a volano, es. “Williams Hybrid Power”) in grado di alimentare un motore elettrico solo per brevi istanti. Nel secondo sistema la turbina è collegata meccanicamente all’albero motore al quale fornisce un surplus di coppia (con conseguente incremento di potenza prodotta dal motore) grazie alla notevole energia dei gas esausti. Aumenta di conseguenza l’efficienza del motore.
Il sistema E.E.R.S., invece, prevede che la turbina accoppiata al compressore alimenti una seconda turbina collegata ad un generatore elettrico. Quest’ultimo alimenta il motore elettrico degli attuali sistemi K.E.R.S.. Non vi è quindi alcun collegamento meccanico tra la turbina e l’albero motore. Il generatore viene impiegato per convertire l’energia recuperata dalla turbina in elettricità. La necessità di adottare il sistema E.E.R.S. nasce dal fatto che l’energia proveniente dai gas di scarico è molto più sfruttabile rispetto a quella recuperabile durante le frenate. Il sistema kinetic o, più volgarmente, il motore elettrico, fornirà 120 kW alle ruote posteriori.
Un interessante problema che si pone è quello della scelta del tipo di turbina. Una tradizionale turbina radiale vanta costi contenuti ed una grande diffusione per questa scala di applicazioni, tuttavia necessita di un elevato salto di pressione dei gas esausti per funzionare correttamente. Ciò genera indesiderate contropressioni sul motore. Al contrario le turbine assiali, raramente utilizzate per questo tipo di applicazioni, per lavorare correttamente contano soprattutto sulla velocità del fluido e necessitano pertanto di una differenza di pressione più bassa. Ne conseguono ovviamente minori contropressioni sul motore ed un investimento più significativo in termini di ricerca e sviluppo.
Simulazioni eseguite al computer da parte dei ricercatori della “Cranfield University”, con il supporto di “Cosworth”, hanno messo in evidenza come sia possibile aumentare la potenza fornita dal motore senza incrementare i consumi di carburante. Una soluzione che ben si addice al regolamento del 2014 della F1 che pone un tetto ai consumi. A 8.500 giri al minuto, con un consumo di carburante pari a 25 grammi al secondo, il motore simulato ha sviluppato una potenza di 435,5 kW di cui ben 31,5 kW apportati dal turbo compound. Un incremento del 7,3% di potenza ottenuto senza aumentare i consumi. Questo si traduce in un miglioramento dell’efficienza termica del motore dal 36,95% al 39%. Senza ombra di dubbio le stagioni di formula uno a partire dal 2014 permetteranno di ottenere risultati ancora più interessanti grazie all’enorme mole di ricerca, sviluppo e test che verranno condotti. Sì aprirà un’era molto interessante tanto per la formula uno quanto per le vetture stradali le quali erediteranno nuove importanti tecnologie. Soluzioni perfettamente in linea con le future norme anti-inquinamento e con il piacere di guida degli automobilisti più esigenti.
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