Como Funciona o Sistema KERS na F1?

Aos amantes de velocidade, mais um post sobre Fórmula 1, desta vez vamos falar do KERS, se você já assistiu ou assiste as transmissões das corridas, com certeza já ouviu os comentaristas falando sobre o assunto. Vamos então explicar como este sistema funciona.

A maioria dos carros de corrida tem alguns truques na manga para superar os adversários. Sendo o auge do automobilismo, os carros de F1 conhecem sistemas complexos projetados para fazer os carros andarem mais rápido. Um desses sistemas é o KERS, que foi introduzido em 2009 para apoiar a estratégia dupla da F1 para promover o desenvolvimento de tecnologias relevantes para os automóveis de estrada nas corridas, mas não foi amplamente adotado até 2011. Desde então tem estado presente em todos os carros.

O Que é KERS?

KERS significa Kinetic Energy Recovery System, ou simplesmente Sistema de Recuperação de Energia Cinética. Cada vez que você freia para desacelerar o carro, a energia cinética é perdida na forma de calor devido ao atrito entre as pastilhas de freio e a própria roda. Em vez disso, o KERS aproveita essa energia e a salva para ser implantada mais tarde, quando for benéfico para o condutor.

Existem dois tipos principais de KERS, o mecânico e o elétrico. Embora qualquer implantação de carro de estrada possa usar um KERS mecânico, até agora todas as equipes de F1 adotaram sistemas elétricos. Estes são alimentados por um gerador elétrico denominado Motor Generator Unit – Kinetic (MGU-K) que converte o calor produzido na frenagem em energia elétrica. A energia elétrica convertida é então armazenada em uma bateria com capacidade regulada pela FIA de 2MJ por volta, chamada Energy Storage (ES). Quando necessário, o piloto pode pressionar um botão no volante para implantar essa potência, mesclando-a com a potência do motor, graças a um motor elétrico geralmente localizado na extremidade dianteira do virabrequim.

A produção total do MGU-K também é regulamentada pela FIA. Os sistemas anteriores eram limitados a 60 kW (cerca de 80 cv), mas o limite foi posteriormente aumentado para 120 kW (quase 160 cv) em 2014 para equilibrar o motor V6 de 1,6 litros mais fraco, que estava substituindo o motor V8 de 2,4 litros mais antigo e mais potente. Embora as especificações exatas do sistema KERS de uma equipe de F1, chamado simplesmente de ERS no esporte, o sistema mencionado constitui a base de um KERS elétrico.

MGU-K vs MGU-H

Um MGU-K não deve ser confundido com um MGU-H (Heat), que é um dispositivo eletrônico separado que forma a parte restante de um F1 ERS. É um conceito semelhante, mas em vez de capturar o calor dos freios, captura a energia térmica gerada pelo escapamento do motor. A combinação dos dois sistemas significa que a bateria pode agora ser carregada, mesmo quando o carro não está freando ativamente. Além disso, uma vez que a FIA não impõe quaisquer regulamentos ao MGU-H, qualquer energia gerada por ele pode ser alimentada diretamente ao MGU-K, essencialmente contornando quaisquer regulamentos sobre este último.

O MGU-H também resolve o turbo lag (atraso do turbo) usando um motor para alimentar o compressor e, portanto, não exige que a turbina espere pelos gases de exaustão. Os dois sistemas combinados formam o ERS ou Sistema de Recuperação de Energia em um carro de F1.

Como mencionado anteriormente, a distribuição de energia às rodas é controlada por um botão na direção do piloto. As equipes geralmente ajudam os pilotos a frearem de forma mais agressiva ou a mudar de marcha de uma determinada maneira para recarregar a quantidade máxima de energia a cada volta ou distribuí-la de forma mais tática.

O ERS é Diferente da Frenagem Regenerativa?

Até agora, um ERS se parece muito com a frenagem regenerativa que você vê em carros elétricos na estrada, você não está errado. Eles são essencialmente a mesma coisa. Ambos os sistemas aproveitam a frenagem do veículo para recarregar a bateria do carro, que é então usada para alimentar as rodas. No entanto, um ERS é muito mais complicado e poderoso do que as simples aplicações de frenagem regenerativa que vemos nos carros de passeio. Os carros de passeio possuem sistemas de frenagem regenerativa que visam carregar a bateria o máximo possível, sem fazer o motorista frear o tempo todo para tirar alguma coisa do sistema. Isto ajudou a alcançar o que é chamado de condução com pedal único na maioria dos carros elétricos. Quando você solta o acelerador, o sistema entra em ação e desacelera o carro com uma agressão que muitas vezes é controlável pelo motorista.

Isso garante que a bateria seja carregada o máximo possível durante os deslocamentos diários e viagens rodoviárias. Em vez disso, um ERS se concentraria em carregar a mesma bateria com o mínimo de frenagem possível, daí a combinação do MGU-K e do MGU-H. A utilização da energia armazenada também é muito mais agressiva.

KERS em Carros de Passeio

Então poderíamos colocar um KERS em um carro de passeio comum e ter veículos com um alcance incrível? Não exatamente, considerando que um ERS é muito mais agressivo do que a frenagem regenerativa normal, haverá alguns problemas, começando pela bateria.

As baterias usadas em um ERS são muito mais resistentes à carga e descarga rápida, pois suportam o peso de um carro de F1, dando mais de 60 voltas em uma pista. Eles podem consumir grandes quantidades de energia para recarregar-se rapidamente e, em seguida, fornecerem uma quantidade igualmente grande de energia para adicionar à produção total do carro.

As baterias de automóveis de passeio são voltadas para durabilidade, vida útil mais longa para sustentar mais ciclos de carga e, mais importante, segurança. Isso não quer dizer que um ERS não seja seguro, apenas que a bateria de um carro elétrico ou híbrido comum não será capaz de acompanhar o sistema.

Os sistemas de frenagem regenerativa nos carros também não geram tanta energia para colocar de volta na bateria quanto necessária para deslocar o próprio carro, isso significa que a carga obtida é muito menor do que a que um MGU-K forneceria.

Finalmente, a distribuição de energia também é bastante diferente, especialmente se você estiver dirigindo um carro híbrido, onde os sistemas elétricos geralmente são destinados a substituir a energia produzida pelo motor à gasolina do carro. Em carros elétricos, não há nenhuma implantação elétrica a ser feita, pois o sistema apenas carrega a bateria. Em contraste, o ERS na F1 ou KERS, em geral, concentra-se na utilização da energia elétrica armazenada na potência existente do motor.

O Futuro do KERS

À medida que os avanços na F1 tornam as baterias e os sistemas regenerativos mais eficientes, eles eventualmente chegam aos carros que dirigimos todos os dias. Isso significa que teremos carros que recarregam mais rápido, com maior autonomia. Até lá, podemos nos orgulhar dos sistemas regenerativos existentes em nossos veículos, que economizam tanta energia quanto já economizam.