Formula 1 ERS
Formula 1 ERS sistemi, araçların güç ünitelerine doğrudan bağlantılıdır. Dolayısıyla ERS sistemini anlatmaya güç ünitesi ve geçmişi ile başlayacağız. Geçmiş yıllarda güç ünitesi ve motor terimleri akıllarda eşdeğer anlam ifade ediyordu. Ancak günümüzde motorlar, güç ünitelerinin sadece bir parçası durumunda. Bu yazımızda da motorlardan başlayarak, ERS nedir ve nasıl çalışır anlatmaya çalışacağız.
Formula 1 araçları günümüzde 1,6 litre hacme sahip V6 içten yanmalı bir motora sahip. Ancak güç üniteleri sadece motorla sınırlı değil. Bu ünitelerde; motordan, egzozdan ve frenlerden çıkan ısı enerjisinin geri dönüştürülerek kullanılmasını sağlayan ERS sistemleri bulunuyor. İngilizce açılımı Energy Recovery System olan bu bölümün Türkçe karşılığı Enerji Geri Dönüşüm Sistemi olarak söylenebilir. Sistem verimliliği ciddi ölçüde arttırmaktadır.
Güç Ünitelerinin Performans Değerleri
İçten yanmalı motor araçların en önemli bileşenidir. 1,6 litrelik bu küçük motor; direkt yakıt enjeksiyon sistemi, tek turbo ve oldukça üst seviyede olan mühendislik motorun küçüklüğünü tolere ediyor diyebiliriz. Tüm bu etkenler motorun güç seviyesini 600 beygir seviyesine getiriyor. ERS sisteminin de dahil olduğu motor, gelen fazladan 160 beygir güç ile daha da güçleniyor. Tüm bu faktörlerle, günlük hayatımızda kullandığımız hacimdeki bu motorları, daha önce kullanılan 2,4 litrelik V8 motorlarla benzer güç seviyesine ulaştırıyor. Hem de yakıt kullanımını %35 oranında azaltarak. Ayrıca tüm bu güç değerlerinin bu motorların ilk kullanımının başladığı 2014 yılına ait olduğunu hatırlatmak gerekli. Günümüzde bu güç ünitelerinin 1000 beygir güç ürettiği tahmin ediliyor. Hatta yakıt akışındaki limitler ve 15.000 rpm’lik devir limiti sebebiyle motorların maksimum güçte kullanılamadığını da belirtmek gerekli. Maksimuma en yakın güç sadece sıralama turlarında kullanılıyor.
Güç Ünitelerinin Tarihi
1950 yılında başlayan Formula 1 tarihinde güç ünitelerinin bambaşka bir seviyede olduğunu tahmin etmek çok da zor değil. O dönemde 100 beygirlik güç üretebilen motorlar, 1970’li yıllara kadar düzenli olarak gelişti. 1977 yılına gelindiğinde ise turbo motor dönemi başladı ve motor gücü 750 beygire ulaştı. 12 yıl süren turbo motor döneminin ardından tekrar atmosferik motorlara geçildi. Bu değişimle birlikte beygir gücü düştü. Ancak gelişen teknoloji ile birlikte bu rakamlar her sene artarak 2005 yılında 1000 beygir seviyesine ulaştı. Bu yıl V10 motorların kullanıldığı son yıl oldu.
2006 yılında ise 2,4 litrelik V8 motorlara geçildi. Bu motorlar 18 bin devir ile sınırlandırılmıştı. Dolayısıyla güç çıkışında belli miktarda azalma yaşanıyordu. Ancak 2009 yılında ERS sisteminin atası diyebileceğimiz KERS’in gelişiyle birlikte güç üniteleri 80 beygir güç kazanmış oldu.
KERS Sisteminden ERS’ye Geçiş
Kinetik Enerjinin Geri Dönüşümü olarak adlandırabileceğimiz sistem, frenleme sırasında ortaya çıkan enerjinin geri kazanılmasını sağlıyordu. ERS sistemi ile ise KERS’den iki kat daha fazla güç üretimi ve 10 kat daha fazla kullanılabilme kapasitesi mevcut. Bunun sebebi KERS sisteminden farklı olarak, hem ısı hem de mekanik enerjinin geri dönüşüme sokulması. Ayrıca akış iki yöne de sağlanabiliyor.
Formula 1 ERS Elemanları
ERS’yi oluşturan parçalar; iki motor jeneratör ünitesi (MGU-K ve MGU-H), Enerji Deposu ve kontrol elektronikleridir.
MGU-K: Kinetik enerjinin geri dönüşüme sokulduğu elemandır. KERS’in güncel versiyonu da diyebiliriz. Frenleme sırasında ortaya çıkan enerjiyi elektriğe çevirir. Aynı zamanda hızlanma esnasında devreye girerek, Enerji Deposundaki 160 beygirlik gücün araca aktarılmasını sağlar. Bir yarış turunda kullanımı 2Mj ile sınırlıdır.
MGU-H: Isı enerjisinin geri dönüşüme sokulduğu elemandır. Turbo sistemine bağlı çalışır ve egzoz gazlarının ısısını elektrik enerjisine çevirir. Üretilen bu enerji MGU-K tarafından kullanıma alınabilir ya da Enerji Deposunda saklanılabilir. Yarış sırasında kullanımı sınırsızdır. Aynı zamanda turbo hızını da kontrol eder ve gecikmesini engeller.
Formula 1 ERS Kullanımı
Pilotlar yarış içerisinde direksiyon üzerindeki butonlarla güç ünitesinin kullanımını belirleyebiliyorlar. ERS’nin kullanım miktarı bu şekilde belirlenebiliyor. Bu değişikliklerin yapılması için tüm araçlarda kullanılan, standart elektronik kontrol ünitesi (SECU) isimli bir sistem var. Bunun yanında kullanım miktarı için de sınırlama mevcut. Bir tur boyunca MGU-K’ya geri dönen enerji miktarı maksimum 4Mj oluyor. En çok enerji kazanılan zamanlar genellikle viraj girişleri oluyor. Frenleme sebebi ile ortaya çok ciddi bir enerji çıkışı oluyor. Pilotlar kazanılan bu enerjinin bir tur boyunca 2Mj’lük kısmını kullanabiliyor. Bu da yaklaşık olarak 33 saniye boyunca fazladan 160 beygir güç demek.
ERS Güvenlik
Araçlar güvenlik gerekçesi ile ERS durumunu gösteren bir ışık bulundurmak durumundalar. Bu ışıklar aracın takla barı kısmında yer alıyor. Pit ve pist görevlileri aracın güvenliğini bu ışıklardan anlıyor. Elektrik sistemi güvenliyse yeşil, güvensizse kırmızı ışık yanıyor. Ayrıca araç kapatıldıktan sonra 15 dakika boyunca ışık yanmaya devam ediyor.