{"id":737,"date":"2019-08-04T13:39:35","date_gmt":"2019-08-04T13:39:35","guid":{"rendered":"https:\/\/evhnews.com\/?p=737"},"modified":"2019-12-17T14:32:50","modified_gmt":"2019-12-17T22:32:50","slug":"energia-eletrica-na-f1-uma-decada-de-sucesso-dos-hibridos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/evhnews.com\/pt\/2019\/08\/04\/energia-eletrica-na-f1-uma-decada-de-sucesso-dos-hibridos\/","title":{"rendered":"Electric Power In F1: A Decade Of Hybrid Success"},"content":{"rendered":"

Energia el\u00e9trica na F1: Uma d\u00e9cada de sucesso h\u00edbrido. Cr\u00e9dito da imagem: Mercedes Motorsports Media<\/em><\/span><\/p>\n

O Grande Pr\u00eamio da Hungria de 2019 marca o 10\u00ba anivers\u00e1rio da primeira vit\u00f3ria h\u00edbrida na F\u00f3rmula 1<\/strong><\/p>\n

H\u00e1 dez anos, no Grande Pr\u00eamio da Hungria de 2009, Lewis Hamilton foi o primeiro piloto da F\u00f3rmula 1 a vencer uma corrida com um motor h\u00edbrido. O Sistema de Recupera\u00e7\u00e3o de Energia Cin\u00e9tica (KERS) foi o primeiro passo para a eletrifica\u00e7\u00e3o das unidades de pot\u00eancia na F\u00f3rmula 1. Hoje, estamos analisando a unidade de pot\u00eancia h\u00edbrida da F1 e a jornada de desenvolvimento que levou a um dos motores de combust\u00e3o interna mais eficientes j\u00e1 fabricados.<\/p>\n

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\"M207024\"Lewis Hamilton come\u00e7ou a temporada de F\u00f3rmula 1 de 2009 em um McLaren-Mercedes MP4-24. Nessa temporada em particular, ele venceu o Grande Pr\u00eamio da Hungria e o Grande Pr\u00eamio de Cingapura. Cr\u00e9dito da imagem: Mercedes Motorsports Media<\/em><\/span><\/p>\n

O que torna o Grande Pr\u00eamio da Hungria de 2009 a primeira vit\u00f3ria h\u00edbrida na F1?<\/strong><\/p>\n

Os regulamentos da F\u00f3rmula 1 de 2009 deram \u00e0s equipes a chance de adicionar um componente h\u00edbrido aos seus grupos motopropulsores - o Sistema de Recupera\u00e7\u00e3o de Energia Cin\u00e9tica, conhecido pela sigla KERS. Os regulamentos atuais tornam obrigat\u00f3ria uma unidade de pot\u00eancia h\u00edbrida; no entanto, em 2009, cabia \u00e0s equipes decidir se queriam usar o KERS. Tanto a Brawn quanto a Red Bull, as duas equipes que venceram as primeiras corridas de 2009, optaram por usar um motor convencional. No entanto, a Mercedes-Benz havia desenvolvido um sistema h\u00edbrido que a McLaren-Mercedes estava usando em 2009. Assim, quando Lewis venceu o Grande Pr\u00eamio da Hungria em 26 de julho, foi a primeira vit\u00f3ria de um carro de F\u00f3rmula 1 h\u00edbrido. De fato, o KERS desempenhou um papel fundamental na corrida de Lewis: ele fez a ultrapassagem decisiva sobre Mark Webber para ficar em segundo lugar com a ajuda do KERS. Quando o l\u00edder da corrida, Fernando Alonso, se retirou algumas voltas mais tarde, Lewis assumiu a lideran\u00e7a e conquistou sua 10\u00aa vit\u00f3ria.th<\/sup>\u00a0vit\u00f3ria no Grande Pr\u00eamio - e a primeira vit\u00f3ria h\u00edbrida na hist\u00f3ria do esporte.<\/p>\n

Como funciona o sistema h\u00edbrido atual?<\/strong><\/p>\n

A FIA faz distin\u00e7\u00e3o entre seis componentes em uma unidade de pot\u00eancia da F\u00f3rmula 1, quatro dos quais formam o sistema h\u00edbrido oficialmente conhecido como Sistema de Recupera\u00e7\u00e3o de Energia (ERS). Dois desses elementos do ERS s\u00e3o m\u00e1quinas el\u00e9tricas que recuperam energia e a fornecem na forma de desempenho adicional. H\u00e1 a Motor Generator Unit-Kinetic (MGU-K), que recupera a energia cin\u00e9tica do carro durante a frenagem. Embora seja mais avan\u00e7ado e mais potente do que o KERS de 2009, o princ\u00edpio b\u00e1sico \u00e9 semelhante. A energia recuperada pelo MGU-K pode ent\u00e3o ser usada para impulsionar o carro.<\/p>\n

A segunda m\u00e1quina el\u00e9trica \u00e9 a Motor Generator Unit-Heat (MGU-H), que fica entre o compressor e a turbina do turbocompressor, aninhada entre os dois bancos de cilindros do motor no projeto da Mercedes.<\/p>\n

O pr\u00f3prio turbocompressor \u00e9 alimentado pelos gases de escape do motor; no entanto, quando o compressor \u00e9 ligado, h\u00e1 excesso de energia no fluxo de escape que pode ser recuperado pelo MGU-H. Essa energia el\u00e9trica pode ent\u00e3o ser usada para manter o compressor funcionando durante a frenagem, de modo que n\u00e3o haja atraso do turbo quando o motorista pisar no acelerador novamente.<\/p>\n

As duas m\u00e1quinas el\u00e9tricas s\u00e3o conectadas por meio de um cabo trif\u00e1sico a inversores que convertem a energia el\u00e9trica em tens\u00e3o CC para o conjunto de baterias, mais conhecido como Energy Store (ES), onde a energia recuperada \u00e9 armazenada quimicamente em c\u00e9lulas de \u00edons de l\u00edtio. Em termos de jornada de energia, as m\u00e1quinas transformam a energia rotacional em energia el\u00e9trica, que \u00e9 ent\u00e3o armazenada como energia qu\u00edmica.<\/p>\n

Todo o sistema h\u00edbrido, na verdade, toda a Unidade de Pot\u00eancia, \u00e9 controlado pela Eletr\u00f4nica de Controle (CE), que fica ao lado do Armazenamento de Energia em um \u00fanico compartimento. Ao longo de uma corrida, o CE realizar\u00e1, em m\u00e9dia, mais de 43 trilh\u00f5es de c\u00e1lculos, incluindo a velocidade em que os motores el\u00e9tricos devem funcionar e a quantidade de energia que deve ser utilizada, ao mesmo tempo em que cuida do ES para garantir que ele seja otimizado para o desempenho m\u00e1ximo.<\/p>\n

Como o sistema h\u00edbrido evoluiu na \u00faltima d\u00e9cada?<\/strong><\/p>\n

O in\u00edcio da era h\u00edbrida na F\u00f3rmula 1 remonta a 2007, quando um sistema de recupera\u00e7\u00e3o de energia foi usado para testes de desenvolvimento.<\/p>\n

O conjunto de baterias pesava 107 kg e alcan\u00e7ava 39% de efici\u00eancia, e os componentes eletr\u00f4nicos de pot\u00eancia resfriados a \u00e1gua eram acondicionados em uma caixa volumosa que ocupava um espa\u00e7o significativo no carro.<\/p>\n

Dois anos depois, quando o KERS foi usado pela primeira vez em uma corrida, o sistema pesava muito menos. O Energy Store de 2009 pesava 25,3 kg - mais de 75% menos do que a bateria de dois anos antes. Ao mesmo tempo, a efici\u00eancia foi aumentada para 70%. Os componentes eletr\u00f4nicos de pot\u00eancia usaram ar em vez de \u00e1gua para resfriamento e foram embalados em uma caixa de fibra de carbono muito menor.<\/p>\n

O pr\u00f3ximo grande passo foram os regulamentos da unidade de pot\u00eancia de 2014, que introduziram motores V6 de 1,6 litro turboalimentados com um sistema h\u00edbrido de alta capacidade. Al\u00e9m de recuperar a energia cin\u00e9tica da frenagem com o uso do MGU-K, as equipes foram autorizadas a coletar energia por meio do MGU-H. Desde as primeiras etapas h\u00edbridas em 2007, o peso das baterias foi reduzido em 81%, atingindo o limite regulamentar de 20 kg. A densidade de energia nas c\u00e9lulas da bateria foi aumentada em doze vezes e o Energy Store agora atinge um n\u00edvel de efici\u00eancia de 96%.<\/p>\n

Por que a efici\u00eancia \u00e9 importante na F\u00f3rmula 1?<\/strong><\/p>\n

A efici\u00eancia da unidade de pot\u00eancia tem impacto sobre o desempenho do carro na pista, tanto em termos de pot\u00eancia quanto de economia de peso. A pot\u00eancia de sa\u00edda do motor \u00e9 determinada por dois fatores: a taxa de fluxo de combust\u00edvel e a efici\u00eancia do motor. Na F1, a taxa de fluxo de combust\u00edvel \u00e9 limitada a um m\u00e1ximo de 100 kg por hora, portanto, o \u00fanico fator que as equipes podem influenciar \u00e9 a efici\u00eancia do motor. Um motor mais eficiente significa, portanto, mais pot\u00eancia e, consequentemente, melhor desempenho na pista.<\/p>\n

Outro aspecto \u00e9 a economia de peso: De acordo com os regulamentos, as equipes podem usar um m\u00e1ximo de 110 kg de combust\u00edvel por corrida. No entanto, o peso do combust\u00edvel n\u00e3o faz parte do peso m\u00ednimo regulamentar do carro, portanto, se voc\u00ea precisar de menos combust\u00edvel do que o m\u00e1ximo permitido, poder\u00e1 come\u00e7ar a corrida com um carro mais leve. Isso se traduz diretamente em tempos de volta mais r\u00e1pidos: para cada cinco quilos de peso economizados, o carro \u00e9 cerca de dois d\u00e9cimos mais r\u00e1pido.<\/p>\n

Como as equipes se certificam de que est\u00e3o tirando o m\u00e1ximo proveito do sistema h\u00edbrido?<\/strong><\/p>\n

A uni\u00e3o entre o ERS e o motor \u00e9 uma das partes mais importantes para fazer com que uma unidade de pot\u00eancia funcione da melhor forma poss\u00edvel, e \u00e9 algo em que as equipes se concentram a cada fim de semana de corrida. Trata-se de descobrir como fornecer e recuperar a energia da melhor maneira poss\u00edvel.<\/p>\n

Antes de um fim de semana de corrida, as simula\u00e7\u00f5es s\u00e3o executadas com o computador, que elabora as configura\u00e7\u00f5es e os cen\u00e1rios ideais. Em seguida, eles s\u00e3o testados pela primeira vez no simulador Driver in Loop (DiL), para criar um perfil para aquela pista espec\u00edfica. Cada circuito exigir\u00e1 que o sistema ERS recupere e utilize a energia de maneiras diferentes, portanto, o DiL \u00e9 um bom primeiro passo para entender como os resultados do computador est\u00e3o funcionando.<\/p>\n

O perfil criado no DiL \u00e9 ent\u00e3o transferido para o dinam\u00f4metro, onde o hardware \u00e9 realmente testado. Essa etapa serve para ver o que o hardware pode oferecer. Uma vez conclu\u00eddo o trabalho no dinam\u00f4metro, segue-se para a pista de corrida, para ver e entender a realidade. A prepara\u00e7\u00e3o do ERS para cada pista depende da quantidade de desempenho de frenagem e de curvas do carro, para calcular quanto tempo de acelera\u00e7\u00e3o total ser\u00e1 necess\u00e1rio para uma volta, porque isso determinar\u00e1 quanto tempo o MGU-K precisa funcionar, quanta energia precisa ser retirada da bateria e tamb\u00e9m quanto tempo o MGU-H estar\u00e1 absorvendo energia e quanta energia pode ser colocada na bateria.<\/p>\n

Os aprendizados s\u00e3o extra\u00eddos dos treinos de sexta-feira e trabalhados durante a noite, antes de serem aplicados no s\u00e1bado na qualifica\u00e7\u00e3o, onde a bateria pode ser totalmente descarregada. Durante a corrida, a bateria permanecer\u00e1 no mesmo estado de carga. Isso ocorre porque, ao contr\u00e1rio de um carro el\u00e9trico, em que voc\u00ea enche a bateria e a esgota, o ERS recupera o que pode, armazena-o brevemente na volta e o aciona no melhor momento.<\/p>\n

Qual \u00e9 a relev\u00e2ncia da tecnologia KERS e ERS para as estradas?<\/strong><\/p>\n

KERS, ERS, MGU-H e MGU-K - n\u00f3s adoramos um bom acr\u00f4nimo de engenharia na F\u00f3rmula Um. N\u00e3o \u00e9 de se surpreender, por\u00e9m, que essas letras n\u00e3o tenham grande relev\u00e2ncia fora do mundo da F1; as tecnologias que se escondem por tr\u00e1s desses acr\u00f4nimos, no entanto, s\u00e3o muito relevantes. No mundo dos carros de rua, um sistema como o KERS ou o MGU-K \u00e9 conhecido como\u00a0Sistema de freio regenerativo<\/em>.<\/p>\n

Durante a frenagem, o carro recupera parte da energia cin\u00e9tica e a utiliza para carregar uma bateria que pode ser usada para impulsionar o carro novamente. A tecnologia por tr\u00e1s do MGU-H \u00e9 mais comumente conhecida como compressor de refor\u00e7o el\u00e9trico ou\u00a0Refor\u00e7o eletr\u00f4nico<\/em>. Outra \u00e1rea em que \u00e9 poss\u00edvel ver desenvolvimentos semelhantes no mundo dos carros de rua e da F\u00f3rmula 1 \u00e9 a introdu\u00e7\u00e3o de sistemas de alta tens\u00e3o.<\/p>\n

Por qu\u00ea? Em um sistema el\u00e9trico, a perda de energia se manifesta como calor, o que n\u00e3o \u00e9 um efeito bem-vindo em um carro. As perdas podem ser reduzidas com a redu\u00e7\u00e3o da corrente. Para reduzir a corrente e manter a mesma pot\u00eancia, \u00e9 necess\u00e1rio aumentar a tens\u00e3o. Na F1, estamos agora perto de 1.000 volts com a bateria ERS. Os carros el\u00e9tricos de estrada modernos geralmente operam sistemas de at\u00e9 400 volts; no entanto, a tens\u00e3o aumentar\u00e1 no futuro e se aproximar\u00e1 da tens\u00e3o usada na F\u00f3rmula 1 atualmente.<\/p>\n

Embora a jornada de desenvolvimento da F1 e do setor automotivo seja muito semelhante, h\u00e1 uma diferen\u00e7a. Na F1, essas tecnologias s\u00e3o usadas para fazer com que os carros andem mais r\u00e1pido. No mundo dos carros de rua, elas s\u00e3o usadas para ir mais longe com a mesma quantidade de energia.<\/p>\n

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