Renault Energy F1 erklärt: Was ein Hybridantrieb aushalten muss

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Regeländerungen in dieser Formel 1-Saison bedeuteten für Renault Sport F1 die Entwicklung eines 760 PS starken V6-Motor, der mit lediglich 1.6 L Hubraum noch so leistungsstark ist wie sein Achtzylindriger Vorgänger aus 2013.

Dieses Rennwochenende hat wieder gezeigt, welchen gigantischen Vorsprung Mercedes und Williams dank des perfekt harmonisierenden Antriebsstrangs auf andere Teams haben. Seit Beginn der Saison fahren die Einsitzer aus dem Hause in Stuttgart dem Feld davon. Auch der Rennstall, der seit diesem Jahr mit dem legendären Martini-Livery auf den Rennstrecken der Welt unterwegs ist, dürfte für die kommenden Jahre ein heißer Konkurrent für den großen Stern sein. Dass die Renaultkunden auch die kommenden Rennen nicht zwangsläufig ganz vorne mitspielen können, das hat Remi Taffin, Motorenchef von Renault F1, offen eingestanden, doch das mindert nicht den unermüdlichen Willen, der bei der parallel laufenden Weiter- und Neuentwicklung jeden Tag gefordert wird, sich stetig zu verbessern.

Grund genug sich einmal das äußerst anfällige Antriebskonzept an zu schauen. Die drastische Änderung 2014 ist ganz klar der Umstieg von 2.4 L V8 Motoren auf die 1.6 L V6-Motoren, welche ebenfalls nur noch bis max. 15000 U/min drehen dürfen.

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Schließlich musste der Spritverbrauch dahin gehend verbessert werden, dass lediglich 100 kg Benzin pro Stunde als maximaler Durchfluss im Motormanagement hinterlegt sein müssen. Zudem darf die verwendete Bezinmenge ebenfalls nicht 100 kg überschreiten. Im Mittel wird so der Turbolader mit 3.0 bar Ladedruck – bis zu 3.5 bar wären möglich – betrieben, doch ist hier das „Fuel Flow Limit“ entscheidend, nicht aber die technischen Grenzen – der Motoren ist mit 760 PS Systemleistung noch lange nicht voll ausgereizt.

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Wie schafft es nun aber ein Single-Turbo-Motor mit soviel Hubraum wie ein Renault Clio IV R.S. 200 EDC mehr als den dreifachen Output zu erzeugen?

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Direkteinspritzung und der Turbolader mit einem gehörigen Durchmesser sind zweifelsohne für die 600 Pferdchen verantwortlich, die das gerade einmal 145 kg leichte System generiert. Das ehemalige KERS-System sorgt allerdings für die spektakuläre Beschleunigung. Zwei Elektromotoren, der MGU-K und der MGU-H sowie eine separate Batterie bilden das neue Konzept. Der MGU-H hängt direkt am Turbolader und verwendet die Abwärme der Abgasschaufel um Elektroenergie zu erzeugen. Diese kann je nach Bedarf in der Batterie zwischengespeichert werden oder direkt an den MGU-K abgegeben werden. Der zweite Elektromotor ist direkt mit der Kurbelwelle verbunden und arbeitet in zwei verschiedenen Weisen. Zum einen fungiert er selbst als Hilfsmotor bei der Beschleunigung, jener kann dabei bis zu 120 kW/160 PS freisetzen, die die Drehzahlnadel nach oben rasen lassen, zum anderen ist er auch ein Generator der die kinetische Energie, die bei normalen Fahrzeugen beim Bremsen entsteht, allerdings als Wärme verloren geht, in Strom umwandelt. Davon profitieren die Akkus der Batterie ein weiteres Mal.

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Die Hauptbestandteile sind somit in sechs unterschiedliche Bereiche zu unterteilen: der Motor, die Motor-Generator-Einheit Kinetic (MGU-K), die Motor-Generator-Einheit Heat (MGU-H), die Batterie, der Turbolader und natürlich die Steuerelektronik.

Das gesamte Reglement hat damit auch direkt die Effizienz des Motors beeinflusst: bis zu 35 % weniger Spritverbrauch im Vergleich zu den wesentlich lauteren V8-Motoren bei gleicher Leistung.

Beeindruckende Daten:

  • Der MGU-K dreht mit max. 50.000 U/min, der zweite Generator am Turbolader mit bis zu 100.000 U/min!
  • Es werden bis zu 2 Megajoule pro Runde durch Rückgewinnung von Bewegungsenergie wieder aufgenommen
  • Bis zu 4 Megajoule (1,11 kWh) werden bei der Beschleunigung (Boost) freigesetzt
  • Der MGU-H erzeugt ständig Energie, weit mehr als 2 MJ pro Runde
  • Insgesamt stehen den Teams für jeden Fahrer fünf komplette Antriebsstränge zum Einbau und Tausch zu Verfügung. Die einzelnen Komponenten können untereinander beliebig getauscht werden. Viele Rennställe nutzen die Turbolader wie auch Elektromotoren vom vorherigen Rennwochenende für die kommenden freien Trainingssessions.