ERS
Akronym für Energierückgewinnungssystem, ein Elektrogenerations-, Speicher- und Antriebssystem, das in der Formel 1 verwendet wird und Elektrizität durch Rückgewinnung überschüssiger Energie erzeugt, Energie in Batterien speichert und die Beschleunigung durch Elektromotoren zur Unterstützung des Benzinmotors verbessert.
ERS: Formel-1-Doppelmotor-Elektro-Boost-System
Ein ERS oder Energy Recovery System ist ein Hybrid-Elektroantrieb, der in Formel-1-Rennwagen verbaut ist. Er erfasst verschwendete Energie aus Motor und Bremssystem, speichert sie in Batterien und setzt sie bei Bedarf zur Beschleunigung ein. Seit 2014, als die FIA das ERS als obligatorisches Element in die Motor-Regeln aufnahm, trägt jeder F1-Wagen zwei Elektromotoren: Die Motor Generator Unit-Kinetic (MGU-K) recycelt Bremsenergie, während die Motor Generator Unit-Heat (MGU-H) Abwärmeverluste aus dem Turbolader des Motors nutzt. Ein Fahrer kann gespeicherte Elektroenergie über eines der beiden Systeme einsetzen, um bis zu 160 PS zusätzliche Leistung für reglementarisch begrenzte Zeiträume von typischerweise etwa 6 bis 10 Sekunden pro Runde zu erhalten, je nach Rennstrecke und Treibstoffstrategie.
Die MGU-K ist mechanisch mit der Hinterachse gekoppelt und erfasst Energie immer dann, wenn der Fahrer bremst. Sie wandelt die Bewegungsenergie, die sonst als Wärmeverlust verloren ginge, in elektrische Ladung um, die einen im Fahrwerk tief eingebauten Batteriepack speist. Die MGU-H arbeitet unabhängig, dreht sich auf der Turbolader-Welle und erzeugt Strom aus den heißen Abgasen, die sonst ungenutzt in die Atmosphäre entweichen würden. Dieser duale Ansatz ermöglicht Rennteams, gleichzeitig Energie aus zwei unterschiedlichen Abfallquellen zurückzugewinnen. Die gewonnene Leistung fließt in eine Hybrid Power Unit (HPU), im Grunde ein ausgefeiltes Lithium-Ionen-Batteriesystem mit einem Gewicht von etwa 20 kg, das elektrische Ladung bis zu einem von der FIA festgesetzten Ladezustandslimit speichert.
Einsatz und Strategie
Teams steuern den ERS-Einsatz über Software und Fahzeugeingaben per Schaltfläche oder Paddel am Lenkrad. Das verfügbare Elektro-Leistungsbudget eines Fahrers pro Runde hängt davon ab, wie viel Energie der Wagen zurückgewonnen hat, welche Energieobergrenze die FIA zulässt und der Ladezustand des Fahrzeugs. Der strategische Einsatz von ERS ist zum Kernelement des F1-Rennens geworden: Fahrer setzen es auf Geraden ein, um Überholmöglichkeiten zu maximieren oder die Position zu verteidigen, müssen aber sofortige Leistungszugewinne gegen spätere Rundenverfügbarkeit abwägen. Das Thermomanagement der Batterie ist entscheidend; übermäßige Entladung erzeugt Wärmeverluste, die durch in das Karosserieprinzip integrierte aktive Kühlsysteme abgeführt werden müssen.
Die 2015 eingeführte Energieobergrenze begrenzt die Gesamt-Elektroenergie, die ein Auto pro Runde nutzen darf, auf etwa 120 Megajoule von der MGU-K und rund 90 Megajoule von der MGU-H, mit strikten Regeln für maximale Leistungsausgabefenster. Dieses Regelwerk verhindert unbegrenzte Beschleunigungsunterstützung und zwingt Ingenieure, die Rückgewinnungseffizienz und Leistungsverteilung über eine komplette Rennstrecke zu optimieren. Teams investieren intensiv in Thermodynamik und Elektro-Steuersoftware, weil selbst kleine Effizienzgewinne beim ERS über ein Rennwochenende hinweg bedeutsame Leistungsvorteil bringen.
Das ERS stellt einen Kompromiss zwischen F1s Identität als reine Verbrennungs-Rennformel und dem Druck der Automobilindustrie dar, Hybrid- und Elektroantriebstechnik zu demonstrieren. Das System bleibt dem Benzinmotor untergeordnet, der weiterhin den Großteil der Fahrleistung liefert, doch das ERS hat Renntaktiken und Autodesign grundlegend verändert und beeinflusst Bremskanal-Positionierung, Batterie-Thermarchitektur und Treibstoffmischstrategien. Die Komplexität und Kosten der wettbewerbsfähigen ERS-Entwicklung haben auch Diskussionen in der Paddock über die Zukunftsrichtung der technischen Regeln des Sports ausgelöst.