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Das große Ganze: Motive für den Wandel

Das große Ganze: Motive für den Wandel

Immer komplexere Regularien erfordern, dass sich frische Innovationen stets den sich fortwährend entwickelnden sportlichen und technischen Anforderungen gezielt anpassen. Die Revolution des Jahres 2014 hat jedoch etwas andere Wurzeln, denn die neuen Regeln ermutigen eher gänzlich neue Technologien, als sie wie bisher zu beschränken.

In einer Automobil-Industrie, die ständig mehr Ertrag aus weniger Aufwand fordert, spielen hybride Technologien und Effizienz eine immer wichtigere Rolle. Als Nonplusultra der Fahrzeugtechnik und Leistung kommt der Formel 1 eine bedeutende Rolle zu, die Weiterentwicklung dieser Technologien voranzutreiben.

Diese Faktoren bilden den Kern einer weitläufig als größte technische Revolution seit der ersten Formel-1-Saison 1950 angesehenen Entwicklung; eine fundamentale Veränderung in der Philosophie, die im Verlauf dieses Artikels nun genau erklärt wird.

Fokus auf Effizienz

Über Jahre hinweg schien es, als stünden der Ethos der Formel 1 und der Begriff Effizienz in Konflikt - ein starker Kontrast zur 'Vollgas-Mentalität' des Sports. 2014 wird sich diese Wahrnehmung jedoch fundamental ändern. Einfach ausgedrückt: Effizienz steht nun gleichauf mit Leistung. Während die Kraft eines normalen Saugmotors stets über die maximale Luftmenge, die ihn durchströmte, definiert wurde, bemisst sich die Leistung der neuen Power Units über die Treibstoffmenge, die einem Wettbewerbsteilnehmer zur Verfügung steht. Der Fahrer, der die meiste Leistung aus den ihm zur Verfügung stehenden 100 Litern Treibstoff extrahieren kann, oder, in anderen Worten, die beste Umwandlungseffizienz erzielt, verschafft sich unweigerlich einen Wettbewerbsvorteil. Und je effizienter die Power Unit zudem Treibstoff-Energie in kinetische Energie umwandelt, desto größer gestaltet sich dieser Vorteil.

Ohne Zweifel galt Effizienz bereits seit langem als einer der Schlüsselbereiche in Sachen Entwicklung in der Formel 1. So lag der Fokus in den Jahren des unbegrenzten Spritverbrauchs stets in der Gewichtseffizienz. Um es in einfachen Worten zu erklären: Je weniger Sprit sich an Bord der Boliden befand, desto leichter und somit auch schneller wurden diese. Dieser Effekt zeigte sich vor allem zu Beginn der Rennen, als der Gewichtsverlust die größten Auswirkungen hatte. Für 2014 ist das maximale Treibstoffgewicht mit genau 100 Kilogramm nun allerdings genau festgelegt, was einer Minimierung von rund 50 Kilogramm gegenüber der Vorsaison entspricht. Um also dieselbe Renndistanz mit einer ähnlichen Geschwindigkeit zurücklegen zu können, müssen die Power Units demnach rund 30% effizienter sein: Eine Herausforderung, die die Entwicklung neuer Technologien unumgänglich macht.

Ein Teil des Effizienzgewinns kommt vom V6 ICE - einem kleineren und gegenüber dem Vorgänger gedrosselten Motor, der mit niedrigerer Geschwindigkeit läuft. Der Energieausstoß - und somit die Effizienz - wird jedoch durch das 'Turbocharching' zusätzlich gesteigert, was eine Energie-bezogen bessere Ausnutzung der gleichen Menge an Treibstoff ermöglicht. Die wirklich clevere Innovation stellt jedoch das ERS Hybrid System dar: Formel-1-Wagen des Jahres 2014 werden über sieben verschiedene Energie-Rückgewinnungswege verfügen, die helfen sollen, wie auch in der Vorsaison eine Kraft von 750 PS zu erzeugen, allerdings bei einem um knapp ein Drittel niedrigeren Benzinverbrauch.

Bereiche der bisherigen Technologie (Bohrgröße, Hauptlinie der Kurbelwelle, etc.) wurden dabei zwar spezifiziert, jedoch herrscht vor allem an den Teilen, die vorrangig eine Effizienzsteigerung ermöglichen, technische Freiheit. Diese Vorgaben sollen das Beschreiten neuer Wege hinsichtlich der Verfolgung und der Entwicklung innovativer Technologien fördern, die auch für die reguläre Motorenentwicklung in Serienwagen genutzt werden kann.

Technologischer Fortschritt

Als Nonplusultra des kompetitiven Motorsports hatte die Formel 1 seit jeher auch die Verantwortung, neue Technologien zur fortwährenden Leistungssteigerung zu entwickeln - sei es innerhalb des Sports selbst oder als Vorreiter für die Produktion gewöhnlicher Straßenwagen. Allgemein gesprochen wurden jedoch immer wieder neue Regularien auferlegt, die sich als limitierende Faktoren erwiesen; beispielsweise in Sachen Geschwindigkeit aus Sicherheitsgründen oder aber aus Kostenaspekten. Die neuen Regeln 2014 gehen jedoch in die entgegengesetzte Richtung, und unterstützen Innovationen sowie neue Technologien.

Natürlich ging Effizienz stets Hand in Hand mit einer Entwicklung aus Sicht der Leistungsfähigkeit. Zum Ende der V8-Ära beispielsweise verbrauchten die Boliden auf einer identischen Renndistanz rund zehn Prozent weniger Sprit als noch zu Beginn der Zeit der V8-Motoren 2006.

In der frühen Entwicklungsphase von KERS im Jahr 2007, wog das gesamte System um die 100 Kilogramm und arbeitete mit einer thermischen Effizienz von 39%. Bis zum Ende der Saison 2012 hatte sich das Gewicht durch stetige Weiterentwicklung auf gerade einmal 24 Kilogramm reduziert, die thermische Effizienz hingegen war auf 80% angestiegen. In anderen Worten: die stetige Weiterentwicklung ermöglichte eine um das zwölffache gesteigerte Energiegewinnung aus den KERS-Systemen, die ihrerseits als Vorreiter immer effizienter arbeitender Hybridsysteme in Straßenwagen fungierten.

Diese Entwicklungsrate - welche sich bereits durch ihre beeindruckenden Resultate selbst rechtfertigte - war dabei jedoch stets nur das Nebenprodukt auf dem Weg zu schnelleren Rundenzeiten. Auch dies hat sich nun grundlegend geändert. Nimmt man beispielsweise die neuen Hybridsysteme, so könnte die Vorerfahrung aus der jahrelangen KERS-Erforschung zwar als Grundstein für die Entwicklung des neuen ERS-Systems gedient haben; in Sachen maximaler Kraft und Arbeitszyklus ist das ERS jedoch auf einer deutlich höheren Ebene anzusiedeln.

Während sich die zugelassene maximale Kraft des MGU-K gegenüber KERS von 60 auf nun 120 kW gesteigert hat - eine Errungenschaft, die zuvor theoretisch nur mit zwei gekoppelten KERS möglich gewesen wäre - muss der elektrische Motor dafür jedoch anstatt wie bisher für sieben Sekunden für nun nicht weniger als 30 Sekunden pro Runden signifikante Zusatzenergie liefern. Da 2014 nur noch fünf Antriebsaggregate pro Fahrer zugelassen sind statt einer bisher unbegrenzten Anzahl, steigt die Bedeutung ihrer Haltbarkeit und Effizienz deutlich. KERS mag zwar den Anstoß für die neuen Hybrid-Systeme gegeben haben, jedoch konnte das für die neue Antriebstechnologie essentielle Zusammenspiel von höchster Leistung und Verlässlichkeit nur durch bahnbrechende technische Innovationen und neuen Lösungen entstehen.

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