БМВ Формула Е Женева 2019
Будут ли технологии завтрашних батарей использоваться сегодня в Формуле E?
На трассе Монтебланко в Испании, за закрытыми дверями и за пределами прессы, некоторые из крупнейших гоночных команд мира выпустили новое поколение электромобилей для двухдневного испытания.
За каждым водителем, завернутым в стекловолокно, спрятан самый совершенный аккумулятор в мире. Он был спроектирован для работы на высокой скорости по неровным дорогам в следующем сезоне Formula E, четырехлетнем чемпионате по электромобилю, который уже конкурирует с Formula 1 как самый интригующий автоспорт.
Электромобили не идеальны для гонок. Хотя они чистые, им не хватает рева двигателей F1, и они звучат как полноповоротная шайба. Зарядка также не так проста, как заправка бензином, так что гонщики садятся в новые машины в середине гонки.
Но шум и суета электромобилей привели к тому, что крупнейшие мировые автопроизводители, в том числе Renault, Audi и Jaguar, участвовали в гонках в самых модных городах мира, включая Рим, Нью-Йорк и Берлин. F1 имеет огромную базу поклонников 1,4 Billions, но заработал репутацию скопления, а не обгона, в то время как Формула E улучшалась с каждым сезоном и увеличивала свою аудиторию с 65 до 200 миллионов.
Porsche, Mercedes-Benz и Aston Martin хотят создать новые команды. Движущей силой этих успехов является технология аккумуляторов, которая началась в Formula 1. Уильямс, одна из старейших команд F1, изобрел систему маховика, которая поглощала энергию торможения и превращала ее в электрическую тягу, катапультируя автомобили из поворотов в прямые. Уильямс коммерциализировал технологию, а затем продал ее GKN, британской инженерной группе 11 на миллиард долларов.
С вином, лингвине и фисташками-бискотти в итальянском ресторане в Париже группа политиков и боссов автоспорта, включая бывшего босса Ferrari Жана Тодта и еврокомиссара Антонио Таяни, тем временем согласилась представить электрическую версию формулы 1 и стать Williams. введен в эксплуатацию с постройкой аккумуляторов.
У прототипа было шесть месяцев и только один год на готовность к гонкам, но в первом сезоне каждый автомобиль преодолевал расстояние, превышающее окружность Земли, и питался от аккумуляторов, которые могли удерживать iPhone 13 в течение многих лет.
Улучшения с момента запуска показывают темпы изменений. Конструкция батареи представляет собой компромисс между мощностью, дальностью и противопожарной защитой, но за четыре года обороты 137mph Formula E возросли до 186mph, в то время как диапазон 17 более чем удвоился на кругах 39.
Каждой команде разрешается создавать свой собственный двигатель и трансмиссию, но у каждого автомобиля есть идентичная батарея, которая составляет четверть веса автомобиля Williams, разработанного для первых четырех сезонов. Затем они проиграли заявку McLaren, у которой было два года; Технология развивается так быстро, что организаторы гонок сократили контракты, которые они заключают.
Начиная с наличия энергии и заканчивая ее потерей, технология батарей является бесконечной проблемой для данной темы, но ключевой переменной является плотность энергии: сколько энергии производители аккумуляторов могут упаковать в ограниченном пространстве? Затем техническим специалистам приходится идти на компромисс между скоростью, с которой элементы выделяют энергию (высокая скорость разряда составляет максимум максимальной скорости) и сроком службы батареи (общий диапазон). Удвойте одно, и вы уменьшите вдвое.
Тем не менее, McLaren сделал невозможное, подняв оба. Он увеличил количество ячеек на автомобиль со 165 до 209 и, таким образом, превысил предел веса, но также почти вдвое увеличил плотность энергии. Это делает спорт «более быстрым и плавным, - говорит Макларен, - избавляя водителей от необходимости менять автомобиль во время гонки». Как это привело к такой большой победе?
Каждая батарея содержит смесь жидких металлов, которые постоянно оптимизируются производителями элементов. Литий и никель имеют высокую плотность энергии, но быстро нагреваются и могут взорваться или загореться. Кобальт имеет плотную молекулярную структуру, поэтому батареи можно многократно перезаряжать, не влияя на производительность батарей, в то время как марганец поддерживает общую температуру низкой.
Химический состав аккумуляторов Формулы E является тщательно охраняемым техническим секретом, но одна из возможностей состоит в том, что McLaren использует никельсодержащую концепцию с химикатами 811, в которой восемь частей никеля используются для каждой части кобальта и марганца. Формулы 811 известны, но считаются годами от коммерческого производства. Альтернативное объяснение состоит в том, что McLaren, возможно, добавил новаторский компонент: алюминий.
Алюминиевые батареи имеют высокую плотность энергии и быстрое время зарядки, а также не воспламеняются. Недостатком является плохое время автономной работы, но, по мнению ученых из Стэнфордского университета, добавление графита может решить эту проблему. Ванадиевые батареи теоретически могут дать аналогичные результаты, но на ванадии было проведено меньше испытаний.
Указывают ли доказательства на то, что Формула E превратилась в алюминий? Уильямс, который ищет решение для системы McLaren, сообщил FIA, что новые батареи имеют высокий уровень «деградации», что означает, что им может быть трудно поддерживать гонку производительности после гонки. Это будет отличительной чертой алюминиевой батареи. McLaren говорит, что они могут решить проблему.
В любом случае алюминий может изменить мировой рынок аккумуляторов и ускорить переход на электромобили. В сегодняшних ценах он стоит 2.287 долларов за тонну по сравнению с 15.235 долларов за никель и 83.250 долларов за кобальт, что составляет четверть цены. Он также легкий, экономичный и может быть надежно получен из таких стран, как Канада и Австралия, в то время как на Кобальт приходится две трети производства в Демократической Республике Конго, одной из самых хаотичных стран мира.
Автоспорт всегда был «полигоном» для новых технологий, которые через два десятилетия станут обычным явлением на автомагистралях, говорят гоночные боссы. Другие инновации, внедренные в Формуле E, - это охлаждающие трубки аккумулятора, устройство подавления помех двигателя и тормоза, которые действуют как зарядные устройства, которые отбирают энергию от колес и возвращают ее в аккумулятор, чтобы выиграть дополнительный круг за каждые четыре пройденных круга. Время зарядки становится все быстрее и быстрее: теперь каждый автомобиль можно зарядить менее чем за час.
Но если алюминий является неизвестным металлом в новых батареях Formula E, он может стать величайшим спортивным подарком автомобильному рынку. «Удивительно видеть прогресс, достигнутый всего за четыре года, - сказал Жан Тодт. «Удвоение дальности хода автомобиля и увеличение производительности - фантастическое достижение».
ISE - сентябрь 2019
