F1, Mercedes e l’idrogeno: il segreto della vittoria

Il Campionato del mondo di Formula 1 2014 è stato dominato dalla Mercedes, con un netto divario rispetto alle monoposto di Red Bull e Ferrari. Nonostante gli evidenti problemi ed errori della scuderia Ferrari, nemmeno le altre case sono riuscite a colmare il gap con le vetture tedesche, nonostante ingenti investimenti. Oggi però, dopo alcune ricerche, siamo in grado di dirvi il perchè.

Secondo indiscrezioni, la nuova Power Unit Mercedes sarebbe in grado di erogare una potenza molto elevata, addirittura superiore di 50 CV rispetto a quella usata nella passata stagione, ma riuscire a progettare una power unit in breve tempo e con un divario di potenza così grande rispetto alla power unit precedente, pare quasi impossibile.

Sembra incredibile, ma tutto questo potrebbe essere possibile grazie ad una soluzione innovativa. La notizia di qualche mese fa è stata presa in considerazione dai media di tutto il mondo soltanto nei giorni scorsi.

Motore Mercedes F1 Power UnitA causa di questo divario così importante ed essendo a conoscenza del regolamento stringente che ha il circuito della Formula 1, sorgono parecchie domande: Da dove viene questa potenza? Come è possibile riuscire ad ottenere un incremento di potenza di tale entità con tutte le limitazioni che il regolamento tecnico impone soprattutto riguardo il consumo di carburante?

E ancora, come viene smaltito il calore in eccesso quando si ha più potenza? Hanno progettato una nuova batteria ultra leggera gestita da un software dedicato?

La nuova Power Unit Mercedes per l’anno 2015 ha tra i 50 e i 70 CV in più rispetto alla revisione precedente del 2014) a parità di carburante imbarcato. Il numero di cavalli ottenuti è in ogni caso spropositato rispetto alla concorrenza. Inoltre, i costruttori hanno affermato che nelle nuove unità di potenza ci sia necessità di smaltire maggior calore. Però, sorge un’altra domanda: a parità di carburante, come possiamo aumentare la potenza e allo stesso tempo diminuire il calore prodotto?

Possiamo ottenere questo aumento solamente migliorando il processo di combustione recuperando idrocarburi altrimenti incombusti. Il processo appena descritto in ogni caso non è sufficiente in quanto consente un recupero pari ad un 7-8% sulla potenza fornita al motore endotermico.

Mercedes F1 2015L’unica cosa certa è che con tanti cavalli in più la monoposto della casa tedesca deve consumare più carburante ma ciò non avviene. Inoltre, il motore Mercedes è in grado di girare a 13.000 giri contro i 12.000 giri della concorrenza senza accusare consumi eccessivi, ma ciò in ogni caso non basta.

Il motivo, molto probabilmente, potrebbe essere una “falla” nell’attuale regolamento della Formula 1 che consentirebbe a tutti i costruttori di aumentare drasticamente le prestazioni delle attuali Power Unit. L’articolo 5.14.2 del regolamento tecnico dice:

 “5.14.2 Other than engine sump breather gases, exhaust gas recirculation, and fuel for the normal purpose of combustion in the engine, the spraying of any substance into the engine intake air is forbidden”

Che tradotto, sta ad indicare che non vi è alcuna restrizione riguardo il settore della lubrificazione del motore. Quindi tutto ruoterebbe intorno al sistema di lubrificazione.

L’idea di Petronas: l’Idrogeno

Per capire l’idea di Mercedes, occorre tornare per un attimo indietro nel tempo. Nei primi anni 70, il JPL (Jet Propulsion Laboratory) della NASA ha pubblicato una serie di articoli sui benefici dell’aggiunta di idrogeno nella combustione di idrocarburi nei motori endotermici convenzionali. L’idea di Petronas (Fornitore ufficiale di lubricanti Mercedes) è stata quella di aggiungere molecole di idrogeno all’interno del lubrificante stesso. Ma come?

Il nuovo lubrificante, all’interno del motore endotermico opportunatamente dotato di elemento catalizzatore, attraverso un processo di reforming catalitico, raggiunta una certa temperatura è progettato per rilasciare molecole di idrogeno che conseguentemente andrà a migliorare il processo di combustione della Power Unit.

idrogeno motore Mercedes F1Il processo di reforming catalitico è fortemente endotermico e, qualora impiegato, assorbe il calore all’interno del motore termico aiutando il raffreddamento complessivo.

Dato l’alto rischio di auto-innesco dell’idrogeno, il “rilascio” di Idrogeno è controllato dalla temperatura. L’idea è quella di “conservare” le molecole di idrogeno all’interno del lubrificante o addirittura all’interno della struttura stessa in carbonio che lo ospita. A motore freddo l’idrogeno è inibito e stabile; a motore caldo le molecole di idrogeno verrebbero rilasciate fino al compressore seguendo il percorso previsto dal regolamento.

Questa additivazione dell’idrogeno permette di aumentare virtualmente il numero di ottani del carburante e di migliorare la combustione eliminando gli idrocarburi incombusti.

Tutto questo ovviamente rispetta il regolamento e Mercedes non ha improvvisato. Queste soluzioni sono il risultato di tanti anni di sperimentazioni e studi che solo oggi stanno dando i loro frutti. Uno di questi brevetti è il sistema HyGear che crea idrogeno combustibile senza perdita di efficienza.

Miscelando in modo opportuno i vari “ingredienti” è possibile avere maggiore potenza a parità di carburante imbarcato. Come illustrato nell’immagine iniziale: motori mercedes + lubrificante petronas = grandi vittorie con motori super prestazionali.

Verità o fantascienza? ovviamente non lo sapremo mai con certezza, ma l’idea alla base di tutta questa potenza ha davvero dell’incredibile e forse andrebbe premiata invece che penalizzata.

Fonte|F1analisitecnica

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Author: Cristian

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