«Формульные» болиды на электромоторах: реальность или нет?

Чемпионат Formula E активно обсуждается на зарубежных автоспортивных форумах. На одном из них один из участников попытался доказать, что гонки на болидах формульного типа невозможны в принципе, даже теоретически. Мы решили перевести его выкладки, а также аргументы его оппонентов.

"Для того, чтобы доказать нереальность проведения гонок на формульных болидах с электродвигателем и аккумуляторами, необходимы некоторые исходные данные. Они совершенно не точны, зато дают представление о возможностях электричества.

Допустим, что по скорости эти болиды должны быть сравнимы с машинами Формулы 1. Это, в значительной мере, достижимо, если электродвигатель машины будет обладать такой же (или сравнимой) мощностью на выходе.

Допустим также, что средняя мощность двигателя болида Ф1 - 500 л.с., или 375 кВт. Мощность серьёзно зависит от количества оборотов в минуту, да и регламент серьёзно ограничивает фантазию инженеров. Можно сказать, что для средней выходной мощности двигателя 375 кВт в Формуле 1 в течение 20 минут из одного часа гонки требуется около 450 килоджоулей энергии (или, для удобства, 450 мегаджоулей).

Лучшие образцы литий-ионных батарей на данный момент способны аккумулировать около 2,5 мегаджоулей на литр объёма. Таким образом, чтобы электромобиль был способен развивать скорости, сравнимые с Ф1 хотя бы 20 минут (а это сравнительно немного), объём аккумуляторов должен быть равен 180 литрам. Батарея такого объёма будет весить около 500-600 килограмм.

Что касается электромобилей в целом, то их скорость никогда не сможет сравниться с машиной на двигателе внутреннего сгорания. Впрочем, когда-нибудь автомобили будут оснащаться водородными ячейками. Энергоотдача водорода при давлении в 70 бар приблизительно равна по эффективности бензину. Уровень отдачи можно повышать и дальше. Технология создания топливных ячеек ещё сырая, но будущее именно в ней."

Автор: Amc с форума F1Technical.net

Выкладкам Amc возражает другой участник форума, Lycoming:

1. "Допустим, что по скорости эти болиды должны быть сравнимы с машинами Формулы 1. Это, в значительной мере, достижимо, если электродвигатель машины будет обладать такой же (или сравнимой) мощностью на выходе".

- Разве? Аннулируем ограничения болида по массе,  разрешим в регламенте использование закрытых колёс и крупные днища. Автомобиль DeltaWing, который год назад дебютировал в "24 часах Ле-Мана" был построен по такому же принципу. Результат? Эта машинка проезжает круг с той же скоростью, с какой с кругом справляются середнячки из класса LMP2. Только вот энергии для DeltaWing требуется почти в два раза меньше. Неплохо для конструкции первого поколения!

Да и к тому же, можно использовать кинетическую энергию всех четырёх колёс, чтобы вернуть часть энергии обратно в аккумуляторы при торможении - хорошо знакомый всем KERS.

2. " Что касается электромобилей в целом, то их скорость никогда не сможет сравниться с машиной на двигателе внутреннего сгорания. Впрочем, когда-нибудь автомобили будут оснащаться водородными ячейками".

- На автошоу Formula SAE (студенческие гонки на небольших болидах) в Мичигане в 2011 году приняли участие две команды. Они продемонстрировали свои электромобили формульного типа.

Их проект AutoX (взгляните на видео) деклассировал времена на круге почти всех конкурентов с традиционными двигателями горючего типа. Да ещё и траектория была крайне далека от идеала. Конечно, та машинка собрана одной из топ-команд, но ведь и электрокатегория существует лишь три года. Вряд ли эти болиды весят ощутимо больше, чем их топливные конкуренты. В серии FSAE разгон до 100 км занимает 3,9 секунды, и это почти рекорд. А в этом году гоночный электромобиль от Delft показал время 3,44 секунды. Эта машина оснащается аккумулятором, а оптимальное время гонки составляет 30-45 минут. Это ведь дольше, чем планы ФИА для Формулы E.

Можно рассуждать и таким путём. Что весит больше: 4 электродвигателя + их аккумуляторы, или один крупный мотор + топливная система + система воздухозабора + система выхлопа + коробка передач + сцепление? Если потребность в количестве энергии невелика (а она удивительно невелика при использовании системы рекуперации на всех четырёх колёсах при торможении), то разница не столь велика. И, наконец, масса электроболида TU Delft составила всего 145 кг. Из 109 машин, которые приняли участие в том соревновании в Германии, лишь одна весила меньше, да и то на 4 кг.

Не хочу я рекламировать или пропагандировать серию Формула E. Да и слишком мало ещё о ней известно. Но глупо считать, что электоформулы - скучные, туповатые, медленные, тяжёлые и беззвучные машины.