F1 gets more green with KERS

KERS is coming !

Di musim 2009 mendatang, FIA membolehkan KERS dipakai di mobil F1. Dengan KERS, balapan akan lebih menarik karena mobil jadi lebih hemat bahan bakar (environment friendly) dan memungkinkan ada power boost yang bisa dimanfaatkan pembalap. Apa sih KERS itu?

Prinsip dasar balap mobil sangat sederhana, yaitu adu cepat. Tetapi sesungguhnya filosofi dalam mendesain mobil dalam rangka memenangkan kompetisi adu kecepatan itu selalu berubah sesuai dengan perkembangan teknologi. Dimulai dari filosofi yang paling sederhana yaitu mendesain engine yang powerful, kemudian yang lebih advanced yaitu memaksimalkan performa ban, sampai mendesain komponen-komponen aerodinamika yang rumit.

Saat ini F1 sedang memasuki generasi yang lebih advance daripada ”generasi aerodinamika” yaitu generasi environment-concern. Perhatian dunia saat ini banyak ditujukan pada issue lingkungan yang mempunyai dua fokus utama yaitu ”clean emission” and ”low fuel consumption” (emisi gas buang yang bersih dan penghematan bahan bakar). Dua fokus ini sejalan dengan dua problem besar yang dihadapi masyarakat bumi saat ini yaitu meningkatnya temperatur bumi secara global (global warming) dan semakin langkanya bahan bakar minyak bumi.

Repotnya, issue lingkungan ini samasekali tidak populer dalam dunia balap karena secara prinsip kontra produktif dengan level competitiveness desain mobil balap. Engine yang didesain untuk menghasilkan low emission (kadar racun gas buang yang rendah) mempunyai ”ongkos” berupa penurunan power.

Berbeda dengan issue emisi gas buang, issue penghematan bahan bakar masih bisa ”mendapat tempat” dalam F1. Walaupun, secara prinsip penghematan bahan bakar juga berdampak langsung pada power engine, namun issue ini lebih mudah ”diakali”. Agar tidak berdampak langsung pada performa engine, penghematan bahan bakar yang dilakukan tidak ditujukan untuk mengurangi konsumsi bahan bakar pada engine, melainkan dengan cara meningkatkan efisiensi komponen-komponen lain yang ”mengkonsumsi” power.

Jika membicarakan efisiensi penggunaan power pada sebuah mobil, para engineer akan langsung berpikir pada satu komponen yang merupakan konsumen power yang paling besar, yaitu rem. Pada prinsipnya, pengemudi mobil yang sedang mengerem mobil pada hakekatnya adalah sedang ”membuang” power. Power yang terbuang adalah power yang seharusnya membuat mobil masih melaju dengan kecepatan tertentu, tetapi saat pengereman justru mobil justru melambat atau bahkan berhenti. Sebetulnya power itu tidak hilang (karena energi itu kekal, tidak bisa dihilangkan) tetapi power itu berubah menjadi energi panas pada disc-brake yang samasekali tidak berguna bagi mobil. Power yang ”terbuang” pada discbrake itu lumayan besar karena saat pengereman yang kuat (hardbraking) temperatur disc bisa mencapai 1000oC dan power yang terbuang menjadi panas bisa mencapai 2200 HP (bandingkan dengan power yang dihasilkan engine F1 V8 2400cc yang ”hanya” menghasilkan power sekitar 750HP ”saja”).

Jika saja power pada rem itu bisa ”ditangkap” sebagian dan kemudian dimanfaatkan untuk membantu engine saat mobil berakselerasi, tentu saja konsumsi bahan bakar akan sedikit lebih hemat. Dan apabila sumbangan power itu dikemas dalam satu paket ”power boost” yang bisa diaktifkan melalui satu tombol di gagang setir pembalap (seperti halnya yang terjadi di ajang balap A1), rasanya tontonan F1 akan jadi lebih menarik.
Di musim 2009 nanti, FIA berencara untuk mengeluarkan aturan baru yang mengatur hal-hal mengenai pemanfaatan kembali energi yang terbuang melalui pengereman ini. Metoda pemanfaatan energi yang terbuang di pengereman ini ada dua, yaitu yang pertama dengan cara elektro-mekanis (electro-mechanics) dan yang kedua dengan cara mekanis penuh (fully-mechanics).

Cara elektro-mekanis lebih dulu diusulkan yaitu sejak tahun 2005 lalu yaitu dengan cara menghubungkan satu generator pada poros keluaran dari engine. Generator ini terhubung dengan kapasitor listrik berkapasitas besar. Sistem ini sepenuhnya dikontrol oleh ECU engine. Saat pembalap menginjak pedal rem, ECU memerintahkan generator untuk mengangkap energi kinetik berupa putaran poros dan mengkonversikannya menjadi energi listrik yang disimpan pada kapasitor. Konversi energi kinetik menjadi listrik ini mempunyai efek pengereman yang berguna untuk membantu rem bekerja. Dengan demikian, tempratur discbrake tidak akan terlalu panas karena sebagian energi pengereman sudah tersimpan dalam kapasitor. Pada saat berakselerasi, giliran kapasitor yang diperintahkan ECU untuk meng-energize generator (yang dalam hal ini bertindak sebagai motor) untuk berputar. Putaran motor ini akan menambah power yang berasal dari engine.

Cara yang full mekanis sering dinamai orang sebagai Kinetic Energy Recovery System (KERS) atau sistem pembangkitan kembali energi kinetik. Prinsip kerjanya hampir sama dengan sistem elektro-mekanis yatu menangkap energi kinetik (berupa putaran poros) yang kemudian disimpan dan nantinya akan dikeluarkan kembali saat mobil berakselerasi. Bedanya, pada sistem ini penyimpanan energi kinetik tidak dalam bentuk energi listrik tetapi tetap berupa energi kinetik yang tersimpan pada putaran flywheel. Selain flywheel, KERS dilengkapi dengan sistem tranmisi plus kopling. Kopling bertugas sebagai penyambung/pemutus hubungan antara KERS dengan poros penggerak dari engine.

Flywheel adalah roda bermassa besar. Benda bermassa besar mempunyai momentum yang juga besar. Momentum besar ini mempunyai prinsip dasar yaitu, saat dalam keadaan diam susah untuk diputar tetapi saat sudah berputar susah untuk direm. Prinsip ini dimanfaatkan dalam KERS. Saat mobil melaju normal, sistem KERS tidak terhubung dengan poros engine. Tetapi begitu pembalap menginjak rem ECU memerintahkan kopling pada sistem KERS untuk menghubungkan KERS dengan poros engine. Akibatnya, massa poros engine akan mengalami perlambatan karena sebagian powernya dipergunakan untuk memutar flywheel yang berat. Efek perlambatan ini membantu pengereman. Saat pedal rem tidak lagi terinjak, KERS terpisah dari poros engine tetapi flywheel (karena massanya yang besar) terus berputar. Saat pembalap berakselerasi, ECU bisa memerintahkan kopling untuk kembali terhubung dengan poros engine dan kali ini putaran flywheel akan membantu engine untuk berakselerasi. Sistem transmisi di KERS akan mengatur putaran KERS agar sesuai dengan kebutuhan engine untuk melakukan perlambatan atau percepatan.

ECU bisa mengatur kapan percepatan itu harus dilakukan. Timing ini bisa dihubungkan dengan tombol power-boost di gagang setir pembalap apabila kelak power-boost diijinkan di F1.

Secara tradisional, balap mobil biasanya identik dengan pemborosan bahan bakar. Tetapi teknologi bisa mengubah semuanya. Sebagai pioneer pada bagi perkembangan teknologi di dunia otomotif, F1 bisa menyumbangkan sesuatu bagi kebutuhan dunia otomotif dunia, termasuk issue-issue sensitif di bidang lingkungan seperti ini.

(dari sumber lain)

Do you mind if your car drive and park by itself?