Le KERS expliqué par Renault

KERS est le nouveau mot à la mode en Formule 1. Ce système est censé favoriser les dépassements et mener le sport vers un futur plus écologique. Mais comment fonctionne le KERS ? Cette nouvelle technologie est-elle réellement efficace ? ING Renault F1 Team explique…

Qu’est-ce que le KERS ?

Commençons par une définition. Le SREC (plus communément appelé le KERS – en anglais) - système de récupération d’énergie cinétique – a été autorisé par la FIA afin de pousser la communauté des ingénieurs de Formule 1 à développer des solutions technologiques plus écologiques dans le futur.

L’énergie cinétique est liée au mouvement et son intensité peut être envisagée comme la force requise pour stopper ce mouvement. Par exemple, arrêter une bicyclette, une voiture ou un train nécessite l’enlèvement de l’énergie cinétique.

De manière générale l’énergie cinétique est éliminée par friction des freins, transformant l’énergie cinétique en chaleur, contribuant un peu plus au réchauffement de la planète. Avec le KERS, cette énergie n’est pas perdue mais stockée afin d’être utilisée pour propulser la voiture – ce stockage peut être effectué dans une batterie (énergie chimique), dans un volant moteur en rotation haute vitesse (mécanique), dans un accumulateur (hydraulique) et de beaucoup d’autre manières.

L’énergie ainsi stockée peut être réutilisée afin de fournir de la puissance supplémentaire au moteur thermique. Le règlement stipule que le KERS ne doit pas dépasser 60kW à chaque entrée en action (soit 80 chevaux) et ne pas libérer plus de 400kJ d’énergie à chaque tour. Cela équivaut à un boost en puissance d’environ 6 secondes à chaque tour.

Pourquoi les ingénieurs de Renault ont-ils choisi la solution de la batterie ?

Au début du projet KERS, toutes les solutions de stockage d’énergie ont été étudiées. Il a été difficile de faire un choix entre la batterie et la solution mécanique utilisant le volant moteur en rotation sous vide. Il est finalement apparu que la solution offerte par le système de batteries serait plus efficace et offrait plus de potentiel de développement en termes de transfert de technologies pour les voitures de route Renault dans les prochaines dix années.

Le système KERS de Renault utilise donc des batteries ion-Lithium de l’entreprise SAFT pour le stockage de l’énergie. Cette société française est reconnue pour ses innovations dans le domaine des batteries dernière génération.

Que se passe-t-il ensuite ?

Pour compléter le système, le KERS n’a pas uniquement besoin d’un stockage d’énergie – il a également besoin d’éléments techniques capables de convertir différents types d’énergie : cinétique, électrique et chimique. Cette ‘traduction’ se fait à l’aide d’un moteur électrique (MGU : Motor Generator Unit) dont le rôle est de transformer l’énergie cinétique de la voiture libérée au freinage en énergie électrique, et vice versa.

Ce type de système pèse environ 50kg et prend beaucoup de place : deux facteurs que les ingénieurs de Formule 1 essaient d’éviter. Il est donc absolument nécessaire que le MGU soit le plus léger possible. C’est là qu’est intervenu Magneti Marelli. En travaillant en partenariat avec ING Renault F1 Team, un système compact et léger, répondant aux critères très particuliers, a été mis au point.

Le résultat est le suivant : le MGU est très petit et n’est actif que lors du freinage et durant les six secondes d’accélération. Le reste du temps il est au repos et dissipe la chaleur générée lors de son utilisation. Le système mis au point par Renault permet ainsi d’atteindre une efficacité de 70% sur le processus global de récupération de la chaleur générée par le train arrière de la voiture, de conversion de cette énergie en électricité, de stockage dans des batteries, puis de libération de l’énergie via le groupe motopropulseur.

Que signifie le KERS pour les fans ?

Les 60kW additionnels (l’équivalent de 80 chevaux), avec une libération totale limitée à 400kJ par tour, réduisent le temps au tour entre 0.2 et 0.3 secondes, comme l’ont démontré Fernando Alonso et Nelson Piquet au départ du Grand Prix de Malaisie (gagnant six et quatre places respectivement). Les bénéfices d’utilisation du système au départ sont évidents.

Par contre, pour tirer le meilleur du KERS, le système doit être aussi compact et léger que possible. Sinon cet avantage peut disparaître rapidement. Le poids exact du dispositif est un secret bien gardé, mais si l’on considère que tous les 10kg additionnels, non nécessaires, peuvent coûter 0.35 secondes par tour, ce n’est pas une surprise qu’autant de châssis aient été mis au régime cet hiver.

En réalité, une variété de solutions est à prendre en considération afin d’atteindre la réduction théorique des 0.2 – 0.3 secondes au tour, comme par exemple la répartition des masses, non seulement longitudinale mais également verticale. Il serait facile de perdre l’efficacité du KERS si ce domaine n’était pas pris en compte.

Si la configuration optimale du KERS a été trouvée et si la boîte de vitesses est étagée convenablement, les 60kW additionnels peuvent favoriser les dépassements, au moins entre les voitures avec le KERS et celles non équipées de ce système.

Bien sûr, le développement du dispositif en est encore à ses débuts. Les écuries sont en train d’apprendre à optimiser le KERS en tant qu’outil de course. Les avantages seront donc certainement encore plus visibles au courant de l’année.

Source : ING Renault F1 Team