كيف تعمل سيارة الفورمولا إي الكهربائيّة؟

المهندس بول الجاموس

انطلقت بطولة الفورمولا إي بشكل رسمي في العام 2014 وخلال المواسم الأربعة الأولى تم استخدام سيارة سباق كهربائية من صنع سبارك ريسينغ تسمى سبارك-رينو "اس آر تي 01 إي" وعُرفت بالجيل الأول في البطولة.

قامت شركة دالارا المشهورة بتصميم هيكل السيارة ذات المقعد الأحادي، أما النظام الكهربائي ومدخرة الطاقة كان من تصميم شركة ويليامز للهندسة المتقدمة وتم استخدام علبة تروس بخمس نسب من شركة هيولاند. طلبت السلسلة 42 سيارة كهربائية مع بداية البطولة رسميًا حيث تم توفير 4 سيارات لكل فريق من الفرق العشرة المشاركة حينذاك مع الاحتفاظ بسيارتين لأغراض اختبارية.

تمتع الجيل الأول من سيارات الفورمولا إي بقوة 250 حصانًا على الأقل (190 كيلوواط). كانت السيارة قادرة على التسارع من 0 إلى 100 كم/ساعة في غضون 3 ثوانٍ وبسرعة قصوى تصل إلى 225 كم/ ساعة.

استخدمت جميع الفرق في الموسم الأول محركًا كهربائيًا طورته شركة مكلارين (نفس المحرك الكهربائي المستخدم في سياراتها الكهربائية الخارقة). ولكن منذ الموسم الثاني بات متاحًا لمصنعي مجموعة نقل الحركة بناء محرك كهربائي وعاكس وعلبة تروس ونظام تبريد خاص بها على الرغم من إبقاء نفس مزود الهيكل والبطاريات.

تم تقديم الجيل الثاني من سيارات الفورمولا إي "اس آر تي 05 إي" في موسم 2018 وتميّزت بتحديثات تقنيّة كبيرة بالمقارنة مع سيارة سبارك-رينو السابقة؛ حيث ارتفعت سعة مدخرة الطاقة إلى 54 كيلوواط ساعة وازدادت القوة من 200 إلى 250 كيلوواط أما السرعة القصوى فوصلت لحوالي 280 كم/ساعة.

كما شهد وصول سيارات الجيل الثاني نهاية لسلسلة مبادلة السيارات في منتصف السباقات (بسبب تطور البطاريات وزيادة سعتها التخزينيّة). تم تجهيز السيارات الجديدة بأنظمة مكابح خاصة من شركة بريمبو الإيطالية بالإضافة إلى تثبيت نظام الطوق عليها لحماية رأس السائق.

سيارة الجيل الثاني

تصوير: صور موتورسبورت

أبرز الاختلافات التقنيّة بين الجيل الأول والثاني لسيارات الفورمولا إي:

لن تستخدم فرق البطولة سيارات الجيل الثاني بعد انتهاء موسم 2022 حيث تم الكشف عن سيارة الجيل الثالث الثورية بالكامل والتي ستسجل أولى مشاركاتها في الموسم التاسع للفورمولا إي في العام 2023.

من المتوقع أن تصل مستويات الطاقة للجيل الثالث إلى حدود 350 كيلوواط في التصفيات و300 كيلوواط في السباقات بينما سيتم السماح باستعادة الطاقة على المحورين الأمامي (250 كيلوواط) والخلفي (350 كيلوواط) بحد أقصى يصل إلى 600 كيلوواط.

صُممت مدخرة الطاقة الجديدة أيضًا لتكون قادرة على التعامل مع "الشحن فائق السرعة" بمعدلات تصل إلى 600 كيلوواط مما يسمح بإعادة الشحن خلال إجراء توقفات الصيانة للمرة الأولى في تاريخ البطولة.

 ستقوم شركة سبارك رايسنغ بتزويد الهيكل والمحور الأمامي لاستعادة الطاقة بينما ستزود شركة ويليامز للهندسة المتقدمة مدخرات الطاقة لجميع الفرق، وستقوم شركة هانكوك بتزويد الإطارات المناسبة لجميع الظروف والتي تشتمل على مكونات حيوية ومطاط مستدام.

سيارة الجيل الثالث للفورمولا إي

تصوير: فورمولا إي

خصائص الجيل الثالث لسيارات الفورمولا إي

• الأداء:
• أسرع سيارة فورمولا إي حتى الآن بسرعة قصوى تزيد عن 322 كم/الساعة
• أكثر سيارات السباق كفاءة على الإطلاق مع أكثر من 40% من الطاقة المستخدمة في سباق ناتجة عن استعادة الطاقة وقت الكبح.
• حوالي 95% من كفاءة الطاقة مستخرجة من المحرك الكهربائي، حيث يوفر ما يصل إلى 350 كيلوواط من الطاقة (470 حصانًا) مقارنة بحوالي 40% لمحرك الاحتراق الداخلي.
• أول سيارة فورمولا على الإطلاق مزودة بمحركات أمامية وخلفية. تضيف مجموعة نقل الحركة الأمامية الجديدة 250 كيلوواط إلى 350 كيلوواط في الخلف (إجمالي 600 كيلوواط)، أي أكثر من ضعف القدرة الإجمالية لاستعادة الطاقة المتاحة في الجيل الثاني الحالي. 
• قدرة شحن فائقة السرعة تبلغ 600 كيلوواط للحصول على طاقة إضافية أثناء السباق ما يوازي تقريبًا ضعف قوة أجهزة الشحن التجارية الأكثر تقدمًا في العالم.
• أول سيارة لا تحتوي على فرامل هيدروليكية خلفية تقليدية (فرملة كهرومغناطيسية) مع إضافة مجموعة نقل الحركة الأمامية وقدرتها على استعادة الطاقة الحركية.
  

سيارة الجيل الثالث للفورمولا إي

تصوير: فورمولا إي

• الاستدامة:
• تعد مدخرات الطاقة للجيل الثالث من بين الأكثر تقدمًا واستدامة على الإطلاق وتتكون من معادن من مصادر مستدامة بينما ستتم إعادة استخدام خلايا مدخرة الطاقة وإعادة تدويرها في نهاية عمرها الافتراضي.
• سيتم استخدام الكتان وألياف الكربون المعاد تدويرها في هيكل السيارة لأول مرة في البطولة، وذلك عن طريق استخدام ألياف الكربون المعاد تدويرها من سيارات الجيل الثاني المتقاعدة وتقليل الكمية الإجمالية لألياف الكربون الخام المستخدمة. سيؤدي ذلك إلى تقليل البصمة الكربونية لإنتاج هيكل سيارات الجيل الثالث بنسبة تزيد عن 10%. 
• سيشكل المطاط الطبيعي والألياف المعاد تدويرها 26% من إطارات الجيل الثالث الجديدة وسيتم إعادة تدوير جميع الإطارات بالكامل بعد كل سباق.
• تم قياس البصمة الكربونية للجيل الثالث منذ مرحلة التصميم للإبلاغ عن جميع تدابير التخفيض المتخذة لتقليل التأثير البيئي، في حين سيتم تعويض جميع الانبعاثات التي لا يمكن تجنبها كجزء من التزام البطولة بصافي انبعاثات كربونية صفرية.
• سيعمل جميع موردي الجيل الثالث بما يتماشى مع أعلى المعايير الدولية للحد من الآثار البيئية للتصنيع وأن يكونوا حاصلين على اعتماد فيا البيئي مستوى 3 نجوم.

أبرز الاختلافات التقنيّة بين الجيل الثاني والثالث لسيارات الفورمولا إي: