F1 esitteli hybridimoottorin vuonna 2014, mikä tasoitti tietä tämän tyyppiselle tekniikalle myös massatuotantoautoissa. Kaksipyöräiset ovat selvästi jäljessä: endoterminen propulsio hallitsee edelleen sekä sarjassa että kilpailussa. Mutta alamme puhua yhä useammin myös ympäristössämme ja herää spontaanisti kysymys: voisiko MotoGP:stä tulla sillanpää kohti tulevaisuutta, kuten F1 oli autoille? Voisiko moottoripyöräilyn huippuluokka vaihtaa hybridiin? Ja mitkä olisivat tekniset monimutkaisuudet, kustannukset ja suorituskyvyn edut, joita siitä voisi seurata? Välitimme nämä kysymykset Mario Uncini Manganellille, entiselle Oralin insinöörille, KTM, Aprilia (kuudesta Superbike-maailmanmestaruudesta ratsastajille ja merkeille, jotka voittivat RSV4:llä). Bolognese-insinöörillä on myös kokemusta Mercedes F1 -voimansiirtoyksiköistä. Nyt hän neuvoo eri autoalan yrityksiä sekä moottoripyörä- että autoalalla sekä levittää tiedettä Corsedimoton lukijoille.
Mitkä ovat hybridiosan peruskomponentit?
Ensimmäinen komponentti on PMG-sähkömoottori (kestomagneettimoottori/generaattori), joka meidän tapauksessamme toimisi paitsi sähkögeneraattorina myös käynnistimenä. Eli se tekisi mahdolliseksi tulla toimeen ilman nyt käytössä olevia ulkoisia käynnistimiä, joita ohjaa mekaanikko ja jotka on kytketty vaihteistoon. Lisäksi tarvittaisiin vaihtosuuntaaja ja akkuryhmä sekä järjestelmän kaikkien osien yhdistämiseen tarvittava erityinen johdotus. Akku, nimeltään boost, tarvittaisiin syöttämään PMG:tä käynnistyshetkellä, jotta se ei uhrata moottoripyörän akkuun varastoitunutta energiaa.
Mikä voisi olla ihanteellinen hybridikokoonpano?
Endoterminen moottori voitaisiin pienentää 750 cc:iin, malliksi valitsisin V4:n, jonka teho on 230 hevosvoimaa ja moottorin enimmäisnopeus rajoitettu 16 500-17 000 rpm:iin. Kierrosraja auttaisi välttämään karkaavia kehityskustannuksia. Männän keskinopeus noin 25-26 m/s, halkaisija 73-74 mm, isku 43-44 mm. Tämän tyyppisellä kokoonpanolla kampiakselin tehoarvot saatiin 225-230 hevosvoimaa. Sähkömoottorin pitäisi pystyä käymään 16-17,5 tuhatta rpm. Mitat: Halkaisija noin 135 mm ja paksuus 35 mm ja nestejäähdytteinen tehokkuuden lisäämiseksi. Tällainen PGM painaisi 7-8 kiloa ja takaa 25-27 hevosvoiman eli noin 20 kW tehoylijäämän.
Ja saavuttaisimmeko nykyiset 300 endotermistä hevosta?
Voisimme saavuttaa 250-257 hv (230 endoterminen hv, 27 sähköinen), mutta paljon suuremmalla tuotolla, koska sähköyksikkö tuottaisi noin 25-27 hv. Suurempi tuotto tarkoittaa, että sähköosan tuottama vääntömomentti jakautuisi moottorin koko käyttökäyrälle, eli ei vain korkeilla kierrosluvuilla, kuten tapahtuu endotermisissä moottoreissa, jos mahdollista. Suorituskykyetu kierrosajaksi ja -matkaksi muutettuna voi olla erittäin merkittävä verrattuna moottoripyörään, jolla on sama moottori.
Kuinka paljon hybridi MotoGP voisi painaa?
Otetaan edellä kuvattu kokoonpano viitteeksi. Polttomoottori voisi painaa 5-6 kiloa vähemmän kuin 1000 nelisylinterinen, rivi- tai V-muotoinen, koko vaihteisto olisi pienempi, samoin kuin kytkin- ja ensiövaihteistoryhmä. Polttoainesäästöjä olisi noin 3-3,5 litraa vähemmän ja pienempi ja kevyempi polttoainesäiliö. Hybridiosan komponenttien suurempi paino on kuitenkin otettava huomioon. Invertterille lasketaan noin 4-5 kg, kun akun paino olisi noin 28 kg, arvioiden tehon 6-7 kWh tiheydellä 230 Wh/kg. Hybridi-MotoGP painaisi 28 kiloa enemmän kuin nykyinen, jonka painoraja on 157 kiloa. Uusimman sukupolven akuilla saavutettaisiin 250 Wh/kg noin 2 kg (7 painoprosenttia) säästöt. Jotkut painot, kuten yllä mainittiin, kompensoivat ja painon nousu johtuisi enimmäkseen akusta ensimmäisen tärkeän optimoinnin jälkeen. Hybridin vähimmäismäärä voi siis olla 185 kiloa.
Kuinka paljon kulutus vähenisi?
Polttoainetaloudellisuutta voidaan arvioida, olemme jo puhuneet 3,5 litrasta, joka kompensoidaan sähköntuotannolla. CO2-tuotannon eli hybridimoottorin ympäristövaikutusten osalta on vaikea vastata, koska tällä hetkellä ei ole riittävästi teknistä kirjallisuutta ja tunnettuja testejä, joilla voitaisiin arvioida tämän tyyppistä arvoa erittäin suorituskykyisissä moottoreissa.
Olisiko hybridi-MotoGP:llä turvallisuusongelmia ratkaistava?
Varmasti. Korkea jännite on tekijä, joka on otettava asianmukaisesti huomioon. Sen jälkeen tulee tarkistaa invertterin ja sähkömoottorin luotettavuus. Mutta nämä ovat tekniikoita, jotka ovat nyt erittäin edistyneessä kehitysvaiheessa autoteollisuudessa eikä vain kilpa-alalla. Ei mitään, mitä ei voisi optimoida ja hallita paremmin.
Voisiko MotoGP ottaa käyttöön yhden toimittajan hybridi-osalle?
Mahdollisuudet eivät puuttuisi. Valmistajat, kuten Marelli, Bosch, Siemens tai McLaren Electronics, vain muutamia mainitakseni, pystyisivät täydellisesti perustamaan hybridiyksiköitä, jotka toimitetaan kaikille tiimeille yhden toimituksen järjestelmässä, joten kaikille kontrolloiduilla ja yhtäläisillä kustannuksilla. Sitä vastoin enemmän erikoistuneita tuotemerkkejä lisäisi teknologinen haaste.
Kauanko sen kehittäminen kestäisi?
Kolme vuotta kaavan lanseerauksesta. Joten jos MSMA, Federmoto ja muut mukana olevat tahot päättävät nyt samanlaisesta käännekohdasta, MotoGP voisi lähteä radalle vuoden 2026 MM-kisoissa.
Olisiko ohje erilainen?
Selvästi. Sähköosa takaisi 25-27 ylimääräistä hevosvoimaa, mikä on hyödynnettävissä moneen eri moottorikäyttöön, varsinkin jos puhutaan sähkömoottorin vääntömomentista, eikä vain maksimikaasun aukosta kuten endotermisissä moottoreissa tapahtuu. Lisäämällä vääntömomenttia tulisi vielä enemmän esiin aerodynamiikka, eli yhä näyttävämmistä siipien lisäosista aiheutuva pystykuorma, joka luo lisäpitoa. Kun vääntömomenttia on saatavilla enemmän eri kierroksilla, tästä alueesta tulee entistä strategisempi. Suurempi paino kuitenkin heikentäisi jarrutustehoa.
Kuinka monta henkilöä kukin tiimi tarvitsee hallitakseen siirtymistä hybridiin?
Vähintään yksi sähköinsinööri, joka vastaa järjestelmän luotettavuudesta ja hybridiosien kartoituksesta. Invertteri olisi luonnollisesti ohjelmoitava ja kytketty pääohjausyksikköön tai ECU:hun, joka jo nyt ohjaa endotermistä moottoria ja koko ajoneuvon toimintoja.
Kuka voisi hyötyä siitä nykyisistä MotoGP-kilpailijoista?
Honda on ollut F1-maailmanmestari vuosia, heillä on valtava kokemus hybrideistä. Yamaha voisi hyödyntää Toyotan resursseja (joihin sillä on myös ollut yhteyksiä aiemmin), joten myös tässä tapauksessa heillä on omaa osaamista. Ducati puolestaan käyttäisi voimakkaasti Audin resursseja, joka on erittäin sitoutunut sähkösektoriin ja laskeutuu F1-sarjaan vuonna 2026. Apriliassa on Massimo Rivola, entinen Ferrari-mies: voitko kuvitella Noalen ja GES Ferrarin välisen teknisen kumppanuussopimuksen viehätyksen? Nykyään vain KTM:llä ei ole yhteyksiä autoteollisuuteen, mutta se voisi hyvin hyödyntää markkinoilla olevia resursseja.
Paljonko kustannukset nousisivat?
Lisäys nykyiseen tekniikkaan on loogista. Hybridi MotoGP voisi maksaa 10–15 % enemmän materiaaliluettelon perusteella. Mutta voisimme kompensoida vähentämällä käytettävissä olevien yksiköiden määrää neljään kauden aikana nykyisen seitsemän yksikön sijaan.
Onko hybridi uskottava maantiepyörissä?
Jos kulutuksen vähentämistä ja ennen kaikkea päästöjä koskevat määräykset tiukentuisivat vieläkin nykyistä tiukemmin, hybridi voisi olla tie eteenpäin. PMG-invertteri-akkujärjestelmän käyttäminen maantiemaxissa olisi varmasti monimutkaista ja kallista, ja lisäksi se on vielä pidempi prosessi kuin kilpa-ajo. Siksi kehitys-, testaus- ja homologointiajat huomioon ottaen kestää vähintään kuudesta kahdeksaan vuotta nähdä hybridi-Superbike radalla säännöstenmukaisesta julkaisusta lähtien.
Avauskuva: invertteri, jonka on suunnitellut Pulse (Rovereto), moottoriurheilun prototyyppien soveltamiseen erikoistunut yritys
Jonathan Rean upea elämäkerta: ”In Testa” saatavilla Amazonista