Die nachhaltige Hybrid-Zukunft in der Rallye-WM

Neue Plug-in-Hybrid-betriebene Rally1-Fahrzeuge, 100 Prozent fossiler Kraftstoff, nachhaltige Energieversorgung und sicherere Spaceframe-Chassis sind Teil des Engagements der Fédération Internationale de l’Automobile (FIA) und des WRC Promoters für eine grünere Zukunft.

Die wichtigsten Änderungen, einige der größten und weitreichendsten in der fast halben Jahrhundertgeschichte der Meisterschaft, sind:

WRC-Spitzenklasse Rally1 wird ab 2022 mit Hybridtechnologie angetrieben. Gemäß der PurposeDriven-Strategie der FIA schreibt die WRC ab der Saison 2022 Hybridtechnologie für die höchste Rally1-Klasse der Serie vor. Alle Hersteller aus der Weltspitze des Rallyesports haben sich auf eine gemeinsame Hybrideinheit von Compact Dynamics geeinigt. Das in Starnberg ansässige Unternehmen beliefert auch andere Spitzenrennserien wie die Formel 1, Le Mans Prototype Class 1 und die Formel E mit Hybridkomponenten.

Mit einem Gewicht von 84 kg beherbergt das leistungsstarke P3-Topologie-Hybridsystem von Compact Dynamics eine Motor-Generator-Einheit (MGU), eine Steuereinheit und eine Batterie in einem kompakten Gehäuse und bietet so maximale Leistungsdichte. Die Batterie für das Hybridsystem liefert der Compact Dynamics-Partner Kreisel Electric aus Österreich. Die Einheit besteht aus einem 3,9 kWh-Akkupack, der mit der MGU gekoppelt ist und 100 kW (134 PS) Leistung und 180 Nm Drehmoment beim Beschleunigen liefert. Beim Bremsen und Ausrollen gewinnt das System normalerweise verlorene Energie zurück und speichert sie in der Batterie. Bei Bedarf kann die Batterie auch in Betriebspausen über eine externe Stromversorgung (Plug-in-Hybrid) aufgeladen werden. Das Aufladen von 20 auf 80 Prozent dauert mit den dedizierten Einheiten etwa 20 Minuten. Die mit bis zu 12.000 U/min arbeitende MGU, die mit bis zu 750 Volt arbeitende Batterie und das Wechselrichter-Steuergerät sind in einem Kohlefasergehäuse versiegelt, um bei einem Unfall möglichen Kräften und Stößen standzuhalten. Das Gerät ist so ausgelegt, dass es einem Aufprall von 70 G standhält.

Es verfügt über ein eigenes, vom Bordnetz des Fahrzeugs unabhängiges Warnlichtsystem. Wenn das Licht grün ist, funktioniert das System normal. Ein rotes Licht signalisiert einen möglichen Systemfehler und es muss darauf geachtet werden, das System zu überprüfen. Ein Auskupplungssystem ist ebenfalls installiert. Ein Problem mit der Hybrideinheit wird das Rally1-Auto nicht stoppen.

Die Leistung des MGU wird zusätzlich zum 1,6-Liter-Turbo-Benziner genutzt. Der Verbrennungsmotor (ICE) ist ein Überbleibsel der bestehenden World Rally Cars und leistet rund 280 kW (380 PS). Die Hybrideinheit ist mit der Kardanwelle und damit mit dem Allradantrieb verbunden. Die Strategie zur Nutzung der elektrischen Energie muss im Motorsteuergerät (ECU) implementiert werden. Der Fahrer wird nicht die Möglichkeit haben, die Mehrleistung manuell zu aktivieren, beispielsweise über ein Push-to-Pass-System. Den Teams wird eine Reihe von Strategien angeboten, um die zusätzliche Leistung in jeder Phase durch Softwareprogramme zu nutzen. Das einzigartige Rally1-Hybridsystem verfügt über drei Hauptmodi:

Vollelektrischer Modus

Im vollelektrischen Modus haben Rally1-Fahrzeuge je nach Straßenzustand bis zu 20 km volle elektrische Reichweite (basierend auf dem WLTC-Straßenfahrzeugzyklus). Die Leistung ist auf 50 Prozent begrenzt, um die Batterielebensdauer zu verlängern. Der vollelektrische Modus wird den Teams auf allen Straßenabschnitten zur Verfügung stehen, wenn sie ihn verwenden. Darüber hinaus wird es im Roadbook spezielle Passagen geben, in denen Teams den vollelektrischen Modus verwenden müssen, zum Beispiel rund um den Servicepark und möglicherweise andere bebaute Gebiete.

Verwendung auf einer Prüfung

Zu Beginn jeder Wertungsprüfung einer WRC-Veranstaltung steht die volle Leistung des Hybridsystems zur Verfügung, um etwa die ersten 10 Sekunden lang 1000 Kilojoule Energie freizusetzen, um den Benzinmotor zu unterstützen, oder bis der Fahrer den Gashebel loslässt oder die Bremse. Während einer Wertungsprüfung können Teams und Fahrer bis zu drei personalisierte Token erstellen, um zu entscheiden, wie die 100-kW-Hybridleistung eingesetzt wird. Diese Kennfelder basieren nur auf Fahrereingaben (Gaspedal und Bremse). Sie ermöglichen eine auf den Fahrstil und die Straßenverhältnisse abgestimmte Energiefreisetzung.

Die bei jedem Drücken des Gashebels freigesetzte Leistung wird durch die Länge der Stufe und den Ladezustand (SOC) der Batterie bestimmt. Eine kurze Etappe und eine volle Batterie bedeuten beispielsweise, dass die elektrische Leistung bei jeder Gasbetätigung länger geliefert werden kann. Eine lange Stufe bedeutet, dass bei jeder Drosselung weniger Energie zur Verfügung steht.

Die Hybrideinheit gewinnt beim Loslassen des Gaspedals und beim Bremsen automatisch Strom zurück (Regenerationsphase oder Regeneration). Die MGU bremst das Auto zusätzlich ab und lädt die Batterie. Um den Hybrid-Boost wieder zu verwenden, müssen die Fahrer genügend Regenerationsenergie akkumulieren, um eine sogenannte «gültige Regeneration» zu erzeugen. Nach jeder gültigen Regenerierung und dem nächsten Mal, wenn die Fahrer das Gaspedal drücken, steht ihnen elektrische Leistung zur Verfügung, abhängig von den Parametern, die durch ihre Wahl der Karte ausgewählt wurden.

Auch für die Regenerationsphasen können Fahrer bis zu drei Token erstellen. Dies bietet die Möglichkeit, individuell anzupassen, wie und wann die Regeneration genutzt wird, da dies die gleiche Wirkung hat wie die Motorbremsung des Fahrzeugs. Die Rekuperation durch Bremsen ist auf 30kW begrenzt, egal wie stark ein Fahrer bremst. Die beim Beschleunigen verfügbare Leistung beträgt 100 kW, sodass sich die Batterieleistung über die Länge einer Stufe erschöpft. Die Hybrideinheit wird entsprechend jeder einzelnen Etappendistanz in Kilometern vorprogrammiert und verwaltet die verfügbare Stromdauer, um sicherzustellen, dass während der gesamten Etappe Strom verfügbar ist.

Das interne Managementsystem der Einheit steuert die individuellen Token des Fahrers und verwaltet die Sicherheitselemente. Wenn mechanische Probleme auftreten, zum Beispiel ein Anstieg der Batteriezellentemperatur oder eine Überdrehzahl der MGU, kompensiert das Gerät und speichert das Problem im Datenaufzeichnungsgerät. Es wird auch eine Vorwarnung an das technische Team senden.

Die zukünftigen Rally1-Autos werden nicht nur die Hybrid-Power im harten WRC-Umfeld auf die Probe stellen, sondern auch beweisen, dass diese Technologie in der Lage ist, eine aufregende Leistung zu erbringen. Darüber hinaus können die neuen Rally1-Fahrzeuge Teile von Verbindungsstrecken, beispielsweise den Servicepark oder geschlossene Ortschaften, ausschließlich mit sauberem Strom befahren.

WRC-Veranstaltungen zur Nutzung fossilfreier Brennstoffe in der Zukunft

Ab 2022 wird bei Veranstaltungen der FIA Rallye-Weltmeisterschaft ein kohlenwasserstofffreier Kraftstoff auf Kohlenwasserstoffbasis verwendet. Mit der Entscheidung, erneuerbare Kraftstoffe von P1 Racing Fuels zu verwenden, schlägt die WRC ein neues Kapitel auf dem Weg des Rallyesports in eine klimaneutrale Zukunft auf.

Die WRC reduziert die CO2-Emissionen im Einklang mit den Zielen des Pariser Abkommens. Der FIA- und WRC-Promoter kann die Einführung der Hybridtechnologie für die Rally1 auch durch einen Kraftstoff ergänzen, der erneuerbare Materialien verwendet, um die Netto-CO2-Emissionen zu reduzieren.

Durch die Mischung synthetischer und biologisch abbaubarer Elemente produziert P1 Racing Fuels einen Kraftstoff, der zu 100 Prozent nachhaltig ist. Der hochmoderne Hochleistungskraftstoff wird alle Qualitätsstandards für Rennkraftstoffe erfüllen und auch die Anforderungen der Automobilhersteller an Straßenkraftstoff erfüllen.

Biokraftstoffe werden aus biologischen Abfällen, die beispielsweise aus der Landwirtschaft stammen, hergestellt. Synthetische Kraftstoffe, auch Power-to-Liquid oder E-Fuels als Abkürzung für «mit Strom produziert» genannt, werden von Grund auf neu hergestellt, hauptsächlich unter Verwendung von Wasserstoff und Kohlenstoff.

Wasserstoff entsteht durch Aufspaltung von Wasser (chemisch H₂O) in seine atomaren Bestandteile Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂) mittels elektrischer Energie, vorzugsweise aus erneuerbaren Quellen wie Wind- oder Wasserkraft.

Der Kohlenstoffanteil kann aus verschmutzter Luft, beispielsweise in Emissionen von Industrieanlagen, gewonnen werden. Als positiver Nebeneffekt wird bei der Produktion von E-Fuels für die WRC Kohlenstoff aus der Luft entfernt und wieder verwendet.