EBM-Papst Aufsatzkühlsysteme sollen Mercedes-Rennstall bei der Formel 1 beflügeln

Autor / Redakteur: Stéphane Itasse / Sariana Kunze

Der Ventilatorenspezialist EBM-Papst hat Aufsatzkühlsysteme für den Formel-1-Rennstall Mercedes AMG Petronas entwickelt. Hintergrund sind neue Reglements der Rennserie, die den Benzinverbrauch einschränken und eine effiziente Fahrweise bevorzugen, wie das Mulfinger Unternehmen am Mittwoch mitteilt.

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EBM-Papst-Ventilatoren sorgen für energieeffiziente Kühlung bei Mercedes AMG Petronas, dem Formel-1-Team von Nico Rosberg und Lewis Hamilton.
EBM-Papst-Ventilatoren sorgen für energieeffiziente Kühlung bei Mercedes AMG Petronas, dem Formel-1-Team von Nico Rosberg und Lewis Hamilton.
(Bild: EBM-Papst)

Die Formel 1 erlebt in der Saison 2014 die größte technische Revolution hinsichtlich Effizienz seit ihrem Debüt im Jahr 1950, wie EBM-Papst weiter mitteilt. Dies habe den Mulfinger Hersteller von Ventilatoren und Motoren, dazu bewogen, eine Partnerschaft mit dem Mercedes-AMG-Petronas-Formel1-Team einzugehen.

Aufsatzkühlungssysteme für Mercedes AMG Petronas entwickelt

Das Familienunternehmen hat nach eigenen Angaben Aufsatzkühlungsysteme für die F1-W05-Rennwagen von Mercedes AMG Petronas entwickelt. Außerdem arbeite man mit dem Team zusammen, um das Arbeitsumfeld in den Boxen bei jedem Grand Prix durch spezialgefertigte Kühlungs- und Wärmeabzugslösungen zu verbessern, die im weiteren Verlauf der Saison 2014 zum Einsatz kommen sollen. Dies soll sich besonders bei Rennen wie in Singapur auszahlen, wo klimatisch schwierige Verhältnisse vorherrschen.

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Mercedes AMG Petronas und EBM-Papst werden bei zukünftigen Projekten auch Hand in Hand arbeiten, um die Energieeffizienz der Teameinrichtungen in Brackley zu verbessern, wie es heißt. Gleichzeitig werde es technische Arbeitsgruppen geben, um Expertisen und bewährte Verfahren für Computational Fluid Dynamics (CFD), Turbinentechnik und Energieeffizienz auszutauschen.

Effizienzanforderungen bringen EBM-Papst zur Formel 1

Durch die neue Partnerschaft mit Mercedes AMG Petronas wird EBM-Papst nach eigenen Angaben der erste große Partner, der als unmittelbare Folge des neuen, auf Effizienz basierenden Reglements ab der Saison 2014 in die Formel 1 einsteigt.

Das Unternehmen sei für seine herausragenden Errungenschaften auf dem Gebiet der Nachhaltigkeit ausgezeichnet worden und Gewinner des Deutschen Nachhaltigkeitspreises 2013 in der Kategorie „Deutschlands nachhaltigste Unternehmen“. Diese Prinzipien bildeten die Wurzeln der neuen Formel-1-Ära. Die Automobilindustrie strebe stets danach, aus weniger mehr zu machen. Somit würden Effizienz und Hybridtechniken immer relevanter.

Die Formel 1 ist laut Mitteilung die Königsklasse der Automobiltechnik und Performance. Aus diesem Grund spiele sie eine entscheidende Rolle dabei, diese Techniken voranzutreiben. Für Mercedes AMG Petronas habe diese Philosophie und deren Relevanz für den Straßenverkehr eine besondere Bedeutung.

Luftstrom mit neuem Aufsatzkühlsystem um 518 Prozent verbessert

Das neu entwickelte Aufsatzkühlsystem sei für die Kühler auf den Seitenkästen sowie den Überrollbügel der F1 W05 Rennwagen optimiert worden. Diese Systeme kämen bei allen Formel-1-Grands-Prix zum Einsatz, wenn das Auto in der Startaufstellung oder der Box ist: Die Umgebungstemperaturen bei einem Formel 1-Rennen könnten bis zu 40 °C erreichen. Am Auto könnten die Temperaturen auf bis zu 75 °C steigen und die Arbeitstemperatur der Kühler in den Seitenkästen könne über 120 °C betragen.

Um die optimale Performance für die Autos zu erzielen, setzt EBM-Papst nach eigenen Angaben seine neueste Lüftertechnik ein. In der Startaufstellung und dem Parc Fermé würden die Seitenkästen und der Überrollbügel mit den neuen S-Force- Axialventilatoren (4114N/2H8P) gekühlt, deren Leistungskurve den hohen Gegendruck-Charakteristiken des Mercedes-Systems entsprächen. Dies verbessere den Luftstrom um 518 %. Damit erfülle es die Anforderungen an ein kleines und portables, aber leistungsstarkes System.

In der Box werden die Seitenkästen und der Überrollbügel mit einer größeren Radialventilator-Lösung gekühlt, die nur minimale Geräuschentwicklung verursacht und deren Schaufeln vorwärts gekrümmt sind. In diesem Zuge wurden der Motor und das Laufrad in ein maßgeschneidertes Spiralgehäuse integriert, das perfekt auf das Auto passt und dadurch maximale Performance und eine geringe Geräuschentwicklung innerhalb der Box ermöglicht.

EBM-Papst entwickelt zusätzlich Wärmeabzugs- und Kühlungssystem für die Box

Zudem habe EBM-Papst ein Wärmeabzugs- und Kühlungssystem für die Box entwickelt, das im Verlauf der Formel 1-Saison 2014 zum Einsatz kommen soll. Bei Rennen wie in Singapur werden dort Temperaturen bis zu 45 °C gemessen. Die Technik von EBM-Papst soll sicherstellen, dass das Team sowie dessen Fahrer und Gäste in der Box die bestmöglichen Bedingungen vorfinden werden.

Außerdem sollen 2015 Ingenieure von EBM-Papst weitere Kühlungssysteme für das Mercedes-AMG-Petronas-Operations-Centre in Brackley, Großbritannien entwickeln und umsetzen. Dadurch werde das Team den Stromverbrauch und die CO2-Emissionen reduzieren und gleichzeitig die Umwelt-Zielsetzungen der Norm ISO 14.001 stützen.

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Obwohl die Veränderungen durch die neuen Reglements zur Saison 2014 wahrscheinlich die umfangreichsten in der Geschichte der Formel 1 sind, handelt es sich keinesfalls um den ersten großen Umbruch innerhalb des Sports, wie EBM-Papst mitteilt. Seit Jahrzehnten loteten die Ingenieure die Grenzen der Performance aus. Sie holten das Maximum aus der Technik heraus und erforschten Entwicklungsmöglichkeiten auf der Suche nach der automobilen Perfektion.

Ziel sei es, mit den Werken in die Annalen der Motorsportgeschichte einzugehen. Die immer komplexeren Regelwerke erforderten immer neue Innovationen, um sich an die sportlichen und technischen Anforderungen anzupassen.

Die Revolution des Jahres 2014 hat jedoch geringfügig andere Wurzeln, denn das neue Reglement wurde geschrieben, um neue Techniken anzukurbeln, nicht um diese einzuschränken, wie es heißt. Die Formel 1 sei die Königsklasse der Automobiltechnik und Performance. Aus diesem Grund spiele sie eine entscheidende Rolle dabei, um Effizienz und Hybridtechniken voranzutreiben.

Effizienzanforderungen definieren die Formel 1 neu

In der Vergangenheit mag der Begriff Effizienz nicht mit den Prinzipien der Formel 1 vereinbar gewesen sein: Er stellte einen konservativen Kontrast zum Vollgas-Image des Sports dar, wie der Ventilatorenhersteller berichtet. Im Jahr 2014 habe sich diese Wahrnehmung jedoch grundlegend verändert. Heute bedeute Effizienz zugleich Performance.

Die Leistung eines Saugmotors werde durch die Menge an Luft definiert, die angesaugt werden kann. Die Performance der V6-Hybrid-Turbo-Power-Unit werde hingegen durch die verfügbare Spritmenge bestimmt. Jener Fahrer, der am meisten Performance aus den verfügbaren 100 kg an Benzinenergie herausholen könne – mit anderen Worten also die beste Umwandlungseffizienz erziele –, werde einen Leistungsvorteil haben. Je effizienter die Power Unit die Benzinenergie in kinetische Energie umwandle, desto stärker werde dieser Vorteil ausfallen.

Die Effizienz zähle schon seit langer Zeit zu den wichtigsten Entwicklungsbereichen in der Formel 1. In der Vergangenheit war die Benzinmenge nicht eingeschränkt, weshalb der Vorteil darin lag, Gewicht zu sparen, wie es heißt. Einfach gesagt: Je weniger Benzin man im Tank hatte, desto leichter und schneller war das Auto, insbesondere am Start des Rennens.

Eingeschränkte Benzinmenge fordert Ingenieure in der Formel 1 heraus

In der Saison 2014 sei die Benzinmenge für das Rennen auf 100 kg festgelegt. Im Vorjahr habe die übliche Rennspritmenge noch bei rund 150 kg gelegen. Um die gleiche Renndistanz mit einer ähnlichen Geschwindigkeit absolvieren zu können, müsse die Power Unit 30 % effizienter werden – eine Herausforderung, die ganz besondere Technik erfordere.

Ein Teil des Effizienzgewinns werde mit dem V6-Verbrennungsmotor erzielt. Dieser sei ein kleinerer Motor mit geringerem Hubraum, der mit niedrigeren Umdrehungen als sein Vorgänger genutzt werde. Die Leistungsabgabe und damit die Effizienz würden von einem Turbolader verstärkt. Auf diese Weise könne zusätzliche Leistung aus der gleichen Menge an Benzinenergie gewonnen werden.

Die wirklich clevere Idee hinter dem Ganzen sei jedoch das ERS-Hybridsystem. In der Saison 2014 gebe es bis zu sieben verschiedene Wege, um die Energie innerhalb des Autos zurückzugewinnen. Das Ziel laute: Es soll die gleiche Leistung von rund 750 PS erreicht werden, allerdings mit einem Drittel weniger Benzinverbrauch.

Dabei gebe es Gebiete mit vertrauter Technik (Bohrung, Kurbelwellenmittelinie, und andere) sowie technische Freiheiten in jenen Bereichen, die Fortschritte bei der Gesamteffizienz ermöglichen. Diese Formel soll Innovationen ankurbeln und Hochtechnologien entwickeln, die letztlich eine Bedeutung für den Straßenverkehr haben können, wie es in der Mitteilung heißt.

Schwerere Motoren machen Mindestgewicht in der Formel 1 schwieriger erreichbar

Natürlich spiele das Gewicht eine entscheidende Rolle bei der Performance. Das neue Reglement schreibe ein Mindestgewicht von 691 kg für das Auto vor, nach 642 kg in der Saison 2013. Dieses Gewicht sei nun jedoch viel schwieriger zu erreichen. Die Power Unit müsse ein Mindestgewicht von 145 kg erreichen. Die Kühlungsbedürfnisse des Turboladers und der Hybridsysteme vergrößerten diese Herausforderung zusätzlich.

Aber auch aus aerodynamischer Sicht seien die Innovationen bis an ihre Grenzen ausgelotet worden. Grundsätzlich gebe es zwei Schlüsselelemente für ein schnelles Formel-1-Auto: Die größtmögliche Leistung, um auf den Geraden zu beschleunigen, sowie eine gute mechanische und aerodynamische Performance, um schnell durch die Kurven fahren zu können. Das Reglement für die Saison 2014 bringe eine Reihe neuer Herausforderungen mit sich, die sich nicht nur in den offensichtlicheren Bereichen des Autos niederschlagen, sondern vor allem bei der Kompaktheit.

Die Integration der Power Unit und der damit verbundenen Systeme in das Chassis sei von außen nicht sichtbar, stelle die Teams aber vor eine große aerodynamische Herausforderung. Die Power Unit selbst habe eine gänzlich andere Form als ihr Vorgänger. Hinzu kämen weitere Hybridsysteme, ein komplexes Auspuffsystem samt eines Ladeluftkühlers, der für das Aufladungssystem benötigt werde.

Kühlung auch für Performanz und Effizienz der Formel-1-Rennwagen wichtig

All diese Faktoren trügen zu den Kühlungsanforderungen des Autos bei. Der richtige Umgang mit der Hitze sei nicht nur für die Integrität des Autos wichtig, sondern auch für die Performance und Effizienz. Hierbei gebe es zwei entgegengesetzt wirkende Einflüsse: Der eine soll sicherstellen, dass diese Komponenten innerhalb des optimalen Temperaturfensters arbeiten, der andere soll dafür sorgen, dass die damit verbundenen Kühlsysteme die aerodynamische Effizienz des Fahrzeugs nicht beeinträchtigen.

Automobilindustrie will von schärferen Regelungen der Formel 1 profitieren

Die Formel 1 stelle in der Saison 2014 eine Reihe neuer Herausforderungen an die Designer, Ingenieure, Fahrer und Zuschauer. Wie schon in vergangenen Generationen des Sports förderten neue Regeln Innovationen und präsentieren damit neue Spitzentechnologien in der Formel 1. Die zusätzliche Spannung kommt dabei aber nicht nur den Zuschauern zugute, sondern auch der Automobilindustrie im Allgemeinen, wie EBM-Papst mitteilt. So auch in der aktuellen Phase eines Evolutionsprozesses, der die Formel 1 an der Spitze gegenwärtiger Technik positioniere. In der Saison 2014 kehre der Motor sprichwörtlich zurück in den Begriff Motorsport.

Mercedes-Benz Motorsportchef Toto Wolff sagte: „Die Formel 1 ist die Königsklasse der automobilen Innovation. Als solche ist es ihre Pflicht, die Grenzen der Technologien auszuloten. Das neue Reglement treibt diese Innovationen nicht nur voran, sondern führt den Sport auch in die Richtung, in die sich die Automobilindustrie entwickelt. Unsere Partnerschaft mit EBM-Papst versorgt das Team nicht nur mit den bestmöglichen Lösungen, um unsere Rennwagen einzusetzen, sie zeigt auch die Bedeutung von neuen und innovativen Technologien innerhalb unseres Sports. Dass wir einen neuen Partner in unmittelbarer Folge des neuen Reglements für 2014 begrüßen dürfen, ist der beste Beweis dafür, dass wir auf dem richtigen Weg sind. Unsere Forschungen und Entwicklungen für die Rennstrecke sind nun mit steigender Relevanz nicht nur für unsere Aktivitäten auf dem Gebiet der Straßenfahrzeuge wichtig, sondern auch für ein breiteres Feld an Technologien.“

Rainer Hundsdörfer, CEO von EBM-Papst, sagte: „Wir freuen uns darüber, dass Mercedes AMG Petronas sich für unsere nachhaltige Technologie interessiert und wir bei der Neuausrichtung der Formel 1 mit dabei sein dürfen. Für uns ist dieses Engagement eine Investition in die Zukunft. Gerade auf dem Gebiet der aerodynamischen Effizienz gehört Mercedes AMG Petronas zur weltweiten Spitzenklasse. Ich bin zuversichtlich, dass wir gemeinsam von dieser Partnerschaft profitieren werden.“

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