KERS (Kinetic Energy Recovery System)

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    Con l’acronimo KERS, Kinetic Energy Recovery System (in italiano “sistema di recupero dell’energia cinetica”) si indica un dispositivo ibrido elettromeccanico capace di recuperare parte dell’energia cinetica, che si trasforma in calore, sviluppato da un veicolo durante la fase di frenata (che altrimenti verrebbe dissipato irreversibilmente) e a trasformarla in energia meccanica o elettrica, accumulabile e nuovamente spendibile per la trazione del veicolo o per l’alimentazione dei suoi dispositivi elettrici; garantendo così prestazioni del motore più performanti a fronte di un minor consumo di carburante, con conseguente diminuzione di emissione di anidride carbonica.

    La Magneti Marelli ha sviluppato, a partire dal campionato 2009 di Formula1, una tecnologia innovativa ed allo stesso tempo compatta ed efficiente nell’ambito del recupero di energia, che si è ulteriormente evoluta nel 2014 prendendo il nome di ERS (energy recovery system): che associa al recupero dell’energia cinetica della frenata anche il recupero dell’energia derivante dai gas di scarico, finalizzati entrambi ad alimentare il dispositivo moto-generatore collegato all’albero motore.

    Caratteristiche della tecnologia KERS by Magneti Marelli

    La sfida tecnologica principale che Magneti Marelli ha dovuto affrontare, nella realizzazione del sistema KERS, è stata quella di sviluppare un sistema leggero e di dimensioni ridotte ad altissima densità di potenza (intorno a 20 kW/kg) con una compattezza dai valori altrettanto elevati (il peso complessivo è di 4 kg per litro di volume), rendendolo adatto ad un ambiente estremo in termini di temperature e vibrazioni, armonizzando caratteristiche e bisogni tecnici contrastanti.

    Magneti Marelli ha progettato, sviluppato e realizzato i seguenti componenti per il sistema KERS:

    • il moto-generatore: il cuore del sistema che trasforma energia cinetica in energia elettrica e viceversa, del peso di circa 5 kg che raggiunge livelli di efficienza del 95-97%;
    • il sistema elettronico di conversione dell’energia (centralina/inverter) che controlla e gestisce i flussi di energia dalla batteria al motore endotermico e viceversa, racchiudendo il tutto in una scatola di circa 2 litri in dimensione, e più leggera di 3 kg, circuiti di alta potenza, circuiti digitali a bassa potenza e microprocessori, in un ambiente con correnti fino a 500 volt e 1000 ampere;
    • il sistema di monitoraggio e controllo delle batterie.

    Principio di funzionamento del KERS

    Il KERS viene collegato direttamente all’albero motore attraverso un dispositivo moto-generatore (cioè in grado sia di sviluppare il moto che di trasformarlo in energia), che, in frenata, mosso dall’albero stesso, trasforma l’energia cinetica in corrente elettrica (grazie all’interazione fra le parti fisse degli statori e le parti mobili dei rotori). L’energia così prodotta viene smistata attraverso la centralina elettronica di controllo ed immagazzinata in un accumulatore agli ioni di litio.

    A questo punto l’energia immagazzinata in frenata è sempre a disposizione del pilota, che può decidere di riutilizzarla strategicamente quando crede sia opportuno, dando così una sovralimentazione di potenza che alleggerisce il carico di lavoro del motore endotermico. In questo caso il dispositivo moto-generatore ruota in senso inverso, raggiungendo anche i 40.000 giri, esercitando una coppia sull’albero motore.