W świecie motoryzacji elektrycznej Formuła E często postrzegana jest jako wyścigowa dyscyplina, w której pojazdy elektryczne osiągają imponujące prędkości. Jednak to, co dzieje się poza profesjonalnym torze wyścigowym, przewyższa nawet możliwości tych samochodów. We wrześniu 2025 roku chiński producent BYD zaprezentował model Yangwang U9 Xtreme, który nie tylko pobił rekord prędkości wśród samochodów elektrycznych przeznaczonych do ruchu drogowego, ale także został najszybszym samochodem produkcyjnym, niezależnie od napędu. Ten imponujący pojazd osiągnął prędkość 496,22 km/h (308,34 mph), demonstrując olbrzymi postęp w technologii elektrycznej motoryzacji. Choć eksperymentalne pojazdy, takie jak Venturi Buckeye Bullet 3 z Uniwersytetu Stanu Ohio, wykazują jeszcze większe prędkości (światowy rekord dwukierunkowej średniej prędkości maksymalnej wynoszącej 549,4 km/h, czyli 341,4 mph), to inżynierowie Formuły E opracowali szereg zaawansowanych rozwiązań, aby maksymalnie wykorzystać potencjał baterii i podnieść wydajność pojazdów. Doświadczenia zdobywane w Formule E znajdują coraz szersze zastosowanie w pojazdach elektrycznych na drogach, przyczyniając się do rozwoju tej rewolucyjnej technologii i redukcji globalnych emisji gazów cieplarnianych.
Serce Formuły E: Baterie i ich wyzwania
Podstawą każdego pojazdu Formuły E, podobnie jak większości pojazdów elektrycznych, są baterie. Jak wyjaśnia Douglas Campling, generalny menedżer motorsportu w Fortescue Zero, "bateria w Twoim pilocie do telewizora wykorzystuje tę samą podstawową reakcję chemiczną, co baterie w samochodach drogowych i wyścigowych." Baterie, niezależnie od zastosowania, składają się z dwóch głównych elementów: katody i anody. Podczas przechowywania energii katoda i anoda są od siebie oddzielone. W momencie użytkowania następuje połączenie tych elementów w obwód, a elektrony przepływają z anody do katody, generując energię, która napędza urządzenie – od smartfona po samochód wyścigowy.
Jednak zaprojektowanie baterii, która zapewni wystarczającą moc do napędzenia samochodu wyścigowego na pełnej prędkości i utrzymania jej przez cały wyścig, stanowi ogromne wyzwanie. Na początku działalności Formuły E nie udało się osiągnąć zadowalającego zasięgu baterii. "W pierwszych sezonach, ze względu na ograniczony zasięg, kierowcy byli zmuszeni do wymiany samochodów w trakcie wyścigu," wspomina Beth Paretta, wiceprezes ds. sportu w Formule E. Obecnie, dzięki postępowi technologicznemu, kierowcy mogą ukończyć wyścig w samochodzie, z którego wystartowali. Wynika to głównie z faktu, że nowsze baterie magazynują znacznie więcej energii elektrycznej niż ich starsze odpowiedniki. Obecnie baterie w samochodach Formuły E pozwalają na zapas około 52 kilowatogodzin (kWh) energii, co wystarczy do zasilania lodówki‑zamrażarki niemal przez dwa miesiące. Jednak nawet ten imponujący zapas energii może okazać się niewystarczający. Podczas wyścigu zużycie energii może sięgnąć nawet 90 kWh.
Moc i elastyczność: parametry baterii
Bateria w Formule E może dostarczyć i przyjąć energię o mocy 600 kilowatów, co odpowiada nieco ponad 800 koniom mechanicznym. W porównaniu, bateria w samochodzie Toyota Prius radzi sobie z mocą niższą o ponad połowę. Kluczową rolę odgrywa również tzw. współczynnik C (C‑rate). Mierzy on szybkość, z jaką bateria może się rozładowywać w odniesieniu do jej pojemności. "Współczynnik C dla ogniw, których używamy w baterii Formuły E, jest niezwykle wysoki," podkreśla Campling, co umożliwia szybkie ładowanie i rozładowanie.
Realizacja tych zaawansowanych parametrów wymaga połączenia dużej liczby ogniw bateryjnych w jedną całość. Każde ogniwo ma rozmiar zbliżony do formatu A5 i jest układane w moduły liczące setki sztuk. Pomiędzy każdym ogniwem znajduje się płyta chłodząca. Dodatkowo moduły połączone są elementami konstrukcyjnymi, które zapewniają stabilność i sztywność całej konstrukcji baterii, a także samego podwozia samochodu. "Podwozie samo w sobie nie przeszłoby testu ściskającego i testu sztywności skręcającej, które są wymagane dla jego własnej wydajności," dodaje Campling. Wykorzystanie baterii do wzmocnienia konstrukcji pozwala oszczędzić na wadze.
Triki inżynierskie: regeneracja i szybkie ładowanie
Mimo wszystko, nawet z takim zapasem energii, sytuacja w Formule E nadal jest napięta. "Kiedy samochód rozpoczyna wyścig, ma jedynie 65 % mocy, potrzebnej do jego ukończenia," przyznaje Paretta. Aby temu zapobiec, inżynierowie opracowali dwa kluczowe rozwiązania.
Pierwszym z nich jest regeneracja energii podczas hamowania. Jak tłumaczy Campling, "silniki na osi przedniej i tylnej przechodzą w tryb generatora," co oznacza, że to koła napędzają silnik, a nie odwrotnie, umożliwiając jego doładowanie. Oznacza to, że tylna oś nie posiada tradycyjnych hamulców ciernych, które są źródłem zanieczyszczeń pyłowych. Eliminacja tych hamulców nie tylko redukuje zanieczyszczenie powietrza, ale także pozwala na generowanie energii do zasilania samochodu. W celu maksymalizacji efektywności regeneracji na trasach Formuły E często dodaje się zakręty lub nawet chicanes. "Musimy upewnić się, że występuje wystarczająca liczba miejsc do hamowania, ponieważ chcemy, aby kierowcy mogli na nich zregenerować energię," podkreśla Paretta.
Drugim rozwiązaniem, wprowadzonym w najnowszym sezonie, jest szybkie ładowanie baterii w trakcie wyścigu. Technologia Pit Boost, opracowana przez Fortescue Zero, pozwala na ładowanie baterii w niezwykle szybkim tempie. Samochody zatrzymują się w alei serwisowej, gdzie podłączane są do ładowarki i otrzymują 3,85 kWh energii w 30 sekund. Proces ładowania odbywa się z mocą 600 kW, co jest ponad czterokrotnie większe niż możliwości najszybszych komercyjnie dostępnych ładowarek. Ma to na celu wprowadzenie elementu strategicznego do wyścigów – kiedy kierowca powinien dotrzeć do alei serwisowej na doładowanie. W końcowych fazach wyścigu na ekranach telewizyjnych wyświetlana jest ilość energii pozostałej w samochodzie, co buduje napięcie i oczekiwanie na ewentualny brak mocy.
Przyszłość motoryzacji: technologia Formuły E na drogach
Technologia szybkiego ładowania może mieć rewolucyjny wpływ nie tylko na Formułę E, ale również na elektryczną motoryzację powszechną. Jak zauważa Campling, "zasięg pojazdów elektrycznych poprawił się na tyle, że lęk o zasięg właściwie zniknął." Na jego miejsce pojawił się lęk o możliwość szybkiego i łatwego ładowania. "Czy uda się znaleźć dostępną ładowarkę, kiedy i gdzie jej potrzebujesz, i jak długo będziemy musieli na nią czekać?" Jednym z rozwiązań jest oczywiście zwiększenie liczby ładowarek, ale dla producentów samochodów kluczowe jest również przyspieszenie procesu ładowania. "Mogą się chwalić, że ich samochody ładują się szybciej niż konkurencja."
Wiele innowacji opracowanych dla Formuły E może znaleźć zastosowanie w samochodach drogowych i hybrydach. Na przykład Fortescue Zero opracowało system zarządzania baterią o nazwie Elysia, który wykorzystuje czujniki i oprogramowanie do wykrywania usterek i poprawy wydajności. System ten jest zintegrowany z pojazdami Jaguar Land Rover, co pozwala na poprawę parametrów, takich jak szybsze ładowanie. Historia pokazuje, że technologie rozwinięte w wyścigach, takie jak lusterka wsteczne i systemy ABS, zostały później zaadaptowane w samochodach seryjnych. "Tor wyścigowy to laboratorium i zawsze nim był," podkreśla Paretta. Każdy start samochodów Formuły E w São Paulo niesie ze sobą technologię, która wkrótce pojawi się w naszych samochodach.