AMT.nl - Slimme vliegwiel-hybride beter dan elektrische hybride?

Slimme vliegwiel-hybride beter dan elektrische hybride?

Op een conferentie over autosporttechniek onthullen Xtrac, Flybrid en Torotrak een samen ontwikkeld systeem voor opslag van remenergie. Het heet KERS en is bedoeld om vanaf 2009 in de Formule 1 toegepast te worden. Het is bovendien een veelbelovende techniek voor gewone straatauto’s. Wat is dat, KERS?

Zo zien Xtrac en Torotrak de KERS-opstelling voor zich. Dwars boven de assen van de gewone transmissie ziet u de Torotrak variator. De fletse ‘deegrol’ daarnaast stelt het Flybrid-vliegwiel voor, dat feitelijk niet langwerpig maar schijfvormig is.

De afkorting staat voor Kinetic Energy Recovery System. Aan de basis staat een oud idee, bij snelheid minderen bewegingsenergie opslaan in een vliegwiel. Naar het voorbeeld van een retarder, zoals veel zware bedrijfswagens hebben. Maar dan volledig mechanisch werkend.

Ook voor gewone auto’s
Het bedrijventrio dat KERS ontwikkelde betoogt dat deze puur mechanische energie-opslag veel efficiënter en sneller werkt dan de nu zoveel besproken hybridesystemen. Daarbij wordt remenergie gebruikt om stroom te maken, die naar een accu gaat. Vervolgens wordt bij optrekken die stroom weer uit de accu gehaald, voor een elektromotor die de benzine- of dieselmotor helpt bij het accelereren.
“Door tweemaal energie om te zetten van mechanisch naar elektrisch, heen en terug, kom je niet verder dan 45% rendement. Ons systeem haalt minstens 65%”, zegt Jon Hilton van Flybrid. Ofwel, van de remenergie die het systeem in gaat komt minimaal 65% er weer nuttig uit als (extra) acceleratievermogen.
Vandaar dat Flybrid vast gelooft in deze mechanische hybridisering, ook voor andere dan racewagens.

De trotse ouders van KERS tonen het Flybrid-vliegwiel zelf (links) en de Torotrak-regeling voor in- en uitgaand vermogen. Links Jon Hilton (Flybrid), midden Adrian Moore (technisch directeur Xtrac), rechts Dick Elsy (algemeen directeur Torotrak).

Compact en snel
In het KERS-systeem draagt Flybrid dus het vliegwiel bij. Torotrak is specialist in continu variabele transmissies, met name toroïde-systemen. Daarin wordt vermogen van de ene kegelvormige schijf via rollers naar een andere kegelvormige schijf overgebracht. Door de rollers te verschuiven tussen die schijven, waarbij ook de afstand tussen die schijven aangepast moet worden, krijg je traploos variabele overbrenging.
Die is nodig om vanuit een Xtrac-(race)transmissie het Flybrid-vliegwiel op gang te brengen, of vanaf dat vliegwiel de transmissie aan te drijven. De hele opstelling weegt niet meer dan 25 kg, waarin begrepen een vliegwiel van 5 kg. Het is klein genoeg om in een F1-auto te passen, en reageert in maar 50 milliseconde. In zo weinig tijd krijgt zelfs een F1-rijder niet de rem ingetrapt.

In vacuüm
In 0,05 seconden schakelt KERS naar maximale versnelling van het vliegwiel, zodat volle remwerking ontstaat. Dat vliegwiel wordt op maximaal 64.500 t/min gebracht. Vervolgens kan dat vliegwiel 400 kJ aan energie terugleveren.
Genoeg om een F1-bolide aan 80 pk extra gedurende 6,6 seconde te helpen. Dat maximum per ronde staan de geplande nieuwe F1-regels toe. Het geeft een idee van de behoorlijke hoeveel energie die het vliegwiel kan opnemen. Daar zou je ook in een gewone straatauto heel wat nuttigs mee kunnen.
Een van de toegepaste trucs om in een klein, niet heel zwaar vliegwieltje zoveel energie op te slaan met zo weinig verliezen zit in vacuüm. Het vliegwiel draait in het luchtledige. Dat scheelt in luchtweerstand, dáárom komt het ding zo snel en zo hoog op toeren. Bovendien isoleert vacuüm heel goed geluid, zodat je het razendsnel tollend vliegwiel nauwelijks zult horen.

Beter dan hybride?
Het is natuurlijk een probleem hoe je in vacuüm de kogellagers van de vliegwielas moet smeren. Geheim van de smid hoe Flybrid dat oploste. Er is al een F1-crashtest gedaan, om te zien of het vliegwiel niet uit zijn huis kan breken, met onvoorspelbare gevolgen. Maar het kastje bleef heel, en het vliegwiel draaide onverstoorbaar door.
Flybrid-directeur Hilton geeft aan: “het werkt natuurlijk het best bij vaak stoppen en optrekken, zoals in stadsverkeer. Maar ook op de snelweg wordt ons vliegwiel op toeren gebracht, waar een elektrisch hybridesysteem niet zijn accu’s oplaadt.”
Omdat het mechanisch systeem van Flybrid bovendien veel sneller kan omschakelen van remenergie opslaan naar acceleratievermogen leveren, veel kleiner is, en veel lichter, zou het veel beter zijn dan een elektrische hybride.

Peter Fokker (Redactie Auto & Motor TECHNIEK)