Formel-1-Technik: Das steckt im F1-Boliden

Formel-1-Technik: Das steckt im F1-Boliden
Formel-1-Technik: Das steckt im F1-Boliden

Die meisten Menschen betrachten die Formel 1 als reines Unterhaltungsprodukt. Das ist sie in erster Linie auch. Allerdings fördert die Forschung, die in der Königsklasse des Motorsports betrieben wird, auch Erkenntnisse zutage, von denen andere Bereiche profitieren. Dazu gehören beispielsweise Serienfahrzeuge, aber auch die Kühlsysteme in Supermärkten und die Kommunikation in Krankenhäusern.

Die Formel-1-Technik KERS als Vorreiter für heutige E-Autos

KERS ist die Abkürzung für Kinetic Energy Recovery System. Die Technologie hielt in der Saison 2009 in der Formel 1 Einzug. Die Formel-1-Bremse erzeugt eine Menge Energie, die normalerweise ungenutzt bleibt. Der Sinn von KERS ist es, die Bremsenergie zurückzugewinnen. Das System kann entweder direkt zum Antrieb vom Formel-1-Auto verwendet werden oder die zurückgewonnene Energie in Akkumulatoren speichern.

In der Debütsaison 2009 nutzten nur vier Teams KERS, und zwar:

  • Ferrari

  • McLaren-Mercedes

  • BMW Sauber F1

  • Renault

Sauber und Renault verzichteten nach wenigen Einsätzen auf das System, da es aus ihrer Sicht keine Vorteile brachte. Nachdem sich zur Saison 2010 alle Teams darauf einigten, KERS nicht zu verwenden, war die Technologie 2011 in fast allen Formel-1-Autos verbaut. Inzwischen ist sie ein fester Bestandteil der Boliden. Weil mittlerweile nicht nur kinetische Energie zurückgewonnen wird, wurde sie in ERS (Energy Recovery System) umbenannt.

In seiner ursprünglichen Form stellte das System die technische Basis für die so genannte Rekuperation dar, die heute von vielen Hybrid- und E-Autos verwendet wird. Auch hierbei wird die Energie, die beim Bremsen entsteht, zurück in den Akku geleitet. Dessen Ladestand erhöht sich somit unterwegs, was für kürzere Ladezeiten sorgt und daher Stromkosten spart.

Schaltwippen: Vom Formel-1-Lenkrad in Straßenfahrzeuge

Ein Formel-1-Fahrer muss auf der Rennstrecke rasant den Gang wechseln können, um das volle Potential vom Formel-1-Auto ausschöpfen zu können. Mit der in Straßenfahrzeugen üblichen Technologie mit Kupplungspedal und Schaltknüppel lässt sich der schnelle Gangwechsel nur sehr bedingt realisieren. Daher etablierten sich Ende der 1980er die Schaltwippen. Diese befinden sich an den Seiten vom Formel-1-Lenkrad und ermöglichen es dem Fahrer, mit den Fingern zu schalten. Der erste Grand Prix, in dem diese Formel-1-Technik zum Einsatz kam, war das Rennen in Brasilien im März 1989.

Der Porsche 993 war 1995 das erste serienmäßige Auto, in dem Schaltwippen nach dem Vorbild der Formel 1 zur Ausstattung gehörte. Bald darauf verfügte nahezu jeder serienmäßige Sportwagen über diese Technologie. Auch außerhalb dieser Fahrzeugklasse findet sie zunehmend Verwendung.

Effiziente Formel-1-Motoren

Das wichtigste Bauteil eines Formel-1-Autos ist sein Motor. Dieser sollte möglichst leistungsstark sein und dabei zudem wenig Kraftstoff verbrauchen. Die Formel-1-Technik, die der Verbesserung der Motoren dient, kommt auch der Serienproduktion von Autos zugute. Schließlich ist an so gut wie jedem Formel-1-Team ein Fahrzeughersteller beteiligt, der unter anderem für die Bereitstellung der Motoren zuständig ist.

Im Jahr 2013 hatte ein Formel-1-Motor eine Effizienz von etwa 20 Prozent. Das bedeutet, dass nur ein Fünftel der erzeugten Energie zur Bewegung der Antriebsachse verwendet wurde. Der Großteil der Energie ging somit verloren und wurde beispielsweise in Wärme umgewandelt. Dieser Wert hat sich inzwischen deutlich verbessert. Inzwischen wandelt ein Formel-1-Motor etwa die Hälfte der erzeugten Energie in Antriebskraft um. Die Forschungen, die zu dieser Steigerung geführt haben, verbessern auch der Effizienz von Straßenfahrzeugen. Bei diesen besteht nämlich ein erheblicher Nachholbedarf. Ein durchschnittlicher Ottomotor nutzt die erzeugte Energie nur zu einem Viertel, ein Dieselmotor nur zu einem Drittel aus.

Kommunikationssysteme der Formel 1 in anderen Bereichen

Wenn ein Formel-1-Auto auf der Strecke ist, dann kommunizieren der Fahrer und sein Team zuweilen miteinander. Dabei geht es etwa um die Strategie für das Rennen oder um etwaige Schäden am Fahrzeug. Die Kommunikation muss nicht nur schnell, sondern auch reibungslos vonstatten gehen. Die zugrundeliegende Technologie kommt daher auch in anderen Bereichen zum Einsatz. Beispielsweise sorgt sie in Krankenhäusern dafür, dass Ärzte und Pfleger ohne Probleme per Funk miteinander sprechen können. Auch die Kommunikation mit den Patienten aus der Ferne ist dadurch ganz einfach möglich. Zudem vereinfacht die Formel-1-Technik die Übertragung von Daten, die zur Behandlung kranker oder verletzter Personen benötigt werden.

Ebenso hilfreich ist das im Motorsport verwendete System für Kommunikation und Datenübertragung im öffentlichen Verkehr. So hat McLaren eine Technologie entwickelt, mit der in Singapur die Fahrtzeiten von U-Bahnen und Zügen analysiert werden. Es erkennt, wann die Fahrzeuge an der Station ankommen und wieder abfahren und ob sich eventuell Wartezeiten ergeben. Die Erkenntnisse werden dann genutzt, um das Leitsystem aus Ampeln und Weichen aufeinander abzustimmen. Dies optimiert den Passagiertransport im asiatischen Land.

Die Formel-1-Technik zur Kommunikation wird darüber hinaus auch an Flughäfen eingesetzt. Sie ermöglicht reibungslose Gespräche zwischen Piloten, dem Tower und anderen relevanten Personen.

Energiesparendes Kühlungssystem für den Supermarkt

Für den Alltag der meisten Menschen ist wohl das Kühlregal im Supermarkt die relevanteste Innovation aus der Formel 1. Dort werden nämlich Windleitbleche verwendet, die die Zirkulation der kalten Luft optimieren. Dadurch wird diese effektiver im offenen Kühlregal gehalten und kann nicht mehr so leicht entweichen. In erster Linie ist diese Technologie sinnvoll, weil sie Energie spart. Sie reduziert die Stromkosten um rund 20 Prozent. Zudem sind die Kunden vor dem Regal nicht mehr dem Strom kalter Luft ausgesetzt.

Carbon und Fiberglas für andere Sportgeräte

Um vorteilhafte Fahreigenschaften zu haben, sollte ein Formel-1-Auto möglichst leicht gebaut sein. Dafür setzen die Teams auf leichtgewichtige Werkstoffe – vor allem Carbon und Fiberglas. Beide Stoffe zeichnen sich dadurch aus, dass sie trotz ihres geringen Gewichts sehr hart sind. Diese Qualität ist auch für andere Produkte äußerst nützlich – so auch für Sportgeräte verschiedener Art. So nutzen viele Fahrradhersteller Carbon und Fiberglas, um leichte und zugleich widerstandsfähige Rahmen zu fertigen. Dabei machen sie sich die Erkenntnisse der Forschung zunutze, die die Formel 1 zur Verbesserung ihrer Fahrzeuge vorantreibt.

Zuweilen nutzen die Formel-1-Teams auch selbst ihre Technologien, um besondere Produkte zu schaffen. So hat McLaren in Zusammenarbeit mit der Fahrradmarke Specialised ein Zweirad konstruiert, das gerade einmal zwei Kilogramm auf die Waage bringt. Red Bull hingegen verwendet Carbon und Fiberglas, um leichte und aerodynamische Surfbretter herzustellen.

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