تقنية سيارات الفورمولا E كيف تدوم البطارية لنهاية السباق؟

تعد بطولة فورمولا إي أول سلسلة سباقات عالمية مخصصة للمركبات التي تعمل بالطاقة الكهربائية بالكامل حيث انطلقت نسختها الأولى في بكين عام 2014 لتشكل ثورة حقيقية في عالم رياضة المحركات، وتتميز سيارات الفورمولا E بتقنيات هندسية معقدة للغاية تهدف إلى تحقيق التوازن الصعب بين السرعة العالية وكفاءة استهلاك الطاقة لضمان وصول السائق إلى خط النهاية دون نفاد الشحن، ونستعرض في هذا المقال الآليات الدقيقة التي تجعل البطارية تصمد حتى اللفة الأخيرة وكيف تطورت هذه التكنولوجيا عبر الأجيال المختلفة.

التطور التاريخي لتقنية البطاريات والأجيال

شهدت تكنولوجيا تخزين الطاقة في البطولة قفزات نوعية هائلة منذ انطلاقها وحتى اليوم مما انعكس بشكل مباشر على أداء سيارات الفورمولا E وقدرتها على التحمل، ويمكن تقسيم مراحل التطور التقني بناءً على أجيال السيارة إلى المراحل التالية:

• الجيل الأول: تميزت السيارات التي صنعتها تقنية سباقات سبارك ببطاريات محدودة السعة مما كان يجبر السائقين على التوقف في منتصف السباق لتغيير السيارة بالكامل لاستكمال المنافسة لعدم قدرة البطارية الواحدة على تغطية المسافة.
• الجيل الثاني: شكل موسم 2018 نقطة تحول كبرى بتقديم سيارة جين 2 التي تضاعفت فيها سعة تخزين الطاقة لتلغي الحاجة لتبديل السيارات حيث أصبحت البطارية تدوم لمدة 45 دقيقة بالإضافة إلى لفة كاملة.
• الجيل الثالث: يمثل الجيل الحالي قمة التطور حيث تم تصميم البطاريات للتعامل مع الشحن السريع بمعدلات تصل إلى 600 كيلوواط مما يفتح آفاقاً جديدة لاستراتيجيات السباق والشحن أثناء التوقف.

كيف تدوم البطارية لنهاية السباق؟

يعتمد بقاء سيارات الفورمولا E في الحلبة حتى النهاية على استراتيجيات ذكية لإدارة الطاقة وأنظمة ميكانيكية متطورة تستعيد الكهرباء أثناء القيادة، وتتمثل الآليات الرئيسية للحفاظ على شحن البطارية فيما يلي:

• الكبح المتجدد: تم تصميم السيارات لاستعادة الطاقة عند الفرملة عبر المحورين الأمامي والخلفي، حيث يسمح الجيل الثالث باستعادة ما يصل إلى 600 كيلوواط أثناء الكبح لإعادة شحن البطارية أثناء السباق وتحويل الطاقة الحركية إلى كهرباء.
• إدارة الطاقة أثناء الأمان: ينص القانون الرياضي على خصم 1 كيلوواط في الساعة من طاقة البطارية القابلة للاستخدام لكل دقيقة تقضيها السيارة خلف سيارة الأمان أو تحت العلم الأصفر الكامل، وذلك لمنع السائقين من توفير الطاقة بشكل مفرط ولإبقائهم تحت ضغط إدارة المخزون المتبقي.
• تقنيات الشحن السريع: تم تصميم بطاريات الجيل الثالث للتعامل مع الشحن فائق السرعة بمعدلات تصل إلى 800 كيلوواط مما يعزز من كفاءة المنظومة الكهربائية وقدرتها على الاستمرار في ظروف السباق القاسية.

نظام نقل الحركة والتروس في المحركات الكهربائية

تختلف منظومة الحركة في المركبات الكهربائية جذرياً عن محركات الاحتراق الداخلي التقليدية حيث توفر المحركات الكهربائية عزم دوران فوري من حالة التوقف التام ويمكنها الحفاظ على مستويات عزم عالية، وهذا يقلل الحاجة إلى تروس متعددة في سيارات الفورمولا E ولذلك نجد التباين التالي في أنظمة النقل بين الفرق:

• ناقل الحركة أحادي السرعة: تفضل معظم الفرق استخدام علبة تروس بسرعة واحدة لتبسيط ميكانيكا السيارة وتقليل الوزن وزيادة الكفاءة العامة للمركبة.
• ناقل الحركة متعدد السرعات: لجأت بعض الفرق في مواسم سابقة إلى استخدام علب تروس ثنائية أو ثلاثية السرعات لتحسين التسارع والسرعة القصوى والاستفادة من نطاقات الطاقة المختلفة رغم ما يضيفه ذلك من تعقيد ميكانيكي واحتمالية للأعطال.

توحيد الهيكل ومعايير التصميم

على عكس بطولات السباق الأخرى التي يسمح فيها للمصنعين ببناء هياكلهم الخاصة تعتمد سيارات الفورمولا E على هيكل موحد لجميع الفرق، ويتم تصنيع الهيكل من قبل شركات متخصصة مثل دالارا وتقنية سباقات سبارك بينما يتم تزويد البطاريات من قبل ويليامز للهندسة المتقدمة، ويهدف هذا التوحيد القياسي إلى ضمان تكافؤ الفرص بين جميع المتنافسين والتحكم في التكاليف مما يجعل الفوز معتمداً بشكل أساسي على مهارة السائق واستراتيجية الفريق في إدارة الطاقة والبرمجيات وليس فقط على التفوق الهندسي في التصميم الخارجي.

التقنيات التفاعلية وتأثيرها على الطاقة

تتميز سيارات الفورمولا E بدمج الجمهور في إدارة طاقة السيارة من خلال أنظمة تفاعلية فريدة تؤثر مباشرة على مجريات السباق وتمنح المشجعين دوراً في تحديد الفائز، وتشمل هذه الأنظمة ما يلي:

• وضع الهجوم: يحصل السائقون على طاقة إضافية تتراوح بين 25 و35 كيلوواط عند المرور بمنطقة تفعيل محددة على الحلبة خارج خط التسابق المثالي مما يمنحهم دفعة قوية للتجاوز والدفاع ولكن يتطلب منهم المخاطرة بترك المسار السريع.
• دعم المشجعين فان بوست: تتيح هذه الخاصية للجماهير التصويت لسائقهم المفضل عبر الموقع الإلكتروني أو منصات التواصل الاجتماعي ويحصل الفائزون بالتصويت على دفعة طاقة إضافية يمكن استخدامها لمدة خمس ثوانٍ خلال النصف الثاني من السباق مما قد يكون الحد الفاصل بين الفوز والخسارة.

الاستدامة والسباقات في المملكة العربية السعودية

تفتخر البطولة بكونها سلسلة سباقات خالية تماماً من الانبعاثات الكربونية، حيث تعتمد سيارات الفورمولا E على الطاقة الكهربائية النظيفة بنسبة مئة بالمائة وتستخدم إطارات جميع الأحوال الجوية لتقليل الهدر والمخلفات، وتستضيف المملكة العربية السعودية هذه التقنية المتقدمة في حلبة الدرعية التاريخية ضمن اتفاقية تمتد لعشر سنوات بدأت عام 2018، حيث تفتح المملكة أبوابها لهذا النوع من السباقات الصديقة للبيئة وتسمح للزوار الدوليين بالحضور عبر منصة شارك الإلكترونية لاستخراج التأشيرات السياحية.

سيارات الأمان والدعم اللوجستي

لا تقتصر التقنية الكهربائية على السيارات المتسابقة وذلك لأنها تمتد لتشمل سيارات الأمان والدعم، حيث تم استخدام سيارة بي إم دبليو آي 8 الهجينة كسيارة أمان رئيسية منذ انطلاق البطولة، ومؤخراً تم إدخال سيارة ميني الكهربائية لتعزيز التوجه نحو الاستدامة الكاملة في كافة جوانب التنظيم، وتلعب هذه السيارات دوراً حيوياً في ضبط إيقاع السباق عند وقوع الحوادث وتؤثر بشكل مباشر على استراتيجيات الفرق في الحفاظ على طاقة سيارات الفورمولا E المتبقية.

الخاتمة

تمثل التكنولوجيا المستخدمة في سيارات الفورمولا E قمة الابتكار الهندسي الذي يخدم الاستدامة والأداء الرياضي في آن واحد، فمن خلال أنظمة استعادة الطاقة المتطورة والبطاريات التي تدوم لسباق كامل والتفاعل الجماهيري المباشر تنجح هذه السيارات في تقديم سباقات مثيرة وصديقة للبيئة في قلب المدن التاريخية مثل الدرعية معلنة بذلك عن مستقبل واعد للتنقل الكهربائي يعتمد على الكفاءة والسرعة النظيفة.

الأسئلة الشائعة

ما نوع السيارات التي تشارك في سباقات الفورمولا إي؟

تشارك في البطولة سيارات سباق كهربائية ذات مقعد واحد بعجلات مفتوحة وهي مصممة خصيصاً لتعمل ببطاريات ليثيوم أيون متطورة ومحركات كهربائية خالية من الانبعاثات وتتشابه في الهيكل الخارجي الذي تصنعه شركة سبارك تكنولوجي لضمان عدالة المنافسة.

ما اسم سيارات الفورمولا؟

تعرف السيارات بأسماء أجيالها التقنية حيث بدأت بسيارة سبارك رينو إس أر تي 01 إي في الجيل الأول ثم انتقلت إلى سيارة الجيل الثاني جين 2 التي تميزت بنظام حماية الطوق هالو وحالياً يتم الاعتماد على سيارة الجيل الثالث جين 3.

ما هي أسرع سيارة في بطولة “فورمولا إي” للسيارات الكهربائية؟

تعد سيارة الجيل الثالث جين 3 هي الأسرع والأقوى في تاريخ البطولة حتى الآن، حيث تتمتع بقدرة تصل إلى 350 كيلوواط في وضع التأهيل وسرعة قصوى تصل إلى حوالي 322 كم في الساعة وفقاً لتطور المسارات متفوقة بذلك على سابقتها الجيل الثاني التي كانت سرعتها القصوى تبلغ 280 كم في الساعة.