Od zera do 100 km/h w 1,86 sekundy, czyli jaki rozwój technologiczny zaliczyła Formuła E.

Formuła E jest bardzo młodą serią wyścigową. Nie ma na świecie serii tak szybko rozwijającej się jak Formuła E, a dynamiczny rozwój technologiczny w ciągu kilku lat pozwoli ustabilizować pozycję w świecie motorsportu. Jednak nie zawsze plany przeobrażały się w czyny. Jaki przeskok technologiczny przeszła Formuła E w zaledwie 12 lat? Dowiecie się tego w tym artykule.

Gen 1

Rozwój pierwszego bolidu Formuły E rozpoczął się we wrześniu 2012 roku. Lucas Di Grassi został kierowcą testowym FE. Wybór Brazylijczyka nie był przypadkowy, bo były kierowca Formuły 1 brał czynny udział w rozwoju pierwszego prototypowego bolidu elektrycznego – Formulec EF01, który powstał dwa lata wcześniej. Model osiągał moc 220 kW, z prędkością maksymalną 260 km/h. Dalsze plany nad rozwojem EF01 spaliły na panewce. FIA ogłosiła powstanie Formuły E, a intencje Formulec, by stworzyć własną serię wyścigową, prędko ucichły.

Z czasem przychodziły kolejne ogłoszenia dotyczące dostawców poszczególnych komponentów. McLaren Electronic Systems (obecnie Motion Applied) został producentem silnika elektrycznego (który w pierwszym sezonie wszystkie zespoły miały ustandaryzowane), przekładni oraz elektroniki. Spark Racing Technology została producentem podwozia, a Dallara pomagała producentowi założonemu przez Frédérica Vasseura w zakresie projektowania bolidu. Producentem akumulatorów został Williams Advanced Engineering (obecnie WAE Technologies), partnerem technicznym Formuły E zostało Renault, a producentem opon na wszystkie warunki pogodowe Michelin.

Maksymalna moc bolidu Spark-Renault SRT_01E wynosiła 200 kW, lecz można było ją wykorzystać jedynie w sesjach treningowych i kwalifikacyjnych. W wyścigu używano tzw. wyścigowego trybu oszczędzania energii, który ograniczał moc do 150 kW, z możliwością aktywacji dodatkowych 30 kW poprzez system push-to-pass. Maksymalna prędkość wyznaczona przez FIA wynosiła 225 km/h, w praktyce auta osiągały około 180–200 km/h w zależności od toru. Ówczesna technologia pozwalała na rekuperację 15% całkowitej użytej energii.

Zastosowano pięciobiegową sekwencyjną skrzynię biegów. Minimalna waga bolidu wraz z kierowcą wynosiła 888 kg. Akumulator mógł pomieścić 28 kWh, co w wyścigu wystarczało na przejechanie lekko ponad połowy dystansu wyścigu. Dawało to pole manewru w zakresie zarządzania swoim tempem wyścigowym.

Z tego powodu wyścigi w erze Gen 1 wymagały przygotowania dwóch bolidów na kierowcę. Podczas pit stopów kierowcy przesiadali się z jednego bolidu do drugiego. Wyścigi trwały 45–50 minut. Mimo raczkującej technologii i niewielkich prędkości wydarzyło się wtedy wiele historycznych momentów, takich jak ikoniczny pojedynek Sébastiena Buemiego i Lucasa Di Grassiego o mistrzostwo w ostatnim wyścigu drugiego sezonu czy wypadek Nico Prosta z Nickiem Heidfeldem na ostatnim okrążeniu inauguracyjnego wyścigu Formuły E w Pekinie.

Formuła E miała również swoje kontrowersyjne pomysły. Wymyślono FanBoost, który dawał dodatkowe 30 kW na pięć sekund dla trzech kierowców wybranych przez widzów w głosowaniu w mediach społecznościowych. Od początku wywoływał on kontrowersje, bo zewnętrzny czynnik (fani) mieli aktywny wpływ na wynik wyścigu, co mogło mieć potencjalne reperkusje w klasyfikacji generalnej.

Kolejnym kontrowersyjnym pomysłem było usunięcie minimalnego czasu pit stopów na czwarty, ostatni sezon bolidów pierwszej generacji. Usunięcie go było argumentowane wystarczającym doświadczeniem zespołów w pit stopach, dzięki czemu można było wprowadzić większą dynamikę. Jednak szybko przychodzi na myśl druga strona medalu – kwestia bezpieczeństwa kierowców podczas bardzo intensywnej przesiadki z jednego auta do drugiego.

Pierwsza generacja bolidów elektrycznych rozwijała się z roku na rok. W drugim sezonie zespoły (same lub wraz z partnerami technologicznymi) mogły tworzyć własne silniki elektryczne, inwertery, skrzynie biegów oraz układy chłodzenia. Dwa zespoły pozostały przy ustandaryzowanych komponentach – Andretti oraz Aguri. Zwiększono moc silnika podczas wyścigu o 20 kW, pozostawiając maksymalną moc na poziomie 200 kW.

W sezonie trzecim Williams Advanced Engineering ulepszyło akumulator, dzięki czemu wzrósł poziom regeneracji energii ze 100 kW do 150 kW. Waga ogniwa akumulatora wzrosła z 200 kg do 230 kg, a maksymalna waga spadła o 8 kg. Bolid zaliczył aktualizację swojego przedniego skrzydła, dającą mu bardziej agresywny wygląd. Sezon później podniesiono moc silnika do 180 kW, choć pierwotne plany zakładały wzrost do 220 kW.

Koniec końców, w erze Gen 1 mieliśmy sześć marek – Audi, DS, Renault, Jaguar, Nio i Mahindrę – wraz z trzema prywatnymi zespołami w postaci zespołów Venturi, Dragon Racing aka Penske i Andretti (z czego Penske korzystał z silników Mahindry czy Venturi). Jak na pierwsze koty za płoty to był sukces, że udało się przez cztery lata utrzymać aż sześciu producentów. Jednak to był dopiero początek.

Gen 2

Bolid Spark SRT05E został oficjalnie zaprezentowany przez Nico Rosberga w 2018 roku podczas Berlin E-Prix. Wygląd był niekonwencjonalny, gdyż nie było tylnego standardowego skrzydła. Zamiast niego stworzono dwuczęściowe tylne skrzydło, które sprawiało wrażenie rozkładania skrzydeł (coś na wzór X-Winga z Gwiezdnych Wojen). Elementy aerodynamiczne były przede wszystkim w podłodze i podwoziu. Bolid ponownie zaprojektował Spark, a akumulator stworzył McLaren we współpracy z Atievą (obecnie Lucid Motors).

Wzmocniono przednie skrzydło, które pozwalało na sporą liczbę kontaktów z rywalami i agresywniejszą walkę. Przednie opony zostały obudowane i połączone zarówno z przednim skrzydłem, jak i sekcjami bocznymi, redukując opór powietrza oraz ilość brudnego powietrza, które brał na siebie jadący za nim kierowca. Wprowadzono system halo oraz systemy LED, które dawały informację na temat tego, czy kierowca jest w Trybie Ataku, czy nie, dzięki czemu widzowie mieli klarowniejszy obraz sytuacji na torze.

Pojemność baterii wzrosła niemal dwukrotnie (28 kWh -> 54 kWh), dzięki czemu zakończono erę pit stopów i bolidy FE mogły w końcu ukończyć pełny wyścig. Maksymalna moc wzrosła do 250 kW, lecz wyłącznie w kwalifikacjach i sesjach treningowych. W wyścigu maksymalna moc była ograniczona do 200 kW. Prędkość maksymalna wzrosła do 280 km/h, a waga do 900 kg. Bolidy stały się dłuższe o 20 cm oraz szersze o 2 cm.

Wraz z nowym bolidem i zniknięciem pit stopów Formuła E wymyśliła chyba najlepszą rzecz w całej swojej historii, o czym świadczy fakt, że istnieje po dziś dzień – Tryb Ataku (ang. Attack Mode). Był to czterominutowy wzrost mocy o 25 kW, a jego aktywacja odbywała się poza linią wyścigową. Regulacje wymuszały na kierowcach dwukrotne użycie tego trybu. Zamysł był taki, aby kierowca w momencie aktywacji stracił troszkę czasu, lecz działał jako narzędzie ofensywne, które docelowo dawało więcej korzyści niż strat. Wzrost mocy był wystarczający, aby zrobić różnicę i mieć ułatwione wyprzedzanie, ale jednocześnie efekt nie był podobny do DRS-u, który gwarantował udany manewr wyprzedzania.

Kosmetyczną zmianą była zmiana formatu długości wyścigu ustalanego w liczbie okrążeń na 45 minut + 1 okrążenie. W momencie gdy zegar pokazał 0:00, kierowcy mieli jeszcze jedno okrążenie do przejechania.

Gen 2 był to okres sporego wzrostu popularności serii. Do pierwszego sezonu bolidów drugiej generacji przystąpiło aż dziewięć konstruktorów, z czego tylko Penske był prywatnym producentem. Zespół Envision Virgin Racing przebranżowił się w zespół kliencki i wykupił jednostki napędowe Audi. Venturi związało się z Mercedesem, który miał wejść od sezonu szóstego. Andretti już od sezonu czwartego współpracował z BMW, lecz dopiero w piątym sezonie marka z Bawarii stała się oficjalnym producentem. Renault oddało miejsce Nissanowi, a na horyzoncie jeszcze było wchodzące Porsche od sezonu szóstego.

W sezonie szóstym zdecydowano się podnieść moc podczas Trybu Ataku z 225 kW do 235 kW, co miało zachęcić do agresywniejszego używania Trybu Ataku. Dodatkowo zakazano używania ustawienia z dwoma silnikami elektrycznymi, co miało dotknąć wyłącznie Nissana. Argumentowano to kwestią kosztów, lecz uchwalenie takiej decyzji po jednym sezonie ówczesnych regulacji budzi pewne kontrowersje, bo po prostu trzeba było to zrobić od razu.

W związku z pandemią COVID-19 Formuła E podjęła działania ograniczające koszty. W siódmym sezonie producenci mogli wybrać – homologować nowy silnik przed startem sezonu lub jechać na ówczesnym i wykorzystać nową homologację przed ósmym sezonem. Jednak decyzja została podjęta ze względu na poprzedzające opóźnienie wprowadzenia tzw. Gen 2 Evo, czyli ewolucji bolidu Gen 2. Warto wspomnieć, że przed siódmym sezonem Formuła E otrzymała status Mistrzostw Świata.

Oficjalna prezentacja przypadła na 2 lutego 2020 roku. Największe różnice widać było w przednim skrzydle oraz w sekcji tylnej. Usunięto obudowę przednich opon, przez co przednie skrzydło było bardziej podatne na uszkodzenia przy kontaktach – według Formuły E tych kontaktów było aż za dużo i to miała być ich odpowiedź na ten problem. Z tyłu pojawiło się o wiele prostsze i bardziej standardowe tylne skrzydło, lecz nie łączyło się ono ze sobą, tworząc dwuczęściową i odseparowaną strukturę.

Wystarczyły trzy miesiące, aby pojawiły się głosy o kompletnym anulowaniu wprowadzenia bolidu Gen 2 Evo. Jaki byłby sens ekonomiczny, aby zespoły wydawały pieniądze na nowy bolid, który po roku już byłby co najwyżej w muzeum? 19 sierpnia podjęto bardzo logiczną decyzję o anulowaniu implementacji ewolucji bolidu drugiej generacji. Jednak czarne chmury dopiero nadchodziły.

30 listopada 2020 roku Audi Sport wraz z zespołem ABT ogłosiło odejście z Formuły E. Pozostali jako producent do końca ery Gen 2, jako dostawca silników dla Envision Racing. Dwa dni później BMW również ogłosiło odejście na podobnej samej zasadzie co Audi, dostarczając jednostki napędowe Andrettiemu. Rok później Mercedes ogłosił odejście z końcem sezonu ósmego. Trzy niemieckie marki ogłosiły odejścia w przeciągu dziewięciu miesięcy. Przed Formułą E była bardzo ważna próba, aby ustabilizować się po trzęsieniu ziemi. Problem był taki, że nadchodzący bolid Gen 3 zaczął sprawiać problemy jeszcze zanim zadebiutował w wyścigu.

Gen 3

Bolid trzeciej generacji miał ogromne problemy już na etapie testów. Dostawy części przychodziły z opóźnieniem. Ogniwa akumulatorów okazały się nieadekwatne do specyfikacji bolidu, przez co trzeba było szukać alternatywnego rozwiązania. Inwertery ulegały awariom, wyłączając cały bolid. Nowy system układu hamulcowego (zamiast hydraulicznych hamulców zastosowano system brake-by-wire w tylnej osi) przy awarii inwertera i wyłączenia się systemów ograniczał kierowcę do mechanicznych hamulców. Tworzyło to ogromne zagrożenie dla bezpieczeństwa kierowców, którzy doświadczyli mocnych wypadków podczas testów. Ostatecznie wprowadzono dodatkowe mechaniczne hamulce w tylnej osi. Dodatkowo, w niskich temperaturach przednie hamulce były nieefektywne.

Podczas testów czasy były rozczarowujące. Czas Maxa Günthera w Valencii był zaledwie 0,6 sekundy szybszy od rekordu Gen 2. Oczywiste było, że wraz z dalszym rozwojem tempo będzie coraz lepsze, lecz pierwotne założenia ówczesnego CEO Formuły E Jamie’ego Reigle’a o tempie 5–7 sekund szybszym były ogromnym przeszacowaniem. Ten marginalny progres w tempie wynikał niekoniecznie z auta, a z opon.

Hankook został nowym producentem opon i pozostawił przy ogumieniu na wszystkie warunki pogodowe. Koreański producent stworzył najtwardszą mieszankę w historii serii. Opona była tak twarda, że nie była ona w stanie przekonwertować pełnej mocy do kół. Z tego względu Tryb Ataku przeobraził się z narzędzia ofensywnego do przeszkody, którą lepiej odbębnić jak najszybciej oraz w taki sposób, aby stracić jak najmniej pozycji.

Wygląd nowego bolidu Formuły E również nie powalał z nóg. Kształt był bardzo uproszczony, przypominał myśliwiec odrzutowy lub samolot złożony z papieru. Przednie skrzydło było bardzo podatne na uszkodzenia, szczególnie wrażliwe były boczne płaty. Tylne skrzydło zostało ograniczone do dwóch pochylonych płatów i tworzyło tylne światła w kształcie litery X.

Bolid Gen 3 w kilku ważnych parametrach wyróżniał się względem poprzedników – węższy rozstaw osi (Gen 1 i Gen 2 miały taki sam), odchudzone auto o 60 kg, ponad podwojona zdolność regeneracyjna z 250 kW do 600 kW. Ta ostatnia kwestia jest wypadkową faktu, iż bolid FE miał silniki zarówno z przodu, jak i z tyłu. Były one również dostosowane pod przyszłe wprowadzenie pit stopów w formie szybkiego ładowania baterii. Układ z dwoma silnikami zwiększył regenerację energii w trakcie wyścigu z 25% do 40%, co pozwoliło na usunięcie hydraulicznych hamulców w tylnej osi. Czyli doprowadzono do sytuacji, w której ilość energii na starcie wyścigu starczała na 60% wyścigu, pozostałe 40% pochodziło z regeneracji.

Maksymalna moc wzrosła z 250 kW do 350 kW (czyli podczas treningów, kwalifikacji oraz Trybu Ataku). W przypadku trybu wyścigowego mówimy o wzroście z 200 kW do 300 kW. Maksymalna prędkość została określona na poziomie 320 km/h (oczywiście w praktyce było to sporo mniej). Bolid ten osiąga 100 km/h w zaledwie 1,86 sekundy, co czyni go najszybciej przyspieszającym bolidem na świecie. Pisałem na początku o problemach z baterią, której produkcją zajął się WAE Technologies. Jej pojemność została zmniejszona o 7 kWh. Nie wygląda to dobrze z perspektywy rozwoju technologicznego, nieprawdaż? Konsekwencją zmniejszonej pojemności baterii oraz wzrostu zdolności regeneracyjnych był nowy sposób ścigania, który albo się kochało, albo nienawidziło.

Powstały tzw. wyścigi peletonowe. Nomenklatura wzięta z kolarstwa, bo dosłownie tak wyglądały wyścigi w pierwszych dwóch latach regulacji Gen 3. Nie dało się odjechać od stawki, a ten, kto prowadził, oszczędzał mniej energii. Według ekspertów podczas jazdy w tunelu aerodynamicznym kierowca zużywał do 15% mniej energii od rywala na czele. Dlatego widzieliśmy bardzo dużo wymian pozycji – nikt nie chciał prowadzić. Tempo było o kilka sekund wolniejsze, dopóki zaoszczędzono na tyle dużo energii, aby móc jechać pełnym tempem.

Skrajność przypadła na Portland, gdzie do pierwszego zakrętu kierowcy puszczali gaz na dobre 500 metrów przed zakrętem, byle nie przeszuflować się na czoło peletonu. Skutkiem takiego stylu ścigania był powszechny widok jazdy koło w koło w niemalże każdym zakręcie. Jazda w bliskim kontakcie sprawiła, że w każdym wyścigu kilka aut kończyło rywalizację z uszkodzonym przednim skrzydłem lub nawet bez niego. Mówimy o tak dużych liczbach, że w maju 2024 roku Dallara przekazała zespołom informację o istnieniu ryzyka braku części zamiennych na koniec sezonu.

Format weekendu wyścigowego uległ zmianom. W końcu pozbyto się Fan Boostów! Powrócono do wyznaczania liczby okrążeń na wyścig (które w przypadku podwójnych rund potrafiły się różnić), zamiast wystawiać zegar 45 minut + jedno okrążenie. Pierwotnie Tryb Ataku trwał łącznie cztery minuty w dwóch aktywacjach (3+1, 2+2 lub 1+3), co samo w sobie zniechęcało do korzystania, a opony Hankooka jeszcze bardziej zniweczyły sens Trybu Ataku. Na szczęście w sezonie dziesiątym Formuła E przestała się obawiać o baterię i wróciła do ośmiominutowego Trybu Ataku, pozostawiając swobodę rozłożenia czasu trwania: 2+6, 4+4 lub 6+2.

Gen 3 to również okres szerszego otwierania się na tory permanentne. Jak Mexico City jest stałą lokacją Formuły E (nie było go wyłącznie w pierwszym i siódmym sezonie), tak Formuła E rozumiała, że to czas na otworzenie się na nowe. Stąd pojawienie się Portland, Misano czy Szanghaju. Jednak jedynie Szanghaj sprawiał wrażenie długoterminowego związku z serią.

Misano przetrwało tylko rok, bo nigdy nie było planowane na dłużej. Uliczny tor w Rzymie okazał się niedostosowany do prędkości bolidów Gen 3 (o czym przekonali się kierowcy podczas wyścigu) i dlatego na szybko wymyślono Misano. Portland natomiast nie był odpowiednim miejscem dla potrzeb FE – nie był to duży ośrodek miejski. Seria musiała mieć wyścig w USA po utracie Nowego Jorku.

Jak widzicie, lata 2022–2024 to okres dużego kryzysu, z jakim zmagała się Formuła E. Odejście trzech niemieckich marek, problemy z komponentami bolidu Gen 3 czy nawet kompromitujące problemy z zaktualizowanym oprogramowaniem akumulatora podczas sesji treningowej Szanghaj E-Prix, które ośmieszyły Formułę E. Pięciu kierowców po kilku minutach straciło moc w swoich bolidach, a przecież mówimy o części ustandaryzowanej! Wywieszono czerwoną flagę na 45 minut i w tym czasie wprowadzono korekty do oprogramowania i wznowiono sesję na pozostałe 25 minut.

Nadzieja nadeszła w postaci ewolucji bolidu Gen 3 z tymczasowym napędem na cztery koła (podczas treningu, kwalifikacji oraz Trybu Ataku). Wzmocniono przednie skrzydło, dzięki czemu nie rozlatuje się tak łatwo. Hankook przygotował miększą mieszankę opon, która rozwiązała problem swojego poprzednika. Po 3 latach batalii z technologią szybkiego ładowania w końcu wprowadzono tzw. Pit Boosty, podczas których kierowcy przez 30 sekund stali w swoim miejscu postojowym i ładowali 10% baterii. Pit Boosty można przeprowadzić w oknie zjazdowym, które jest określane na 21 dni przed wyścigiem – np. pomiędzy 60% a 40% stanu baterii.

Największym sukcesem Gen 3 Evo jest przywrócenie blasku Trybowi Ataku. Z bezużytecznego narzędzia stał się najlepszą wersją samego siebie. Tryb Ataku nigdy nie był tak efektywny, tak widowiskowy jak jest obecnie. Napęd na cztery koła robi diametralną różnicę. W praktyce czas stracony na aktywację Trybu Ataku jest nadrabiany na pierwszym dłuższym odcinku prostej. Ściganie w peletonie pozostało, lecz jego flow kompletnie się zmieniło i obecnie ściganie jest chyba najlepsze w historii. Gen 3 Evo zakończył kryzys Formuły E i zapoczątkował potencjalną złotą erę – jeśli Gen 4 okaże się sukcesem.

Na czwartą generację bolidów jeszcze przyjdzie czas, gdyż przed nami ostatni sezon Gen 3. Obecnie jesteśmy w okresie testowym bolidu Gen 4. Na tym poprzestanę swoje opowiadanie o bolidach Formuły E. Na przedstawienie czwartej generacji jeszcze przyjdzie czas, gdyż zasługuje ona na osobny artykuł. To nie są tylko nowy bolid i nowe możliwości. Gen 4 jest przełomowym momentem w historii serii, gdyż sukces (lub jego brak) zdefiniuje przyszłość Formuły E.

Korekta: Nicola Chwist

Źródło grafiki poglądowej: x.com/Envision_Racing