Założenia i matematyka stojąca za obecnymi silnikami F1

Jednostki napędowe w 2026 roku w F1 budzą wiele kontrowersji. W tym artykule dokładnie omówię kilka stojących za nimi założeń, będzie sporo liczb, aby dobrze pokazać np. z jakiego powodu kończy się energia na prostych.

Za nami trzy weekendy wyścigowe sezonu 2026. Głównym tematem wśród kibiców, mediów, ale również wśród kierowców są opinie na temat jakości ścigania jaką zapewniają nowe bolidy, a szczególnie jednostki napędowe. Konstrukcji samochodów raczej nikt nie krytykuje, spełniła ona swoje założenia. Samochody są mniejsze i lżejsze, da się nimi dynamiczniej walczyć z rywalami. Moim zdaniem wygląd nowych samochodów jest lepszy niż w poprzednich latach. Mają też spory potencjał do rozwoju, pojawiają się widoczne innowacje. Głównym tematem kontrowersji są jednostki napędowe, bo z nimi jest kilka poważnych problemów. Kilka dni po publikacji tego artykułu odbędzie się spotkanie szefów zespołów z FIA i Liberty Media w sprawie propozycji modyfikacji regulacji silnikowych na ten sezon i kolejne. Pomysłów jest kilka, ale nimi zajmę się w osobnym artykule. Tutaj opiszę kilka kluczowych założeń obecnych silników, które powodują problemy.

Ogólny zarys regulacji silnikowych i główny problem leżący u ich podstaw

W 2026 roku w F1 zadebiutowały nowe jednostki napędowe. Są oparte o silnik spalinowy V6 Turbo, który wykorzystuje jedynie paliwa zrównoważone. Silniki spalinowe generują 550-600 koni mechanicznych (konkretne liczby do tej pory nie padły), czyli znacznie mniej niż w poprzednich regulacjach (blisko 850-900 koni) z kilku powodów. Poza wieloma restrykcjami, głównym powodem jest ograniczenie dostępności paliwa. W 2025 roku bolidy F1 spalały 100-110 kg paliwa na wyścig, od tego roku jest to 70-80 kg (wartość zależy od energetyczności stosowanego paliwa). Zmniejszył się przepływ paliwa, który od tego roku nie jest mierzony w kg/h, a ograniczony do 3000MJ/h (aby móc porównywać różnej jakości paliwa), więc trudno go bezpośrednio porównać.

Tegoroczne jednostki napędowe generują łącznie ponad 1000 koni mechanicznych mocy maksymalnej, bo 475 koni (350 KW) pochodzi z elektrycznego systemu MGU-K, który odzyskuje energię podczas hamowania, ale także podczas jazdy z silnika spalinowego. Maksymalna moc elektryczna jest limitowana, podobnie jak ilość energii elektrycznej jaką można odzyskać na danym okrążeniu (FIA ustala limit w zależności od toru).

Podział 50/50 i pozyskiwanie energii elektrycznej

Regulacje przez długi czas były promowane przez FIA, Liberty Media oraz producentów silników jako 50/50, czyli 50% mocy pochodzi z silnika spalinowego, a 50% z elektrycznego. To jest marketingowe określenie, które zrodziło główne problemy związane z tegorocznymi silnikami. Realnie stosunek mocy wygląda raczej jako 55/45 na korzyść silnika spalinowego, ale cały czas mówi się 50/50. To jest główny problem, bo osiągi komponentu elektrycznego są zbyt zależne od konfiguracji toru.

Baterię ładuje się podczas hamowania, a także podczas jazdy w wolnych i średnich zakrętach, gdy nie korzysta się z pełnej mocy silnika spalinowego, a reszta jest używana do ładowania. Dlatego na torach, które mają odpowiednią konfigurację (np. Chiny, Bahrajn), energii elektrycznej nie brakuje, kierowcy mają jej do dyspozycji dużo i nie muszą jej sztucznie ładować np. celowo odpuszczając gaz w zakrętach. Na torach, które mają mało mocnych hamowań i wolnych zakrętów (np. Australia i Japonia) pojawia się problem, bo energii brakuje, a kierowcy są zmuszeni do jej dodatkowego odzyskiwania, co znacznie pogarsza odczucia widzów, ale też samych kierowców. Oczywiście mogliby tak nie robić i jeździć w zakrętach z maksymalną prędkością, ale wtedy czasy okrążeń byłyby gorsze – to taki paradoks obecnej F1.

Porzucony system MGU-H

W latach 2014 – 2025 na dystansie jednego okrążenia wykorzystywano bardzo dużo energii elektrycznej (prawdopodobnie niewiele mniej niż teraz, ale moc maksymalna była ograniczona do 161 koni), również jej brakowało na pełne długości prostych (szczególnie na początku regulacji), ale wtedy był system MGU-H, który odzyskiwał energię cieplną w trakcie jazdy. Poprzednie silniki nie były uzależnione od konfiguracji toru jak obecnie. Systemu MGU-H nie ma w nowych regulacjach, bo jest drogi i bardzo skomplikowany. Gdyby pozostał, to do F1 nie wszedłby żaden nowy producent, bo nikt nie byłby w stanie dorównać tym, którzy już byli w F1. Jego likwidacja była warunkiem stawianym przez Audi i Porsche, które chciały dołączyć do F1. Porsche mimo tego zrezygnowało, ale tam powody były inne.

Baterie o pojemności 4MJ – naturalne ograniczenie dostępności mocy

Jednostki napędowe w F1 korzystają z baterii o pojemności 4MJ. Ustalono taki rozmiar, aby ograniczyć masę całej jednostki napędowej oraz ograniczyć koszty. Aktualna technika pozwoliłaby wykonać baterie o większej pojemności, ale to oznaczałoby wyższe koszty, a niekoniecznie byłoby to potrzebne. Założenie obecnych regulacji jest takie, że silniki regularnie odzyskują i oddają moc do napędu, więc duża bateria jest niepotrzebna, bo nie ma czego magazynować. Ma to sens, ale także rodzi jeden problem. Na torach, gdzie są długie odcinki przejeżdżane pełnym gazem, czyli proste o długości ponad 1 km, mocy elektrycznej zabraknie pod koniec. Będziemy mieć w tym roku skrajne sytuacje na torach w Belgii, Azerbejdżanie i Las Vegas, gdzie jedzie się blisko 2 km z pełnym gazem. Zgodnie z obecnymi regulacjami, bolidy osiągną około 340-350 km/h w połowie takich prostych (znacznie więcej niż rok temu w tych samych miejscach), a później prędkość będzie stopniowo spadała (na końcu będzie wyraźnie mniejsza niż w 2025 roku). Obecne regulacje idealnie sprawdzają się, gdy bolid ma do pokonania maksymalnie około 1 km z pełnym gazem.

Aktualne jednostki napędowe mogą oddawać do napędu 350 KW energii, czyli 475 koni mechanicznych. Mając pełną baterię (4 MJ), to przy jeździe z pełną mocą wystarczy jej na około 11,5 sekundy. Realnie jest to 2-3 sekundy więcej, bo regulamin zakłada stopniowe ograniczenie dostępnej energii elektrycznej, gdy bolid przekroczy 290 km/h. Gdy prędkość wyniesie 345 km/h, to z mocy elektrycznej nie można już korzystać. Jest to zrobione w konkretnym celu – aby ograniczyć prędkości maksymalne. Nowe bolidy bardzo szybko przyśpieszają i bez takiego ograniczenia byłyby w stanie jeździć 370-380 km/h, a wtedy wypadki byłby bardzo niebezpieczne. Poza tym istnieje tryb wyprzedzania, w którym pełna energia elektryczna jest dostępna do 335 km/h, a jest odcinana przy 355 km/h.

W tym roku jeśli bolid F1 przy wysokiej prędkości pod koniec prostej zaczyna zwalniać to są trzy możliwości:

– Wyczerpał baterię,

– Osiągnął wysoką prędkość maksymalną i zgodnie z regulaminem silnik stopniowo ma coraz mniej mocy elektrycznej,

– Kierowca celowo odpuszcza gaz chcąc naładować baterię na potrzeby kolejnej prostej.

Na torze Suzuka bardzo źle wyglądało, gdy bolidy zwalniały i przejeżdżały zakręt 130R „wolno”, a ich prędkość cały czas spadała aż do szykany. Realizator celowo ucinał nagrania, bo przy okazji dźwięk wydawany przez bolidy był gorszy. Tak musiało być i to nie było zaskoczenie z dwóch kluczowych powodów. Po pierwsze bolidy korzystały z aktywnej aerodynamiki na prostej przed tym zakrętem, ale w zakręcie musiały zamykać skrzydła. Tylko to oznaczało spadek prędkości o około 30 km/h. W punkcie pomiarowym przed zakrętem 130R bolidy z 2026 roku były o około 30-35 km/h szybsze niż rok wcześniej i mniej więcej w tym miejscu kończyła im się moc w baterii. Większy opór przez zamknięcie skrzydeł + koniec baterii = spadek prędkości przed szykaną o 50-60 km/h.

Kluczowa różnica w stosunku do poprzednich sezonów

W poprzednich regulacjach (sezony 2014 – 2025) bateria także miała 4 MJ pojemności, ale wtedy była istotna różnica, bo system MGU-H mógł w czasie rzeczywistym przekazywać energię do MGU-K, która trafiała do napędu z pominięciem baterii. W poprzednich regulacjach na jednym okrążeniu można było użyć maksymalnie 4 MJ energii z baterii plus nieograniczoną ilość z MGU-H, który to system także w nieograniczonym stopniu zasilał turbosprężarkę. Zużycie energii elektrycznej było bardzo duże, ale moc maksymalna miała inne proporcje, mniej więcej 85/15 na korzyść silnika spalinowego.

Różne limity odzyskiwania energii

Jak wspomniałem wyżej, FIA przed każdym weekendem wyścigowym określa ile energii elektrycznej można odzyskać na jednym okrążeniu. Minimum to 5 MJ, a maksimum (z uwzględnieniem trybu wyprzedzania) to 9 MJ. Te założenia są w pełni uzasadnione, bo na torze, który ma krótką nitkę i niewiele miejsc, gdzie można dobrze odzyskiwań energię limity będą niskie. Na torach, które mają długie nitki i wiele mocnych hamowań maksymalne. Ma to również wady. W Japonii zdecydowano się w ostatniej chwili na zmniejszenie możliwości odzyskania z 9 MJ na 8 MJ na okrążenie. Dzięki temu kierowcy w trakcie jazdy musieli mniej kombinować z odpuszczaniem gazu w zakrętach czy na końcówkach prostych. Z drugiej strony na dystansie okrążenia (zakładając, że odzyskali regulaminowe maksimum) mieli do dyspozycji o 1 MJ energii mniej, więc szybciej im się ona kończyła na prostych. Niezwykle trudno jest dobrać optymalne wartości w zależności od toru, a także z powodu tego, że silniki różnie sobie radzą z odzyskiwaniem energii. Widziałem komentarze w trakcie weekendu w Japonii dotyczące jednego z kierowców fabrycznego Mercedesa, który stracił czas w kwalifikacjach na wyjściu z końcowej szykany, bo wcześniej odzyskał dopuszczalną regulaminem ilość energii. Hamowanie do końcowej szykany zapewnia bardzo dużo energii, a on już nie mógł z niej w części lub całości skorzystać. To oznacza, że mógł bez problemu odzyskać 9 MJ, a nawet więcej, gdyby nie ograniczenie regulaminowe.

Teoretyczne zapotrzebowanie na energię elektryczną

Jeżeli pełna bateria wystarcza, po uwzględnieniu regulaminowego ograniczenia po przekroczeniu 290 km/h na 13-14 sekund, to widzimy tutaj główny problem z tegorocznymi regulacjami silnikowymi. Zakładając, że na danym torze można odzyskać regulaminowe maksimum (9 MJ), to taka ilość energii wystarczy na około 30 sekund – celowo lekko zawyżam, aby było łatwiej liczyć. Okrążenie typowego toru w F1 pokonuje się w 90 sekund. W zależności od układu toru jeździ się z gazem w podłodze przez 50 do 80% dystansu okrążenia, czyli 45 do 70 sekund. Widać wyraźnie, że energii elektrycznej nie wystarczy na cały dystans. Im tor z bardziej płynną nitką toru, z wieloma prostymi lub szybkimi zakrętami, to tym gorzej dla tegorocznych bolidów. Oprogramowanie decyduje o tym, gdzie wykorzystywać dostępną energię, aby to było optymalne dla czasu okrążenia. Jego dopracowanie jest kluczowe do osiągania dobrych czasów okrążeń, spodziewajmy się w tym roku sporego rozwoju na tym polu, bez fizycznych zmian w silnikach.

Warto dodać, że regulamin ogranicza ilość energii odzyskanej na jednym okrążeniu, a nie energii wykorzystanej. W wyścigu nie ma to znaczenia, ale w kwalifikacjach ma spore. Kierowcy mogą teoretycznie rozpoczynać okrążenie mając pełną baterię – 4 MJ, a później na dystansie odzyskać regulaminowe 9 MJ i łącznie wykorzystać 13 MJ. Wiele tutaj zależy od układu toru, czy jest to możliwe.

Podsumowanie i mój komentarz

Założenia postawione przed tymi jednostkami napędowymi były bardzo optymistyczne i wygórowane, a głównym problemem jest promowanie ich mówiąc o podziale energii 50/50. Jestem pewny, że podobnie jak w poprzednich regulacjach, rozwój z roku na rok będzie intensywny, wydajność silników wzrośnie i obecne problemy związane z kończeniem się energii zostaną zminimalizowane. Natomiast na to potrzeba 2-3 lat, a F1 nie może na to czekać. Dlatego spodziewam się, że w tym roku zostaną wprowadzone pewne zmiany, głównie dotyczące proporcji. Gdyby to nie pomogło, to na kolejne lata możliwe są większe modyfikacje, które dość łatwo wprowadzić, ale nie w tym roku. Jakie to są możliwości, to opiszę wkrótce na blogu.