نظام استعادة الطاقة الحركية

كان نظام Flybrid أول هذه الأنظمة التي تم الكشف عنها. ^{[ 4 ]} يزن هذا النظام 24  كجم (53  رطلاً) وتبلغ سعته الطاقية 400 كيلوجول بعد احتساب الفاقد الداخلي. يوفر النظام زيادة قصوى في الطاقة تصل إلى 60  كيلوواط (81.6 حصانًا متريًا ، 80.4 حصانًا بخاريًا) لمدة 6.67 ثانية. يبلغ قطر دولاب الموازنة 240 مم (9.4 بوصة) ويزن 5.0 كجم (11 رطلاً) ويدور بسرعة تصل إلى 64,500 دورة في الدقيقة. يبلغ عزم الدوران الأقصى عند دولاب الموازنة 18 نيوتن متر (13.3 قدم-رطل)، ويكون عزم الدوران عند وصلة علبة التروس أعلى تبعًا لتغير السرعة. يشغل النظام حجمًا قدره 13 لترًا. ^{[ 4 ]}       

في عام 2006، دُرِسَ أول نظام لاستعادة الطاقة الحركية (KERS) قائم على المكثفات الفائقة في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان (EPFL) في إطار تطوير "فورمولا S2000". وقد طُوِّرَ نظام بقدرة 180 كيلوجول بالتعاون مع معاهد أخرى. ^{[ 5 ]}

تم الإبلاغ عن حادثين طفيفين خلال اختبار أنظمة استعادة الطاقة الحركية (KERS) المختلفة في عام 2008. وقع الحادث الأول عندما اختبر فريق ريد بول ريسينغ بطارية نظام KERS لأول مرة في يوليو، حيث تعطلت البطارية وتسببت في حالة إنذار حريق أدت إلى إخلاء مصنع الفريق. ^{[ 6 ]} أما الحادث الثاني فوقع بعد أقل من أسبوع عندما تعرض ميكانيكي من فريق بي إم دبليو ساوبر لصدمة كهربائية عندما لمس سيارة كريستيان كلاين المجهزة بنظام KERS خلال اختبار على حلبة خيريز . ^{[ 7 ]}

أعلنت الفورمولا 1 دعمها للحلول المسؤولة للتحديات البيئية العالمية، ^{[ 8 ]} وسمح الاتحاد الدولي للسيارات (FIA) باستخدام نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) بقدرة 60 كيلوواط (82 حصانًا؛ 80 حصانًا بخاريًا) في لوائح موسم 2009 من الفورمولا 1. ^{[ 9 ]} بدأت الفرق باختبار الأنظمة في عام 2008 : حيث يمكن تخزين الطاقة إما كطاقة ميكانيكية (كما في دولاب الموازنة) أو كطاقة كهربائية (كما في البطارية أو المكثف الفائق ). ^{[ 10 ]}   

مع إدخال نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) في موسم 2009، استخدمته أربعة فرق فقط في مرحلة ما من الموسم: فيراري ، رينو ، بي إم دبليو ، وماكلارين . وفي نهاية المطاف، خلال الموسم، توقفت رينو وبي إم دبليو عن استخدام النظام. وكان نيك هايدفيلد أول سائق يصعد إلى منصة التتويج بسيارة مزودة بنظام KERS، وذلك في سباق جائزة ماليزيا الكبرى. وأصبح فريق ماكلارين مرسيدس أول فريق يفوز بسباق جائزة كبرى في الفورمولا 1 بسيارة مزودة بنظام KERS عندما فاز لويس هاميلتون بسباق جائزة المجر الكبرى في 26 يوليو 2009. واحتلت سيارتهم الثانية المزودة بنظام KERS المركز الخامس. وفي السباق التالي، أصبح لويس هاميلتون أول سائق ينطلق من المركز الأول بسيارة مزودة بنظام KERS، بينما تأهل زميله في الفريق، هيكي كوفالاينن، في المركز الثاني. وكانت هذه أيضًا أول حالة ينطلق فيها جميع سائقي سياراتهم من الصف الأمامي المزود بنظام KERS. وفي 30 أغسطس 2009، فاز كيمي رايكونن بسباق جائزة بلجيكا الكبرى بسيارته الفيراري المزودة بنظام KERS. كانت هذه المرة الأولى التي يساهم فيها نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) بشكل مباشر في الفوز بالسباق، حيث صرّح جيانكارلو فيسيكيلا، صاحب المركز الثاني ، قائلاً: "في الحقيقة، كنت أسرع من كيمي. لقد تجاوزني فقط بفضل نظام استعادة الطاقة الحركية في البداية". ^{[ 11 ]}

على الرغم من أن نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) كان لا يزال قانونيًا في سباقات الفورمولا 1 خلال موسم 2010، إلا أن جميع الفرق اتفقت على عدم استخدامه. ^{[ 12 ]} ومع تطبيق القواعد الجديدة لموسم 2011، والتي رفعت الحد الأدنى لوزن السيارة والسائق بمقدار 20  كيلوغرامًا ليصل إلى 640  كيلوغرامًا، ^{[ 13 ]} بالإضافة إلى موافقة فرق اتحاد سباقات الفورمولا 1 (FOTA) على استخدام أجهزة KERS مجددًا، عاد نظام KERS إلى حلبات السباق في موسم 2011. ^{[ 14 ]} كان استخدام نظام KERS اختياريًا كما كان الحال في موسم 2009؛ وفي بداية موسم 2011، اختارت ثلاثة فرق عدم استخدامه. ^{[ 15 ]}

طوّر فريق ويليامز إف 1 نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) الخاص به، والذي يعتمد على دولاب الموازنة، لكنه قرر عدم استخدامه في سياراته للفورمولا 1 بسبب مشاكل في التصميم، وقام بدلاً من ذلك بتطوير نظام KERS كهربائي خاص به. ومع ذلك، أنشأ الفريق شركة ويليامز هايبرد باور لتسويق منتجاته. وفي عام 2012، أُعلن أن سيارات أودي لومان R18 الهجينة ستستخدم نظام ويليامز هايبرد باور. ^{[ 16 ]}

منذ عام 2014، زادت قدرة وحدات نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) من 60 كيلوواط (80 حصانًا) إلى 120 كيلوواط (160 حصانًا) . وقد تم إدخال هذه الزيادة لموازنة تحول رياضة السيارات من محركات V8 سعة 2.4 لتر إلى محركات V6 توربو سعة 1.6 لتر. ^{[ 17 ]}  

تعمل شركة بوش لخدمات رياضة السيارات على تطوير نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) لاستخدامه في سباقات السيارات. تشمل أنظمة تخزين الطاقة الكهربائية هذه، المخصصة لوظائف المحركات الهجينة والميكانيكية، بطارية ليثيوم أيون ذات سعة قابلة للتوسيع أو دولاب موازنة، ومحركًا كهربائيًا يتراوح وزنه بين 4 و8 كيلوغرامات (بقوة قصوى تبلغ 60  كيلوواط (81  حصانًا))، بالإضافة إلى وحدة تحكم KERS لإدارة الطاقة والبطارية. كما تقدم بوش مجموعة من أنظمة المحركات الهجينة الكهربائية للتطبيقات التجارية والخفيفة. ^{[ 18 ]}

اختبرت العديد من شركات صناعة السيارات أنظمة استعادة الطاقة الحركية (KERS). ^{[ 19 ]} في سباق سيلفرستون 1000  كم عام 2008 ، كشفت بيجو سبورت النقاب عن بيجو 908 HY ، وهي نسخة هجينة كهربائية من سيارة 908 التي تعمل بالديزل، مزودة بنظام KERS. خططت بيجو للمشاركة بالسيارة في موسم 2009 من سلسلة سباقات لومان ، على الرغم من عدم السماح لها بحصد نقاط البطولة. ^{[ 20 ]}

بدأت ماكلارين اختبار نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) في سبتمبر 2008 في خيريز استعدادًا لموسم 2009 من سباقات الفورمولا 1 ، مع العلم أنه لم يكن معروفًا آنذاك ما إذا كان النظام كهربائيًا أم ميكانيكيًا. ^{[ 21 ]} في نوفمبر 2008، أُعلن عن تعاون شركة فري سكيل لأشباه الموصلات مع شركة ماكلارين للأنظمة الإلكترونية لتطوير نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) لسيارات ماكلارين في الفورمولا 1 بدءًا من عام 2010. واعتقد الطرفان أن هذا التعاون سيُحسّن نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) الخاص بماكلارين، ويُسهّل نقل تقنيته إلى سيارات الطرق العادية. ^{[ 22 ]}

استخدمت تويوتا مكثفًا فائقًا لإعادة شحن البطارية في سيارتها الهجينة سوبرا HV-R التي فازت بسباق توكاتشي للتحمل لمدة 24 ساعة في يوليو 2007. وأصبحت هذه السوبرا أول سيارة هجينة في تاريخ رياضة السيارات تفوز بمثل هذا السباق. ^{[ 23 ]}

في معرض ديترويت الدولي للسيارات 2011 ، كشفت بورش عن نسخة RSR من سيارتها الاختبارية بورش 918، والتي تستخدم نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) القائم على دولاب الموازنة، والمثبت بجانب السائق في مقصورة الركاب، والذي يعزز قوة المحركين الكهربائيين اللذين يديران العجلات الأمامية، بالإضافة إلى محرك البنزين V8 بقوة 565 حصانًا الذي يدير العجلات الخلفية، ليصل إجمالي القوة إلى 767 حصانًا. ويعاني هذا النظام من العديد من المشاكل، بما في ذلك عدم توازن السيارة الناتج عن دولاب الموازنة. وتعمل بورش حاليًا على تطوير نظام تخزين كهربائي. ^{[ 24 ]}

في عام 2011، أعلنت مازدا عن نظام i-ELOOP، وهو نظام يستخدم مولدًا كهربائيًا متغير الجهد لتحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية أثناء التباطؤ. تُستخدم هذه الطاقة، المخزنة في مكثف مزدوج الطبقات ، لتزويد الأنظمة الكهربائية في السيارة بالطاقة اللازمة. وتزعم الشركة أنه عند استخدام هذا النظام بالتزامن مع نظام التشغيل والإيقاف التلقائي i-Stop من مازدا، فإنه يوفر ما يصل إلى 10% من استهلاك الوقود. ^{[ 25 ]}

طوّرت شركتا بوش وبيجو سيتروين نظامًا هجينًا يستخدم النظام الهيدروليكي لنقل الطاقة من وإلى خزان نيتروجين مضغوط . ويُزعم أن هذا النظام يُحقق انخفاضًا في استهلاك الوقود يصل إلى 45%، أي ما يعادل 2.9 لتر/100  كم (81 ميل/غالون، 69 غرام من ثاني أكسيد الكربون _/ كم) وفقًا لدورة القيادة الأوروبية الجديدة (NEDC ) لسيارة صغيرة الحجم مثل بيجو 208. ويُزعم أن هذا النظام أقل تكلفة بكثير من الأنظمة الكهربائية وأنظمة دولاب الموازنة المنافسة، وكان من المتوقع استخدامه في سيارات الطرق بحلول عام 2016، ولكن تم التخلي عن المشروع في عام 2015. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

في عام 2020، أطلقت شركة فيات سلسلة سيارات فيات باندا الهجينة الخفيفة المزودة بتقنية استعادة الطاقة الحركية (KERS). ^{[ 28 ]}

تستخدم شركة Roewe (المملوكة لشركة صناعة السيارات الصينية SAIC Motor) أيضًا تقنية KERS.

كشف هارالد بارتول، رئيس قسم السباقات في شركة KTM، أن الفريق استخدم نظامًا سريًا لاستعادة الطاقة الحركية مُثبّتًا على دراجة تومويوشي كوياما النارية خلال سباق فئة 125 سي سي في جائزة فالنسيا الكبرى للدراجات النارية عام 2008. وقد أنهى كوياما السباق في المركز السابع. ^{[ 29 ]} لاحقًا، اعتُبر النظام غير قانوني، وبالتالي تم حظره. ستستخدم دراجة Lit C-1 الكهربائية أيضًا نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) كنظام كبح متجدد. ^{[ 30 ]}

يمكن تطبيق نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) أيضًا على الدراجات الهوائية. وقد طورت وكالة حماية البيئة الأمريكية ، بالتعاون مع طلاب من جامعة ميشيغان، نظام المساعدة الهيدروليكية للانطلاق باستخدام الفرامل المتجددة (RBLA) ^{[ 31 ].}

وقد تم إثبات ذلك أيضاً من خلال تركيب دولاب موازنة على هيكل دراجة وتوصيله بناقل حركة متغير باستمرار (CVT) للعجلة الخلفية. عند تغيير التروس، يمكن تخزين 20% من الطاقة الحركية في دولاب الموازنة، لتكون جاهزة لإعطاء دفعة تسارع عند إعادة تغيير التروس. ^{[ 32 ]}

قام نادي السيارات الغربي (Automobile Club de l'Ouest) ، الجهة المنظمة لسباق لومان 24 ساعة السنوي وسلسلة سباقات لومان ، بالترويج لاستخدام أنظمة استعادة الطاقة الحركية في فئة LMP1 منذ أواخر العقد الأول من الألفية الثانية. ^{[ 33 ]} وكانت بيجو أول شركة مصنعة تكشف النقاب عن سيارة LMP1 عاملة بالكامل، وهي 908 HY، في سباق أوتوسبورت 1000  كم عام 2008 في سيلفرستون. ^{[ 34 ]}

شهد سباق لومان 24 ساعة لعام 2011 مشاركة فريق هوب ريسينغ بسيارة مزودة بنظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) الميكانيكي من شركة فلايبريد سيستمز، لتكون بذلك أول سيارة على الإطلاق تتنافس في هذا الحدث بنظام هجين. يتكون النظام من قابضات انزلاقية عالية السرعة تنقل عزم الدوران من وإلى السيارة، متصلة بعجلة موازنة تدور بسرعة 60,000 دورة في الدقيقة.

طوّرت كلٌّ من أودي وتويوتا سيارات LMP1 مزوّدة بأنظمة استعادة الطاقة الحركية لسباق لومان 24 ساعة لعامي 2012 و2013. تستخدم أودي R18 e-tron quattro نظامًا يعتمد على دولاب الموازنة ، بينما تستخدم تويوتا TS030 Hybrid نظامًا يعتمد على المكثفات الفائقة . وعندما أعلنت بورش عودتها إلى لومان في عام 2014، كشفت أيضًا عن سيارة LMP1 مزوّدة بنظام استعادة الطاقة الحركية. تستخدم بورش 919 Hybrid ، التي طُرحت في عام 2014، نظام بطارية، على عكس بورش 911 GT3 R Hybrid السابقة التي كانت تستخدم نظام دولاب الموازنة.

تم تعديل نظام استعادة الطاقة الحركية (KERS) الذي يستخدم دولاب موازنة من ألياف الكربون، والذي طُوّر في الأصل لفريق ويليامز لسباقات الفورمولا 1 ، ليتم تركيبه في حافلات لندن ذات الطابقين . وقد زُوّدت 500 حافلة (تابعة لمجموعة جو-أهيد ) بهذه التقنية بين عامي 2014 و2016، بهدف تحسين كفاءة استهلاك الوقود بنسبة 20% تقريبًا. ^{[ 35 ]} وحصل الفريق الذي طوّر هذه التقنية على جائزة ديوار من النادي الملكي للسيارات عام 2015. ^{[ 36 ]}

تستخدم عربات قطار باري لنقل الركاب محركًا صغيرًا وعجلة موازنة كبيرة للتحرك. كما يدعم النظام الكبح التجديدي. ^{[ 37 ]}