In Formula 1, parlare di "motore" rischia di diventare una banalizzazione della realtà. Nell’ultimo decennio, lo sviluppo tecnologico ha fatto enormi passi avanti e, dall’ormai lontano 2014, è invece più corretto parlare di “power unit”. I vecchi motori termici si sono rimpiccioliti fino a diventare dei V6 turbo da 1600 cc in grado di sprigionare una potenza pazzesca, e sono stati affiancati da una serie di componenti dalla tecnologia super avanzata, controllati a loro volta da software degni dei computer della Nasa.
Innovazioni senza precedenti per l’industria automobilistica (anche sul piano dei costi), che hanno portato le auto di F1 a somigliare sempre più a delle piccole astronavi da film di fantascienza.
La Power Unit Ibrida: Un'Analisi Dettagliata
Il motore ibrido di una vettura di F1 è un componente tanto complesso, quanto rivoluzionario. Esso è stato generato dalle menti più brillanti e impiegato nella massima serie dal 2014, quando avvenne il grande cambio regolamentare con una transizione dai motori V8 aspirati ai nuovi V6 ibridi.
Unisce la potenza di un motore a combustione interna a benzina (Internal Combustion Engine, ICE) ai sistemi di recupero di energia (Energy Recovery Systems, ERS) dando origine a ciò che può essere definita una Power Unit ibrida. Gli avanzati sistemi elettrici ibridi recuperano ingegnosamente l'energia prodotta dai freni e dai gas di scarico.
Una serie di soluzioni avanzate ed efficienti permette di ottimizzare la potenza, portando la tecnologia racing direttamente nella gamma delle vetture da strada Honda. Ogni gara inizia da qui.
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Componenti Chiave della Power Unit
Le power unit di oggi sono un complesso insieme di componenti che lavorano in perfetta sincronia per sprigionare oltre 1000 cavalli. I propulsori più potenti ed efficienti di sempre sono costituiti da molte parti ma, semplificando, sono sette le componenti monitorate dalla Fia. Il fulcro nevralgico è ovviamente l’ICE (Internal Combustion Engine) che altro non è se non il motore termico, affiancato da turbo (identificato come TC, Turbo Charger) e scarichi (EX, Exhaust).
Se ICE, TC e EX costituiscono gli ingredienti tradizionali della power unit, l’ERS (acronimo di Energy Recovery System, sistema di recupero dell’energia) è la parte che ha catapultato nel futuro i propulsori di Formula 1 e tutta l’industria del settore. Introdotta nel 2014, l’anima irbida è a sua volta formata da quattro componenti: i due diversi motori elettrici MGU-K e MGU-H, il pacco batterie denominato ES (Energy Store) e la CE, il cervellone elettronico che regola il funzionamento dell’intero sistema.
Il Motore a Combustione Interna (ICE)
Il regolamento attuale prevede un motore a 6 cilindri da 1600 cc con i cilindri disposti a V in due bancate da 3 cilindri ciascuna. Il carburante utilizzato, rigorosamente regolamentato, è sostanzialmente simile a quello acquistabile presso i distributori in cui si riforniscono le vetture stradali.
Dal 2014 le monoposto di Formula 1 sono equipaggiate con motori endotermici da 6 cilindri, a 4 tempi, con una cilindrata da 1.6L, una configurazione a “V” di 90° e un turbocompressore. A questa unità propulsiva sono poi affiancate due macchine elettriche, l’MGU-K e l’MGU-H, che recuperano e forniscono ulteriore energia.
Il Turbocompressore
Gli attuali motori a combustione interna utilizzano anche un turbocompressore che funziona sfruttando i gas di scarico e aumentando la quantità di miscela di aria e carburante che entra nel motore stesso, in modo da moltiplicarne la potenza. L'azione del turbocompressore si combina, quindi, all'azione dei componenti elettrici nell'ottenimento della potenza del sistema ibrido.
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La combustione del carburante ha bisogno di ossigeno se vuole bruciare in modo altamente efficiente, soprattutto se la quantità di carburante è limitata a 110 kg per gara. Il turbocompressore aiuta semplicemente il motore a “respirare” più velocemente, il che è utile quando gira a circa 100.000 volte al minuto.
MGU-K (Motor Generator Unit, Kinetic)
La MGU-K (Motor Generator Unit, Kinetic) è uno dei componenti più complessi della Power Unit F1 e svolge diversi ruoli. Le frenate in Formula 1 generano enormi quantità di calore, così intense che le pastiglie dei freni emanano una luce rossa a causa di tutta l’energia che sono costrette ad assorbire. Funzionando a circa 540°C, la MGU-K può assorbire tale energia e trasformarla in elettricità che può essere immessa nell’ES (Energy Store).
La MGU-K non è solo un generatore, ma distribuisce anche energia dall’ES alla trasmissione, fornendo all’auto fino a 160 CV di potenza aggiuntiva quando richiesto. Questa energia può anche essere dispiegata verso la MGU-H per supportare il turbo.
Nella fase di frenata la potenza meccanica disponibile all’albero motore viene utilizzata per mettere e mantenere in rotazione i rotori dell’MGU-K, che si comporta quindi da carico per il motore termico.
MGU-H (Motor Generator Unit, Heat)
La MGU-H (Motor Generator Unit, Heat) utilizza il calore dei gas di scarico dell'automobile per alimentare un generatore, nello stesso modo in cui la MGU-K sfrutta l'energia. Questa energia convertita può essere inviata direttamente all'ES o alla MGU-K.
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La MGU-H ha la capacità di funzionare in entrambi i modi. Può consumare energia o restituirla al sistema. Funziona principalmente per supportare il turbo, aiutando il compressore a tornare alla velocità di rotazione ottimale quando si torna a premere il piede sull’acceleratore, riducendo al minimo il ritardo del turbo e massimizzando le prestazioni.
L’MGU-H, montata sull’albero delle giranti di turbina e compressore, agisce da carico sull’albero del gruppo di sovralimentazione recuperando quell’energia cinetica altrimenti dispersa.
Energy Store (ES)
L’Energy Store è una batteria specializzata specifica per ciascuna Power Unit di Formula 1 che immagazzina l’elettricità raccolta dalla MGU-K e dalla MGU-H. Poiché l’energia elettrica è generata sia dalle forze estreme sviluppate dalle frenate, sia dal calore emesso dagli scarichi, è una fonte di alimentazione elettrica essenziale. Conservare l’energia recuperata all’interno della vettura è indispensabile affinché possa essere utilizzata quando necessario.
In ogni singolo giro, la quantità massima di energia che può essere dispiegata dall’ES verso le ruote posteriori è di 4MJ. Ciò fornisce all’incirca 30 secondi di potenza aggiuntiva per giro. Senza ES, non disporremmo delle auto ibride che utilizziamo oggi.
Le batterie consentono l’accumulo e il prelievo dell’energia elettrica e sono sistemi a ioni di litio da circa 20-25 kg di massa.
ECU (Electronic Control Unit)
La centralina elettronica della Power Unit (Electronic Control Unit, ECU) controlla e gestisce le componenti elettriche della Power Unit milioni di volte al secondo. È fondamentale per garantire che il pilota disponga della giusta quantità di potenza al momento giusto durante una gara.
Controllando l’ingresso, l’uscita e la generazione di energia, l’ECU consente all’intera unità di generare la sua potenza.
Nuove Direzioni: Il Futuro dell'Alimentazione in Formula 1 dal 2026
La Formula Uno ha deciso di puntare ancora di più sulla potenza e l’affidabilità dell’elettrico. La power unit è l’insieme dei componenti elettromeccanici di accumulo dell’energia che alimenta le vetture di Formula 1; tradizionalmente a combustione, già negli ultimi anni era subentrata una componente di alimentazione elettrica. Dal 2026 la nuova generazione di power unit sarà alimentata al 50% da energia elettrica, percentuale che invece oggi si aggira intorno al 25%.
Le vetture di Formula Uno non saranno più dotate di Drs, il sistema di resistenza aerodinamica introdotto qualche anno fa per favorire i sorpassi e rendere più spettacolari le corse. Dal 2026 al posto del Drs sarà introdotto il Manual Override, un sistema ibrido che consente di sfruttare l’accelerazione immediata del motore elettrico per un tempo più lungo in rettilineo rispetto ad un concorrente.
La scelta della FIA è stata dettata anche dal fatto che il Manual Override è una modalità più sicura di agevolare i sorpassi rispetto al DRS, che può essere condizionato da malfunzionamenti ed è più pericoloso in caso di condizioni meteo avverse.
Anche in termini di costi di ricerca e sviluppo, motivo per cui le discussioni sulle power unit del futuro - debutteranno nel 2026 con l’ingresso di Audi e Porsche - sono state guidate da necessità di semplificazione e taglio alle spese: la MGU-H sarà definitivamente abbandonata, in favore di un potenziamento della MGU-K, che sarà in grado di produrre ben 350kW contro gli attuali 120. E cioè ben 475 cavalli di potenza elettrica contro gli attuali 163.
Costi di una Formula 1
Le auto di Formula 1 sono l’apice dell’ingegneria automobilistica: meraviglie di tecnologia e design che si spingono oltre i confini della velocità, dell’efficienza e dell’innovazione. Ma cosa serve davvero per costruirne una? In questo post esploreremo i costi stimati per la costruzione di un’auto di Formula 1, aggiorneremo le cifre obsolete con i dati odierni e aggiungeremo un contesto prezioso sui componenti, la ricerca e lo sviluppo, la logistica e l’evoluzione dei regolamenti sul tetto dei costi.
Per una versione “TL;DR”, una moderna auto di Formula 1 costa in media circa 16 milioni di dollari, anche se le stime variano tra i 12 e i 20 milioni di dollari a seconda delle risorse e della filosofia di progettazione del team (RTR Sports). Questa cifra rappresenta principalmente il costo della costruzione iniziale, ovvero l’assemblaggio su misura dei componenti che danno vita a una monoposto di F1. Tuttavia, questa cifra non include le spese spesso astronomiche per la ricerca e lo sviluppo (R&S), la logistica e altre innovazioni tecnologiche ricorrenti.
Per coloro che desiderano acquistare un’autentica auto di Formula 1, il prezzo è piuttosto elevato, ma è possibile acquistarla sul sito web f1authentics.com. Qui, ad esempio, è possibile acquistare la Show Car Ufficiale 2024 Stake F1® Team KICK Sauber C44 per 297.000 euro o la Show Car Ufficiale 2020 Sergio Pérez BWT Racing Point F1 Team vincitrice della gara RP20 per “soli” 137.000 euro. Si tratta ovviamente di auto da esposizione (senza motore e senza trasmissione), ma non stavate pensando di guidarle, vero?
Componenti e fattori di prestazione
Ogni elemento di un’auto di F1 è progettato per ottenere le massime prestazioni e ogni componente principale contribuisce al costo complessivo:
- Telaio / Monoscocca in fibra di carbonio: La struttura centrale è realizzata con più strati di fibra di carbonio, per garantire un design leggero e una resistenza eccezionale. Costo stimato: 1-2 milioni di dollari (RTR Sports).
- Motore / Unità di potenza ibrida: Il cuore di un’auto di F1 è costituito da un motore turbo V6 da 1,6 litri abbinato a due unità motore-generatore (MGU-K e MGU-H). L’unità di potenza ibrida rappresenta uno dei componenti più complessi e costosi, con un costo di circa 7-10 milioni di dollari.
- Cambio: Dotato di otto marce avanti, il cambio è leggero e robusto, progettato per resistere a sollecitazioni estreme. Costo stimato: 500.000 dollari - 1 milione di dollari.
- Aerodinamica (ali anteriori e posteriori): Realizzate in fibra di carbonio, queste ali sono fondamentali per generare deportanza. Le regolazioni possono mettere a punto l’equilibrio aerodinamico per ottenere prestazioni ottimali. Costo stimato: $150.000-$300.000.
- Volante: Lungi dall’essere un semplice volante, l’attuale volante di F1 è un centro di controllo con oltre 20 pulsanti, manopole e interruttori. Permette al pilota di gestire tutto, dalla mappatura del motore al bilanciamento dei freni, dal sistema di recupero dell’energia (ERS) al limitatore di velocità della corsia dei box. Costo stimato: $50.000-$100.000 (Quora).
- Elettronica e telemetria: Con numerosi sensori e una centralina elettronica avanzata, i sistemi elettronici monitorano e gestiscono le funzioni critiche, con un costo di circa 300.000-500.000 dollari.
- Sistema di recupero dell’energia (ERS): L’ERS cattura l’energia sprecata dalla frenata e dallo scarico, convertendola in energia elettrica per aumentare le prestazioni. La sua complessità ne fa lievitare il costo a circa 1-2 milioni di dollari.
- Altri componenti (sospensioni, freni, carburante, pneumatici): I sistemi di sospensione (circa $300.000-$500.000), i freni ad alte prestazioni ($200.000-$350.000) e un sistema di alimentazione progettato per un’erogazione uniforme sono un costo aggiuntivo. Gli pneumatici, anche se utilizzati in multipli durante un weekend di gara, hanno un costo relativamente basso, pari a circa 1.500-2.000 dollari per set.
Ognuno di questi componenti viene progettato meticolosamente e spesso personalizzato in base alle specifiche di ogni squadra, aumentando ulteriormente il costo complessivo dell’auto.
Considerazioni sul costo totale e il tetto di costo F1
Quando si valuta il costo totale di un’auto di F1, è importante notare che le cifre sopra riportate riflettono solo la costruzione iniziale. Le spese correnti - ricerca e sviluppo, riparazioni, logistica e stipendi di un’ampia squadra di ingegneri e meccanici - possono far lievitare notevolmente la spesa complessiva.
Negli ultimi anni, l’organo di governo della Formula 1 ha introdotto un tetto ai costi per livellare il campo di gioco e garantire la sostenibilità finanziaria, soprattutto per le squadre più piccole. Questo tetto limita l’importo che le squadre possono spendere per la costruzione delle auto e per gli aspetti operativi, anche se molti dei costi di sviluppo più elevati (come la ricerca e lo sviluppo e gli stipendi dei piloti) non rientrano in questi limiti.
Tabella riassuntiva motore Ferrari F1 2024
Di seguito una tabella riassuntiva delle caratteristiche tecniche del motore Ferrari F1 turbo ibrido della Ferrari SF-24 (PU 066/12):
| Caratteristica | Valore/Descrizione |
|---|---|
| Denominazione | PU 066/12 |
| Cilindrata | 1.6 litri |
| Numero di cilindri | 6 a V con bancate di 90° |
| Alesaggio | 80 mm |
| Corsa | 53 mm |
| Distribuzione | Bialbero a 24 valvole con punterie pneumatiche |
| Alimentazione | Iniezione diretta a 500 bar(1 iniettore per cilindro) |
| Portata benzina | 100 kg/hr max |
| Materiali | Leghe di alluminio, titanio, acciai speciali |
| Potenza massima | Oltre 1.044 CV |
| Coppia massima | 500 Nm |
| Regime di rotazione massimo | 15.000 g/m |
| Sistema ibrido | MGU-K, MGU-H, batteria |
| Accensione | Magneti Marelli statica |
| Impianto elettrico | Magneti Marelli |
| Potenza MGU-K | 120 kW |
| Potenza elettrica combinata | Circa 350 CV |
| Recupero energia | In frenata (MGU-K), dai gas di scarico (MGU-H) |
| Giri max MGU-K | 50 000 giri/min |
| Pacco batteria | ioni di litio, peso minimo 20 kg |
| Giri max MGU-H | 125 000 giri/min |
| Energia batteria | 4 MJ (a giro) |
| Carburante | Benzina sintetica |
| Lubrificante | Olio sintetico ad alte prestazioni |
| Frizione | doppia multidisco a comando elettroidraulico |
| Cambio | longitudinale sequenziale Ferrari, 8 marce + RM con comando semiautomatico a cambiata veloce |
| Peso minimo | 130 kg |
| Dimensioni | Compatte e ottimizzate per l’aerodinamica |
| Efficienza termica | Molto elevata |
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