F1 2026, MGU-K sotto accusa: perché l’energia non basta?

Il campionato mondiale 2026 di Formula 1 ha sollevato una quantità infinita di critiche sul recupero di energia delle moderne power unit. Ricordiamo che, essendo prive dell’MGU-H, moto-generatore capace di recuperare l’energia dall’entalpia dei gas di scarico fino allo scorso anno, l’ingrato compito di mantenere la batteria delle monoposto “sempre” carica è stato affidato al solo MGU-K.

Qui, indubbiamente, è sorto un problema. Come funziona l’MGU-K? L’MGU-K può lavorare sia come motore sia come generatore. Quando la corrente scorre dalla batteria → MGU-K → trasmissione, funziona da motore e fornisce coppia, contribuendo direttamente alla propulsione della monoposto fino a 350 kW, circa 476 CV.

Quando invece viene usata la trasmissione per recuperare energia, questa scorre dalla trasmissione → MGU-K → batteria, usando l’MGU-K come generatore. Questo processo sottrae energia meccanica al sistema, trasformandola in energia elettrica.

L’MGU-K è collegato meccanicamente al drivetrain. Quando lavora come generatore, viene trascinato dal sistema meccanico e produce una coppia resistente. Per produrre corrente, l’MGU-K deve opporsi alla rotazione che lo trascina. Questa resistenza elettromagnetica diventa quindi una vera e propria coppia frenante sulle ruote posteriori.

Ecco perché l’energia elettrica può essere accumulata nella batteria in due modi diversi: agendo sulla trasmissione quando il motore termico sta contribuendo attivamente al moto della monoposto (fenomeno del clipping, o super-clipping quando si è costretti a ricorrere a tale mezzo nel momento in cui il motore a combustione è a pieno regime), oppure andando ad agire come freno, recuperando a quel punto l’energia cinetica persa in fase di decelerazione.

Il dilemma che avvolge l’MGU-K

Dove sono nati i problemi visti all’inizio dell’anno? Dal fatto che l’MGU-K non riesce a recuperare tutta l’energia di cui le moderne vetture di Formula 1 hanno bisogno dalla sola frenata. Capacità massima della batteria di 9 MJ, limitata inizialmente a seconda del tracciato e poi portata a 7 MJ a causa dei problemi riscontrati a inizio anno. La FIA si riserva comunque la possibilità di cambiare questo valore al variare delle caratteristiche del circuito.

Come mai questa difficoltà? Gli ingegneri di Formula 1 hanno commesso un errore di valutazione oppure sarebbe semplicemente impossibile recuperare più energia dalla frenata?

Esempio pratico: il giro del poleman Antonelli nel GP di Cina

Per rispondere abbiamo pensato di proporvi un esempio pratico. Prendiamo in esame il giro di qualifica realizzato da Andrea Kimi Antonelli in Cina (1’32”064) e la poderosa staccata da affrontare in Curva 14. Come sappiamo, in uscita da Curva 13 Kimi ha avuto una grande accelerazione che lo ha portato a raggiungere una velocità di picco di 332 km/h, ma, a causa del super-clipping, la staccata è iniziata solamente quando aveva una velocità iniziale di 303 km/h.

La staccata è stata poderosa, senza avvalersi del lift. Una staccata in cui ha raggiunto i 68 km/h finali prima di riaccelerare nuovamente e avviarsi verso la conclusione del giro. Il tutto è avvenuto in circa 3,5 secondi.

Da un rapido calcolo si ottiene che la massima energia cinetica recuperabile in questa frenata è di 2600 kJ, ovvero 2,6 MJ. Attenzione, questo è un valore puramente ideale. Infatti, come conferma Brembo, detta frenata può raggiungere un massimale di 1,67 MJ, ovvero il 65% di quello ideale. Questo perché anche il motore elettrico ha una propria efficienza e non è mai possibile recuperare il 100% di ciò che è disponibile a causa degli attriti meccanici degli organi interni e della cinematica del moto.

Sempre dal nostro conto, possiamo dirvi inoltre che occorrerebbero circa 4,8 secondi affinché il moto-generatore da 350 kW possa recuperare tutti gli 1,67 MJ disponibili. Purtroppo, però, Antonelli ha impiegato 3,5 secondi per effettuare una simile decelerazione. Il che significa che neanche tutti gli 1,67 MJ sono stati recuperati. Il moto-generatore elettrico, attraverso una simile staccata e agendo per 3,5 secondi, avrebbe potuto recuperare al massimo, “solamente”, circa 1,23 MJ (e questo rimanendo nel campo dell’approssimazione ideale, immaginando tra l’altro che l’MGU-K sia in grado di andare a pieno regime quasi istantaneamente). I restanti circa 0,44 MJ, sicuramente di più, sarebbero dunque andati a distribuirsi sui freni, incrementando la temperatura dei dischi.

Questo gioco ci permette di comprendere anche come è cambiata la gestione delle temperature dell’impianto frenante. Se facciamo un enorme passo indietro e torniamo a prima dell’era delle power unit, ovvero al 2013, al tempo dei motori aspirati, i dischi freno dovevano essere dimensionati in modo tale da dover subire circa 1,6 MJ di energia che si sarebbe tutta estinta in un forte incremento di temperatura. Adesso invece devono essere dimensionati per doverne dissipare circa un terzo di tale valore.

Concludendo il ragionamento, in Cina ci sono state tre frenate ad alta intensità. Tramite quelle compiute in Curva 14, Curva 1 e Curva 6, i piloti avrebbero potuto recuperare fino a un massimo di circa 3,5 MJ. Nelle altre quattro frenate, invece, di più lieve intensità, potrebbero aver superato i 2,5 MJ. Il che ci porta a dire che, ottimisticamente, solo attraverso le frenate, sul circuito di Shanghai, le moderne vetture di Formula 1 avrebbero potuto recuperare al massimo circa 6 MJ, utilizzando l’MGU-K come freno. Ovvero circa il 60%-65% dell’energia di cui avrebbero avuto effettivamente bisogno per poter sostenere un giro di qualifica al massimo delle potenzialità della vettura.

Per questa ragione, a inizio anno, si tendeva a fare largo uso del super-clipping

Il che spiega come mai i piloti sono dovuti ricorrere all’uso del super-clipping sul rettilineo che porta in Curva 14 e fare uso del lift in altre zone del tracciato, come in approccio alle Curve 1, 6, 9 e 12, per raggiungere il limite massimo dei 9 MJ stabiliti dalla FIA all’inizio dell’evento per il giro di qualifica. Così facendo hanno potuto recuperare anche il 35%-40% mancante.

Rispondiamo alla domanda: l’MGU-K è stato adeguatamente dimensionato?

Per rispondere alla nostra domanda dobbiamo tenere a mente che la Cina è un tracciato molto particolare, in cui solamente Curva 14 potrebbe aver impegnato l’MGU-K così duramente. L’unica frenata in cui il generatore doveva cercare di accumulare un quantitativo molto alto di energia in un tempo limitato. Le altre staccate, anche se in alcuni casi comunque poderose, hanno garantito un tempo di frenata maggiore, il che ha aiutato il generatore a massimizzare la ricarica.

Quindi, giungiamo al nocciolo della questione: basterebbe davvero un motogeneratore più grande per risolvere il problema della gestione dell’energia? Probabilmente no. Lo si sfrutterebbe a pieno regime solamente in rare occasioni, come in Curva 14 a Shanghai o in quella che potrebbe essere Curva 1 a Monza. Per la maggior parte delle curve del mondiale possiamo dire che 350 kW sono sufficienti a garantire un adeguato recupero di energia. Non è una questione della potenza dell’MGU-K: il problema è che le moderne vetture di F1 sono pensate per utilizzare molta energia elettrica, ma i layout delle piste non offrono curve sufficientemente gravose da soddisfare questa grande richiesta. Ecco perché, per il futuro, si sta pensando di fare un passo indietro e tornare a dare più importanza al motore termico.

Confronto tra F1 e WEC

Una curiosità che possiamo offrirvi è la seguente. Se credete che la F1 non sia all’avanguardia, vi basti pensare che il secondo campionato mondiale della FIA con l’MGU-K più potente è il WEC. Nell’endurance, sulle LMP1, viene installato un motogeneratore da 200 kW, ovvero il 57% della potenza di un MGU-K montato sulle vetture 2026 di F1.

Analisi dei dati

I dati utilizzati per effettuare i nostri calcoli sono stati reperiti sfruttando la piattaforma di GPtempo.com, ma ovviamente le formule che abbiamo utilizzato sono incomplete. Abbiamo utilizzato formule ideali, nude e crude, senza troppi fronzoli, basate sul bilancio dell’energia cinetica.

Si tratta dunque di una stima che non ha tenuto conto di moltissime cose: la vettura cambia massa durante la transizione; non abbiamo considerato i cambi d’altitudine e quindi salite e discese, dunque l’energia potenziale; soprattutto, abbiamo solamente ipotizzato il valore delle perdite dovute agli attriti, alla resistenza aerodinamica e al riscaldamento dei freni tramite semplici deduzioni.

La nostra, quindi, è una stima che abbiamo deciso di mostrarvi per avvicinare i nostri lettori alla tecnica delle moderne power unit di Formula 1.

Per coloro che vogliono divertirsi

Se tra i nostri lettori c’è qualcuno che volesse divertirsi a fare dei calcoli, vi lasciamo di seguito le semplici formule che abbiamo utilizzato per i nostri scopi.

La differenza di energia cinetica si può ricavare facendo:

L’accortezza è sempre quella di esprimere tutto nelle giuste unità di misura. Per ottenere l’energia in joule dovete usare i kg per la massa e i m/s per le due velocità (V_i, velocità iniziale; V_f, velocità finale).

Con troverete il tempo richiesto per recuperare un determinato quantitativo d’energia (E) con un MGU-K di una determinata potenza (P). E è espressa in joule, P è espressa in watt.

Foto copertina: Formula1.it; foto interne: Formula1.it e Mercedes