Sistem Pemulihan Energi Kinetik

Sistem Pemulihan Energi Kinetik atau Kinetic Energy Recovery Systems (bisa juga disebut Kinetic Energy Regenerative System) adalah sebuah sistem penyimpanan energi yang mengambil lagi energi yang terbuang saat mobil direm. Dengan cara ini, konsumsi bahan bakar menjadi lebih irit. Emisi gas buang, terutama CO2 dapat pula dikurangi.
Ketika mobil direm, mesin tetap bekerja. Tenaga yang dihasilkan mesin tidak terpakai secara optimum karena mobil melambat atau malah berhenti total. Berarti tenaga mesin terbuang percuma. Tenaga yang terbuang berupa gerakan atau putaran komponen mesin itu disebut energi kinetik. Energi itulah yang diambil, disimpan dan nantinya digunakan lagi untuk menjalankan kendaraan.
Saat ini ada dua cara memanfaatkan energi kinetik, yaitu mekanikal dan elektrikal. Mekanikal, menggunakan roda gila. Sedangkan elektrikal, tenaga dari mesin diubah menjadi listrik (menggunakan generator), kemudian disimpan pada kapasitor atau aki. Setelah itu baru digunakan membantu mesin menjalankan kendaraan, misalnya berakselerasi. Karena menggunakan dua sumber tenaga, disebut hibrida. Pada Formula 1, KERS yang ditawarkan Flybrid bekerja secara mekanikal. Tenaga mesin yang tidak terpakai saat mobil direm, disimpan pada roda gila berupa putaran atau energi kinetik. Nantinya energi tersebut digunakan lagi ketika gas digenjot.

Pengertian KERS

Sebenarnya KERS sudah banyak dikembangkan oleh berbagai perusahaan otomotif. Pengembangan yang dilakukan mengarah ke pemulihan energi secara elektrikal. Karena itulah, ketika FIA menggagas penggunaan KERS, beberapa tim F1 langsung melakukan uji-coba. Ternyata sebagian tim F1 menggunakan sistem KERS sendiri. Misalnya, seperti yang dilakukan BMW Sauber. Akibatnya terjadilah insiden, mekanik BMW tersengat sentrum ketika memegang sidepot dan setir saat latihan.
Menurut Markuus Duesmann, Kepala Transmisi BMW, mekaniknya kena sentrum karena tegangan AC yang dihasilkan sistem KERS mobilnya tinggi sekali. Setelah diperiksa, kontrol unit KERS BMW ternyata menghasilkan tegangan tinggi yang berasal kapasitor pada sistem 12 volt yang digunakan mobil. Tegangan tersebut mengalir melalui setir dan sasis yang dibuat dari karbon.
Faktor utama FIA memilih KERS mekanikal lantaran kemasan dan ukurannya lebih kompak dibandingkan versi elektrikal. Bobot seluruh unit hanya 24 sedangkan volumenya volume 13 liter. Kondisi ini dinilai sangat pas buat mobill F1.
KERS mekanikal yang akan digunakan pada F1 dan dibuat oleh Flybrid dari Inggris. Energi yang bisa dihemat dari alat yang diciptakan perusahaan tersebut yaitu sekitar 400 kilojoule untuk setiap lap. Bila dikonversi lagi sama dengan 80 hp atau 60 kW untuk waktu 6,67 detik. Bila disederhanakan lagi, menjadi 60.000 Joule per detik.
Klaim Flybrid diragukan beberapa ahli energi dan otomotif. Menurut mereka, rata-rata bensin mengandung energi 39,5 MegaJoule/liter. Karena itu, klaim 60 kJ, sama dengan membakar 0,00151 liter atau 1,5 cc/detik dinilai terlalu berlebihan. Pasalnya, bensin tak mungkin melepaskan energi 39,5MJ/liter dan seterusnya dikonversi menjadi energi mekanis. Para ahli energi memperkirakan, alat tersebut hanya bisa menghemat energi 3kW selama 20 detik.
Dibandingkan KERS elektrikal yang sudah banyak digunakan saat ini oleh perusahaan mobil untuk umum, sistem Flybrid masih kalah efisien. Menurut Luca Marmorini yang sempat bekerja untuk Toyota F1, sistem KERS Toyota pada mobil sport hibridanya, Supra yang telah memenangkan lomba ketahanan di Tokachi, Jepang mampu mengembalikan energi yang hilang sampai 70%. Sedangkan sistem mekanikal Flybrid hanya 20%. Karena itu pula, ia menilai KERS Flybrid yang bekerjasama dengan Totorak dan Xtrack kurang cangghi bahkan primitif. Padahal Flybrid telah mendapatkan penghargaan, “Engine Innovation of the Year” di Koln, Jerman tahun lalu untuk KERS ini.
Alasan lain FIA memilih KERS dari Flybrid adalah untuk mencegah perbedaan mencolok antara tim yang mampu membuat KERS dengan sangat bagus dan yang kurang baik. Padahal, berdasarkan perhitungan yang dibuat para insinyur F1, penggunaan KERS belum mampu mempercepat waktu tempuh per lap secara sginifikan. Pasalnya, waktu yang tersedia untuk mengambil energi tersebut 6,5 detik perp lapnya. Kalau pun ada, hanya bisa lebih cepat 0,1 – 0,3 detik/lap. Itu pun belum memperhitungkan distribusi bobot dan besarnya kemasan. Meski begitu diakui, dengan adanya KERS, kesempatan “overtake” lebih besar karena traksi lebih baik terutama saat mobil berakselerasi kembali.

Cara kerja

KERS elektrikal yang digunakan perusahaan mobil saat ini, energinya diambil dari roda. Selanjutnya, energi tersebut disimpan dalam aki atau batere. Tenaga dari batere digunakan untuk memutar motor listrik. Motor listrik dimanfaatkan untuk membantu mesin utama untuk berakselerasi atau mengaktifkan perlengkapan mobil, seperti AC dan kelistrikan lainnya. Cara lain yang cukup menarik adalah seperti ditempuh Volvo, yaitu dengan istem ISG, (intergrated starter-generator). Starter dan generator adalah unit yang sama. Saat mesin dihidupkan berfungsi sebagai motor starter dan bila mesin sudah hidup menjadi generator untuk menghasilkan listrik.
Pada sistem yang dibuat oleh Flybrid, komponen utama terdiri dari roda gila dan CVT (continuously variable transmission) yang dipasang antara transmisi dan as roda belakang. Jika mobil direm, CVT mempercepat putaran roda gila dengan perbandingan 6: 1. Roda gila berputar lebih cepat dan menyimpan energi dari mesin yang tidak sepenuhnya digunakan untuk menjalankan mobil. Begitu gas digeber, CVT memperkecil rasio. Kini giliran roda gila yang menyalurkan energinya ke transmisi untuk memerkuat traksi atau mempercepat akslerasi. Pada Flybrid, putaran roda gila untuk menyimpan energi mencapai 64.500 rpm.
Meski KERS Flybrid dinilai oke untuk recovery energi, beberapa ahli masih mengkhawatirkan masalah keamanan. Pasalnya, putaran roda gila yang sangat tinggi, menyebabkan bearing (laher) cepat aus, rontok dan bisa menimbulkan pecahan logam. Jawaban Flybrid, masalah keamanan merupakan aspek pertama yang diperhitungkan. Karena itu pula, roda gila dibuat dari karbon dan ditaruh di dalam tabung baja yang kuat.