Paliwo w F1. Wszystko, co powinieneś o nim wiedzieć

Trudno wyobrazić sobie życie bez paliw. Najbardziej znanym i najbliższym codzienności wielu osób jest benzyna, która przez dekady ulegała istotnym modyfikacjom. Co ciekawe, wiele innowacji w tej dziedzinie najpierw trafiało do Formuły 1, a dopiero potem przenikało do samochodów drogowych. Sprawdźmy zatem, jak ewoluowało paliwo w F1.

Paliwo w F1. Jak zmieniało się na przestrzeni dekad?

Jeszcze do lat 90. XX wieku w bolidach wykorzystywano specjalne mieszanki na bazie różnych związków chemicznych. W ich skład wchodziły m.in. benzen, alkohol i benzyna lotnicza. Co więcej, niektóre z tych substancji były na tyle agresywne, że po wyścigu konieczne było demontowanie silnika i przepłukiwanie go konwencjonalną benzyną, by zapobiec korozji elementów.

Ciekawą obserwacją podzielił się Pat Symonds – inżynier znany m.in. z pracy w zespołach Benetton i Renault:

– Gdy przepisy nie ograniczały maksymalnej ilości paliwa [w 1987 roku wprowadzono dla silników turbodoładowanych limit 195 litrów – przyp. red.], używaliśmy mieszanin toluenu, ksylenu i benzenu – bardzo niebezpiecznych chemikaliów. Ich historia sięga czasów II wojny światowej, kiedy to po raz pierwszy stosowano je w silnikach wysoko doładowanych samolotów bojowych – wspominał Symonds.

Przełom nastąpił w 1993 roku, kiedy FIA zdecydowała się dostosować przepisy do rosnącej troski o bezpieczeństwo i środowisko. Od tego momentu paliwa stosowane w F1 musiały spełniać europejskie normy bezpieczeństwa i higieny pracy (BHP) i być bardziej zbliżone składem do tych dostępnych na stacjach paliw. W praktyce oznaczało to m.in. zakaz stosowania toluenu i benzenu. Dla chemików i inżynierów był to jednak impuls do innowacji – zaczęto szukać sposobów na poprawę osiągów przy zachowaniu zgodności z przepisami.

W kolejnych latach regulacje dotyczące składu paliw były dalej zaostrzane. Ich celem było m.in. zwiększenie podobieństwa między paliwem wyścigowym a drogowym, co otwierało przed koncernami paliwowymi nowe możliwości marketingowe i sprzedażowe. Nie bez znaczenia były też względy ekologiczne. Od sezonu 2022 obowiązuje wymóg zawartości co najmniej 10% bioetanolu w składzie paliwa (wcześniej było to 5%).

Jakie są różnice między paliwami drogowymi a tymi stosowanymi w bolidach F1?

Obecnie różnice między paliwem stosowanym w Formule 1 a tym dostępnym na stacjach benzynowych są niewielkie. Aktualne przepisy techniczne FIA są bardzo restrykcyjne i mają na celu promowanie paliw nowej generacji, zgodnych z tymi, które już trafiają do użytku cywilnego.

Na początku XXI wieku udział biokomponentów w paliwach zaczął stopniowo rosnąć (wprowadzono obowiązkowy udział na poziomie 5,75%, a do 2020 roku przewidywano zwiększenie go do 10%). Początkowo biokomponenty pełniły głównie funkcję utleniaczy, ale z czasem zaczęto dopuszczać także bardziej zaawansowane związki węglowodorowe. Warunkiem ich użycia jest jednak udowodnienie, że są one obecne także w paliwach konsumenckich.

Obecnie największy nacisk kładzie się na biopaliwa tzw. drugiej generacji, których produkcja opiera się na surowcach niekonkurujących z żywnością, takich jak odpady rolnicze czy leśne. To odpowiedź na rosnące wymagania związane z redukcją emisji CO₂ i zwiększeniem zrównoważonego rozwoju w motorsporcie.

W praktyce chemiczny skład paliwa wyścigowego niemal w 100% pokrywa się z paliwem drogowym, choć jego konstrukcja jest o wiele bardziej złożona. Benzyna może zawierać nawet około 200 różnych składników. Ich precyzyjne proporcje mają kluczowe znaczenie dla osiągów bolidu, wpływając zarówno na moc silnika, jak i na jego efektywność.

Dostawcami paliw w Formule 1 są znane globalne koncerny petrochemiczne, które współpracują z poszczególnymi zespołami. Przykładowo: Red Bull korzysta z paliwa ExxonMobil, Mercedes związał się z Petronasem, Ferrari z Shellem, a Alpine z BP.

Paliwa w F1 – petrochemiczni giganci nie zwalniają tempa

Choć paliwo stosowane w Formule 1 nie różni się diametralnie od tego używanego w samochodach drogowych, koncerny takie jak Aramco, Petronas, Shell czy ExxonMobil wciąż intensywnie pracują nad optymalizacją swoich mieszanek. Oczywiście w granicach wyznaczonych przez regulamin techniczny FIA.

Na stacjach paliw w wielu krajach praktykuje się sezonową zmianę składu benzyny – inne parametry obowiązują latem, inne zimą. W chłodniejszych miesiącach paliwo zawiera zwykle mniej ciężkich frakcji i jest nieco „czystsze”, co ułatwia rozruch silnika. W Formule 1 taka zmienność nie wchodzi w grę. Każdy zespół musi korzystać z identycznej mieszanki przez cały sezon.

Z tego powodu paliwa F1 powstają w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Mimo ścisłych regulacji producenci mają pewien zakres swobody i mogą wprowadzać niewielkie modyfikacje dostosowujące paliwo do charakterystyki silnika oraz konkretnego układu paliwowego. Na każdy weekend wyścigowy przypada około 2000 litrów paliwa na zespół, co daje pole do strategicznych „gier” między dostawcami a konstruktorami.

Jednym z największych wyzwań jest dostosowanie paliwa do pracy w bardzo wysokich temperaturach. Obecnie nie wolno stosować aktywnego chłodzenia paliwa, a jego temperatura podczas wyścigu systematycznie rośnie. Pod koniec rywalizacji może ona osiągać nawet 55°C. W takich warunkach pojawiają się dwa istotne problemy: po pierwsze, w wysokociśnieniowej pompie paliwowej mogą tworzyć się pęcherzyki gazu (zjawisko kawitacji), a po drugie lotne składniki paliwa mają tendencję do odparowywania. Może to zmieniać skład chemiczny mieszanki i, co kluczowe, spowodować, że paliwo przestanie spełniać homologację FIA.

To właśnie z tego powodu rozwój paliw w F1 to nieustanny wyścig z fizyką, przepisami i konkurencją.

Przepisy dotyczące paliwa w F1

Nad zgodnością składu paliwa z regulaminem czuwa FIA. Każdy dostawca musi przekazać do Międzynarodowej Federacji Samochodowej dwie próbki paliwa, które są następnie analizowane pod względem chemicznym i fizycznym. Stosuje się do tego chromatografię gazową – precyzyjną metodę, pozwalającą na identyfikację poszczególnych składników mieszanki.

Podczas każdego weekendu wyścigowego FIA pobiera dodatkowe próbki bezpośrednio z bolidów i ponownie analizuje ich skład tą samą techniką. Dopuszczalna jest minimalna tolerancja różnic, ale wyniki muszą być zasadniczo zgodne z próbką referencyjną.

Od sezonu 2019 obowiązuje limit zużycia paliwa w wyścigu, wynoszący 110 kg (dla porównania w 2018 roku było to 105 kg). Choć na co dzień zużycie paliwa mierzymy w litrach, zespoły Formuły 1 operują jednostką masy (kilogramami) ponieważ gęstość paliwa zmienia się wraz z temperaturą. Dla orientacji: 1 litr paliwa waży średnio 0,75 kg. Każde dodatkowe 10 kg paliwa w bolidzie oznacza stratę około 0,4 sekundy na okrążeniu, co przekłada się na ogromne różnice w strategii i osiągach. Dlatego zespoły precyzyjnie obliczają ilość tankowanego paliwa, zostawiając możliwie najmniejszy margines. Jednocześnie bolid musi ukończyć wyścig z co najmniej jednym litrem paliwa w baku, a ta próbka również jest analizowana po zakończeniu rywalizacji.

Od 2014 roku każdy bolid F1 musi być wyposażony w przepływomierz paliwa, który monitoruje przepływ z częstotliwością 2200 pomiarów na sekundę. W 2020 roku, po kontrowersjach związanych z jednostką napędową Ferrari, FIA wprowadziła obowiązek stosowania drugiego, niezależnego czujnika. Dane z obu przepływomierzy są szyfrowane, co uniemożliwia manipulację i zapewnia pełną transparentność.

Przyszłość paliwa w Formule 1

W ostatnich latach regulacje techniczne Formuły 1 wyraźnie koncentrują się na zwiększeniu efektywności energetycznej. Już w 2020 roku jednostka napędowa Mercedesa osiągnęła sprawność cieplną przekraczającą 50%. Oznacza to, że ponad połowa energii zawartej w paliwie została skutecznie przekształcona w napęd. To aż o 44% więcej niż w początkach ery hybrydowej, czyli w sezonie 2014.

Kierunek rozwoju F1 jest jasno określony: biopaliwa i paliwa syntetyczne. Od sezonu 2022 zespoły korzystają z paliwa typu E10, które zawiera 10% bioetanolu. To rozwiązanie ma ograniczyć emisję szkodliwych substancji do atmosfery. Początkowo spodziewano się, że E10 doprowadzi do spadku mocy silników, jednak producenci szybko znaleźli sposoby, by nie tylko zniwelować straty, ale wręcz poprawić osiągi.

Kolejny duży krok zaplanowano na sezon 2026, kiedy to Formuła 1 ma całkowicie przejść na 100% syntetyczne paliwo. Celem jest osiągnięcie neutralności węglowej nie tylko podczas spalania, ale także w całym cyklu produkcji paliwa.

Dwa filary przyszłości to zwiększona efektywność oraz pełna bezemisyjność. Efektywność ma być utrzymana mimo nowych ograniczeń dotyczących wykorzystania jednostki napędowej i wzmocnionej roli systemu odzyskiwania energii (ERS). Z tego powodu planuje się obniżenie limitu paliwa do 70 kg na wyścig (dla porównania obecnie wynosi on 100 kg).

Formuła 1, we współpracy z Aramco i zespołem inżynierów kierowanym przez Pata Symondsa, prowadzi intensywne badania nad syntetykami. Zanim nowe paliwa trafią do bolidów F1, prawdopodobnie zostaną przetestowane w niższych seriach, takich jak Formuła 2 czy Formuła 3.

Paliwa w Formule 1 to już nie tylko kwestia mocy, ale również zrównoważonego rozwoju, precyzji i strategii. Choć regulaminy stają się coraz bardziej rygorystyczne, a liczba dozwolonych modyfikacji maleje, pole do innowacji wciąż istnieje i to właśnie tam toczy się dziś prawdziwy wyścig technologiczny.

Zbliżająca się era syntetycznych paliw oznacza rewolucję nie tylko dla królowej motorsportu, ale i dla całej branży motoryzacyjnej. Rozwiązania testowane na torze coraz szybciej trafiają na drogi, a to, co dziś uchodzi za eksperyment, już jutro może stać się standardem. I właśnie w tym tkwi siła Formuły 1 – przesuwaniu granic tego, co możliwe.