Formula E as Shell Eco-marathon: competitions at the basis of future mobility

Can a FIA world championship be compared to an international race for students? Is it possible to equal 270 bhp racing cars to 1 kW little vehicles designed for optimal fuel efficiency? Though it might sound crazy the right answer is both yes and no. Don’t worry we “haven’t gone nuts”. We are talking about Formula E and Shell Eco-marathon.

Formula E (left) and Shell Eco-marathon (right)

But let’s start from the basis.

Shell Eco-marathon, to which Team H₂politO proudly takes part since 2008, is a competition aimed at University and High School students. Its objective is to make students design vehicles , both prototypes and urban concepts whose extremely low consumptions make them reach a rank, not their speed. This competition is held worldwide but for obvious logistic and economical reasons the same race is organized in different periods of the year and in three different locations: Europe, which this year will reach the 30^th edition, Asia and Americas, that started hosting races a few years after Europe. Team  H₂politO takes part to the Shell Eco-marathon Europe, which in the last four years (the location may change from year to year) was held through the roads surrounding the Ahoy Arena, in Rotterdam (Nederland)  with its vehicles IDRA e XAM, presented in this blog in the last weeks.

Formula E, a new typology of racing born within the FIA championship, is the very first single-seater championship for fully-electric racing cars. Introduced in September of 2014 will see participating teams running in the heart of some of the biggest cities in the world such as London, Beijing and Miami. The objective of this racing series is, as tradition in motorsports, to push the effort in research and development  of road cars through the experience gained on track. In this case Formula E, regarding fully electric cars, aims to stimulate the interest of fans and to develop further this particular field, growing the awareness in the field of a more sustainable mobility.

And it’s for this reason that Team H₂politO thinks that the two competitions have more in common than what it might not appear. Shell Eco-marathon too proposes itself to “continue to spark the debate about the future of mobility and inspire students to push the boundaries of fuel efficiency. And one of our contributions is the constant review and update of the competition rules, reflecting new trends in both the automotive and energy industries”. Moreover, besides the competition, Shell and its partners organize during  practice and race days an exhibition called Shell Energy Lab, where visitors of any kind are involved in activities that represent a journey through the ideas of the future of energy and mobility.

 

Comparison between Formula E launch video and Team H2politO's Communication Award

video campaign for Shell Eco-marathon 2014

Obviously the technical contents through which the two competitions hope to reach the same target are completely different.

Formula E, for its first championship, chose a single car to be used by all participants, the Spark-Renault SRT_01E. This single-seater car has an electric powertrain and electronics provided by McLaren Electronics Systems, the world leader in high-performance technology for motorsport, that equipped with the battery stake from Williams Advanced Engineering, part of the Williams group owner of the world famous F1 team, is able to provide a power output of 200 kW (270 bhp). The power in racing mode is set to 150 kW (202.5 bhp) to assure the best autonomy during the race but can be taken up to 180 kW (243 bhp) for 5 seconds per lap, exploiting an innovative interaction with the social networks (the most voted driver on social networks during the race can access this kind of “boost”). Despite this power reduction the driver must pit during the race to swap the car, creating interesting scenarios for the strategy and the control of the electric engines. These are capable of impressive performances even if they are a “100% green type of engine”: 0-100 km/h takes 3 seconds, the top speed is 225 km/h and all of this without emitting a single gram of CO₂. Big attention is dedicated to aerodynamics, specifically  optimized to help during overtakes, to chassis and bodyworks. Dallara, the celebrated Italian factory, takes care of designing the vehicles and granting the same safety standards of the Formula One. Race cars are made of  alluminum, carbon fiber and Kevlar with exceptional results both in structural stiffness and in weight reduction.

The Spark-Renault SRT_01E

As explained before this choice will regard just the first year of races. From next season on the Formula E circus will accept new suppliers and design variations, aiming at a more refined engineering competition. We are just at the dawn of a new way of seeing racing series in the vast motorsport world. 

Formula E in London

By the way, cars enrolled in Shell Eco-marathon are deeply different. First of all the competition is divided in two categories: Prototypes, extreme vehicles such as our IDRA, and Urban Concepts, city car-looking vehicles like our XAM. Both categories are furthermore divided by the type of fuel the vehicles use. You can find internal combustion engines, both conventional and hybrids, powered by Shell FuelSave Unleaded 95 (Europe and Asia)/Shell Regular 87 (US) gasoline vehicles indeed, Shell FuelSave Diesel (Europe)/Shell Diesel (Asia and US), Ethanol E100 100% second generation bio-ethanol from the scraps of the agriculture, Shell Gas to Liquid, CNG, natural gas like methane and electric vehicles powered either by batteries or hydrogen fuel cells. Thanks to the great variety of the fuels and the broad freedom in the technical rules Shell Eco-marathon has a incredibly huge range of technical and stylish solutions, put on track by future designers, technicians and engineers.

IDRA (left) and XAM (right) at Shell Eco-marathon

The competition format aims at raying to simulate everyday conditions a vehicle might find itself while being used in a big city, so the average speed around the track is generally around 25 km/h. This average is due to the fact that rules oblige participants to cover the distance of 16,117 km of the track in less than 39 minutes (exceeding that time invalidates the achieved result).

In these terms thinking of a race strategy becomes a must. Our Team Members constantly communicate during the race with the driver in order to provide him or her the necessary information in order to use as less fuel as possible. The most efficient vehicle in its category wins by achieving that goal.

Don’t think that, due to the low speed and the apparently worse performances, with all due respect to motorsport vehicles, Shell Eco-marathon might feel a boring or not fascinating race. Participants live every single run (4 attempts during 3 racing sessions) feeling their hearts pounding. Those will be the longest 39 minutes  that they will ever experience.

Deep differences but a common goal, work together for a sustainable mobility, against pollution and the growing congestion of our cities, building in new generations the idea of a cleaner world even though following different paths.

Team H₂politO is involved, with Shell Eco-marathon, as Formula E to accelerate this change. Are you?

Team H2politO at Shell Eco-marathon 2014

La Formula E come la Shell Eco-marathon: la competizione come base per il futuro della mobilità

Può un campionato mondiale FIA essere paragonato ad una competizione internazionale di studenti? Possono essere messi sullo stesso piano “bolidi” da oltre 270 CV e “veicoletti” da 1 kW pensati per  consumare meno possibile? La risposta è: sì è possibile, e no, non siamo completamente pazzi: parliamo di Formula E e della Shell Eco-Marathon.

Formula E (sinistra) e Shell Eco-marathon (destra)

Ma occorre procedere con ordine.

La Shell Eco-marathon, a cui il Team H₂politO partecipa orgogliosamente dal 2008, è una competizione, destinata a studenti dell’Università e delle Scuole Superiori, il cui obiettivo è progettare veicoli, sia prototipi che “urban concept” (quasi auto da città), la cui prestazione in gara è valutata in termini di minor consumo in termini energetici e non della sola posizione in classifica raggiunta grazie alla velocità. Questa competizione, per ovvi motivi logistici e di budget dei partecipanti, esiste in tre differenti continenti: in Europa, che quest’anno arriva al traguardo della 30^a edizione, Asia ed America, queste ultime due storicamente più giovani. Il Team H₂politO prende parte alla Shell Eco-marathon Europe che si svolge da quattro anni nel circuito cittadino realizzato attorno all’Ahoy Arena di Rotterdam (Paesi Bassi) con i suoi veicoli IDRA e XAM, presentati le scorse settimane all’interno di questo blog.

La Formula E, neonata nell’elenco dei campionati FIA, è la prima competizione di velocità per monoposto totalmente elettriche che, introdotta nel settembre di quest’anno, correrà nel “cuore” di alcune delle più grandi città del mondo tra cui: Londra, Pechino e Miami. L’obiettivo di questa gara è, come da tradizione nelle competizioni motoristiche, stimolare lo sviluppo di nuove soluzioni per auto stradali partendo dall’esperienza della pista. Nello specifico, trattandosi di auto elettriche, la Formula E si prefigge di stimolare l’interesse e la ricerca in questo particolare ambito, sensibilizzando il grande pubblico alle tematiche della mobilità sostenibile.

Ed è proprio questo obiettivo che, secondo il Team H₂politO, lega profondamente le due competizioni. Anche la Shell Eco-marathon, infatti, si propone di “continuare ad alimentare il dibattito sul futuro della mobilità e ispirare gli studenti a spingere sempre più lontano i confini dell’efficienza energetica. E uno dei nostri contributi è la continua revisione e aggiornamento delle regole della competizione, che riflette le nuove tendenze sia nel settore automobilistico che in quello delle compagnie energetiche”. Inoltre, oltre alla competizione, la Shell e le aziende partner della Shell Eco-marathon organizzano, nei luoghi e nei giorni dell’evento, un’esposizione denominata Shell Energy Lab, in cui visitatori di ogni età vengono coinvolti in attività che rappresentano un viaggio educativo nel futuro dell’energia, tecnologia e mobilità.

Il confronto tra il video di lancio della Formula E e quello del Team H2politO 

usato per la candidatura al Communication Award della Shell Eco-marathon 2014

Le differenze nei contenuti tecnici con cui le due competizioni  si prefiggono di arrivare al comune obiettivo sono, ovviamente, completamente differenti.

La Formula E, per il suo primo anno di competizioni, ha infatti scelto una macchina unica,  la Spark-Renault SRT_01E, con cui i diversi concorrenti si metteranno alla prova. Una monoposto spinta da due motori elettrici McLaren Electronics Systems, leader nel settore del motorsport, che insieme alle batterie fornite da Williams Advanced Engineering, parte del gruppo Williams che include anche il prestigioso team di F1, forniscono una potenza massima di 200 kW (270 CV) in qualifica, mentre in gara la potenza viene ridotta a 150 kW (202.5 CV) per garantire la massima durata in gara e che può essere portata a 180 kW (243 CV) per 5 secondi  al giro per mezzo di un’innovativa interazione con i social networks, che permette al pubblico di interagire con la gara votando per il proprio pilota preferito. Nonostante questa riduzione di potenza il pilota è obbligato dal regolamento a fermarsi ai box per cambiare auto durante la gara, creando quindi interessanti spunti sulla strategia di gara e sulla gestione dei motori elettrici, capaci di prestazioni di tutto rispetto: accelerazione 0-100 km/h in 3 secondi e velocità di punta di 225 km/h, e tutto senza emettere un grammo di CO₂. Grande attenzione è stata anche dedicata all’aerodinamica, studiata ad hoc per favorire i sorpassi, al telaio e alla carrozzeria. Questi ultimi, progettati dalla celebre azienda italiana Dallara, sono conformi agli stessi standard di sicurezza della Formula 1 e realizzati in alluminio, fibra di carbonio e kevlar, garantendo eccezionali risultati in materia di riduzione di peso.

La Spark-Renault SRT_01E

Come anticipato questa è stata la scelta per il primo anno di attività, dalla prossima stagione il “circus” della Formula E potrà aprirsi a nuove scelte progettuali  volte maggiormente alla competizione ingegneristica. Non si è che all’inizio di una nuova specie di competizioni di velocità.

La Formula E a Londra

Le vetture impegnate alla Shell Eco-marathon sono invece sono profondamente diverse. Innanzitutto alla competizione prendono parte due diverse categorie di vetture: prototipi, vetture estreme come la nostra IDRA, e Urban Concept simili a XAM, ed entrambe le categorie si suddividono ulteriormente in base all’alimentazione. Vi sono infatti : motori a combustione interna,  ibridi e non di cui per combustibile Shell FuelSave Unleaded 95 (Europe and Asia)/Shell Regular 87 (US) ovvero veicoli a benzina, Shell FuelSave Diesel (Europe)/Shell Diesel (Asia and US), Ethanol E100 100% Bio-Etanolo di seconda generazione, ovvero di derivazione da scarti di produzioni alimentari, Shell Gas to Liquid, CNG, gas naturale simile al metano, e veicoli elettrici alimentati a batterie o ad idrogeno. Data la grande varietà di possibili motorizzazioni e la libertà regolamentare data dal regolamento della Shell Eco-marathon si ha un’incredibile varietà di soluzioni stilistiche e tecniche, messe in campo dai futuri progettisti, ingegneri e tecnici che partecipano in qualità di studenti alla gara.

IDRA (sinistra) e XAM (destra) alla Shell Eco-marathon

Il format della competizione gara è fatto per essere rappresentativo per un veicolo in marcia in una grande città, dunque la velocità media è di circa 25 km/h, tipica di un grande centro urbano. Questa velocità impone il tempo massimo di gara, i partecipanti devono infatti percorrere i 16,117 km del tracciato in meno di 39 minuti, pena cancellazione del risultato. E attenzione, qui non si parla di chi taglia per primo il traguardo o di chi raggiunge la maggiore velocità, il risultato in classifica è dato dal consumo energetico equivalente misurato in km per litro di benzina, oppure in km/kWh,in modo da confrontare anche diverse categorie. Diventa dunque di fondamentale importanza la strategia di gara, oltre alla validità del progetto, curata come ogni aspetto tecnico dai ragazzi del nostro Team, che comunicano costantemente con il pilota per fornirgli le indicazioni necessarie, proprio come succede in un Team di Formula E.  Il più efficiente vince, con un premio dedicato ad ogni fonte di energia e categoria. Non si pensi che, data la bassa velocità e le “prestazioni” apparentemente  inferiori rispetto a veicoli da competizioni velocistiche, sia una gara poco appassionante. I partecipanti vivono ogni singolo run di gara (4 i tentativi disponibili in 3 sessioni di gara) con il cuore in gola, e sono i 39 minuti più lunghi che abbiano mai vissuto.

Profonde differenze ma un obiettivo in comune dunque, lavorare insieme per una mobilità sostenibile, contro l’inquinamento e il congestionamento delle nostre città, verso un mondo migliore e più pulito, anche se con metodi diversi. Il Team H₂politO è impegnato, con la Shell Eco-marathon, come  la Formula E per accelerare questo cambiamento. E voi?

Il Team H2politO alla Shell Eco-marathon 2014