خودروهای مدرن فرمول‌یک شاهکارهای فناوری و مهندسی هستند که برای رقابت در اوج ورزش موتوری طراحی شده‌اند. با این حال، طراحان این خودروها آزادی عمل کامل ندارند و باید از مجموعه‌ای از قوانین سخت‌گیرانه که توسط فیا، نهاد حاکم بر فرمول‌یک تعیین شده است، پیروی کنند.
این قوانین طراحی، همه‌چیز را از ابعاد و وزن خودرو گرفته تا آیرودینامیک و ایمنی پوشش می‌دهند. یکی از حوزه‌های به‌شدت قانون‌گذاری‌شده، پیشرانه‌ها هستند. فرمول‌یک در سال ۲۰۱۴ از موتورهای سنتی به‌پیشرانه‌های هیبریدی تغییر مسیر داد. این تغییر با هدف کاهش مصرف سوخت در دورانی با فشارهای زیست‌محیطی فزاینده انجام شد.
برای دستیابی به این هدف، پاوریونیت خودروهای فرمول‌یک از چندین قسمت تشکیل شد که شامل موتور ۱.۶ لیتری V6 توربوشارژ همراه با دو موتور الکتریکی و دو واحد مولد نیرو به‌نام‌های MGU-K و MGU-H می‌شود؛ اما همراه با معرفی قوانین هیبریدی، فیا همچنین محدودیت‌های شدیدی بر میزان سوخت قابل حمل و نرخ جریان سوخت به موتور اعمال کرد.
حداکثر ظرفیت سوخت مجاز خودروهای فرمول‌یک ۱۱۰ کیلوگرم (حدود ۱۴۰ لیتر) است و نرخ جریان سوخت نمی‌تواند از ۱۰۰ کیلوگرم در ساعت فراتر رود. از آن‌جا که سوخت‌گیری در طول مسابقه ممنوع است، این ارقام حداکثر سوختی را که یک خودرو فرمول‌یک در یک مسابقه استفاده می‌کند، نشان می‌دهند؛ اما عوامل دیگری نیز وجود دارند که برای درک دقیق‌تر باید در نظر گرفته شوند.
فرمول‌یک از سال ۲۰۱۱ با معرفی سیستم بازیابی انرژی جنبشی (KERS) همراه با باتری‌ها، از فناوری هیبریدی استفاده می‌کرد. بااین حال، این سیستم بیشتر به‌عنوان ابزاری برای تقویت پرفورمنس بود تا تلاشی برای کاهش مصرف سوخت.
این جنبه تا معرفی قوانین جدید پیشرانه در سال ۲۰۱۴ به‌طور جدی مورد توجه قرار نگرفت. تا قبل از این، خودروهای فرمول‌یک از پیشرانه‌های ۲.۴ لیتری V8 استفاده می‌کردند که سیستم هیبریدی ساده‌ای (KERS) داشتند و حدود ۸۵۰ اسب‌بخار تولید می‌کردند.
در مقابل، پیشرانه‌های V6 هیبریدی کنونی حدود ۱۰۰۰ اسب‌بخار تولید می‌کنند و در یک مسابقه یک‌سوم سوخت کمتری مصرف می‌کنند. این دستاورد نتیجه مهندسی شگفت‌انگیزی است. قلب این سیستم، پیشرانه ۱.۶ لیتری V6 توربوشارژ است که حدود ۸۴۰ اسب‌بخار تولید می‌کند و مابقی قدرت توسط اجزای الکتریکی پیشرانه، یعنی MGU-H و MGU-K تامین می‌شود.
MGU-H انرژی را از گازهای داغ خروجی توربو بازیابی کرده و به‌صورت برق ذخیره می‌کند. این برق می‌تواند برای چرخاندن توربو و حذف تاخیر در شتاب‌گیری استفاده شود.
MGU-K انرژی‌ای را که در هنگام ترمزگیری به‌صورت گرما از دست می‌رود، بازیابی کرده، در باتری ذخیره می‌کند و سپس از آن برای تقویت شتاب خودرو استفاده می‌کند.
حالا بیایید نگاهی دقیق‌تر به‌چگونگی تاثیر این فناوری روی کاهش مصرف سوخت بیندازیم؛ خودروهای فرمول‌یک با حاشیه‌های بسیار باریک برنده یا بازنده می‌شوند و حتی سریع‌ترین خودروهای فرمول‌یک برای کاهش چند صدم ثانیه از زمان دور خود تلاش می‌کنند.
یکی از راه‌های دستیابی به‌این هدف، مدیریت میزان سوختی است که در خودرو قرار می‌گیرد. درحالی که تیم‌ها به ۱۱۰ کیلوگرم سوخت محدود هستند، الزامی به پر کردن کامل باک برای مسابقه ندارند. تیم‌ها محاسبه می‌کنند که خودرو دقیقا به چه مقدار سوخت نیاز دارد تا به پایان مسابقه برسد؛ درحالی که در انتهای مسابقه باید برای نمونه‌برداری فیا حداقل یک لیتر بنزین همچنان در باک باقی باشد.
البته این محاسبه صرفا میانگین نرخ مصرف سوخت در طول مسافت مسابقه نیست. تیم‌ها اغلب عواملی مانند احتمال حضور خودرو ایمنی، شرایط آب‌وهوایی و استراتژی فشردن و رها کردن پدال گاز توسط راننده (Lift & Coast) برای کاهش مصرف سوخت را هم در نظر می‌گیرند.
در یک گرند پری معمولی با مسافت حدود ۳۰۵ کیلومتر، یک خودرو فرمول‌یک معمولا بین ۹۵ تا ۱۱۰ کیلوگرم سوخت (معادل حدود ۱۲۰ تا ۱۴۰ لیتر) مصرف می‌کند. شاید این مقدار در نگاه اول بهینه به‌نظر نرسد، اما با توجه به سرعت، قدرت و پیچیدگی خودروهای مدرن فرمول‌یک، این یک دستاورد قابل‌توجه است که نشان می‌دهد عملکرد فنی و بهره‌وری می‌توانند دست در دست هم پیش بروند.
