Червеният автомобил, мидената черупка и изкуството да създаваш високооктанов бензин от слама, дървесни частици и пластмаса

Дори в епохата, или може би най-вече в епохата на изкуствения интелект, историята на марката започва все повече да показва стойността си на капитал. Попитайте за това Porsche или Ferrari. А също Mercedes, Fiat или Citroen. Не само защото произвеждат автомобили, завладяващи вниманието. А и защото са успели да създадат имена, символизиращи отдаденост към автомобила. Ситуацията с Shell е подобна, но нейната история е далеч по-дълга от тази на въпросните автомобилни марки и доста по-многопластова. Започва още преди създаването на автомобила и се простира от джунглите на остров Суматра, до смразяващите води на Северно море.

Преди години Американският филмов институт определи брилянтния филм „Някои го предпочитат горещо” от 1959 година като Номер 1 в листатата на най-великите комедии. Действието му се развива през 1929 година, а Джо (в ролята Тони Къртис) се влюбва в Шугър (Мерилин Монро) и в желанието си да я впечатли се представя за наследник в управляващото компанията Shell Oil семейство. Когато Джо трябва да се сбогува с Шугър, той я моли да го забрави. Тогава Шугър изрича култова фраза: „Как бих могла – на всеки ъгъл има бензиностанция на Shell!”. В същата тази 1929 година Енцо Ферари създава своята Scuderia Ferrari и бележи началото на една невероятна връзка между двете компании. През 2025 година Ferrari и Shell отбелязват 75 години от началото на съвместната си работа във Формула 1 – просто защото първото състезание на новосъздадената след войната Формула 1 се провежда на 13 май 1950 година. За да разберем тази връзка и същността на Shell като компания неизменно свързана с моторните спортове, трябва да се върнем малко назад в нейната история. Задачата не е особено лека, защото за да ви разкажем за връзката на Shell и Ferrari като обща отборна рамка, трябва да ви разкажем за развитието на технологиите в областта на задвижванията и горивата във Формула 1 и дори това няма да е достатъчно, защото нейната история е продължение на историята на Grand Prix започнала още от ерата на създаването на автомобилите и първите прояви на моторни спортове.

 Големият завой на Формула 1

Както всички отбори във Формула 1, Shell и Ferrari се сблъскват със сериозните предизвикателства на промените от 2026 година, касаещи както нейния формат, така и задвижването и. Една от най-съществените промени, освен значително увеличеният дял на електрическата компонента в хибридното задвижване, изисква пълна промяна на стратегията на Shell при създаването на горива. Според регулациите на FIA от 2026 година горивата във Формула 1 трябва да са “sustainable”. Позволявам си да използвам английския термин заради широкоспектърния му и трудно преводим в директен смисъл характер. Не смятам, че думата  „устойчив“ може да открие всичките нюанси на вложените изисквания в него.

Нека да кажем така: от 2026 година горивата като Shell V-Power Advanced Sustainable Race Fuel, трябва да са с нефосилен произход, да съдържат сертифицирани съгласно регламента на FIA компоненти от възобновяеми източници с небиологичен произход, например битови отпадъци, рециклирана пластмаса, отпадъци от селското стопанство, като слама или дори прости дървесни частици. Стремежът е в посока нулев въглероден отпечатък, тоест отделеният при изгарянето в двигателя с вътрешно горене въглероден двуокис трябва да бъде „усвоен“ в рамките на процеса на създаване на горивото.

Подобен кръговрат предизвиква асоциация с процеса на фотосинтезата на растенията в рамките на която те консумират въглеродния двуокис от въздуха и използват въглерода му за да изграждат глюкоза за своето „хранене“. Тук някъде в уравнението се появява и терминът „синтетични“, което означава че са синтезирани от неорганични вещества, които от своя страна са получени от гореспоменатите органични. Никой не ограничава вида на източника, стига да отговаря на условията за “sustainability” – в част от презентация на д-р Валерия Лорети, шеф на лабораторията на Shell в развойния център на компанията в Хамбург, отговорна за създаването и контрола на горивата за отбора на Ferrari във Формула 1, фигурират  обикновени битови отпадъци, целулозни остатъци, рециклирани пластмаси или дори просто слама. Саудитската нефтена компания Aramco се насочва към така наречените е-fuels, при които извлеченият от въздуха въглероден двуокис се трансформира във въглероден окис и след това на базата на технологичния цикъл на Фишер-Тропш се включва в реакция на създаване на въглеводороди. Другояче казано органичен синтез. На практика отборите, респективно техните доставчици на гориво имат право на избор. След това преработката до въглеводороди с качества на високооктанови бензини може да стане дори в рафинериите. Разбира се за нуждите на отбора на Ferrari това не e нужно и ще се извършва в предприятия в по-малки мащаби.

Синтетичните горива: от Ferrari могат да бъдат спокойни в тази насока

Само че, каквито и термини да използваме за подобен вид гориво, Shell вече има сериозен опит в тази насока. Процесите на синтез на биогорива от второ поколение, базирани на въпросния органичен синтез като дизелово гориво от природен газ Gas-to-liquid (GTL) или дизелово гориво от биомаса Biomass-to-liquid (BTL), както и новият процес на директно хидрогениране на мазнини Hydrogenated Vegetable Oils (HVO) до висококачествено дизелово гориво са усъвършенствани с години и интегрирани в общия производствен баланс на компанията. Те използват процеси близки до тези на Франц Фишер и Ханс Тропш, от една страна и Фридрих Бергиус от друга. Преди 20 години, през 2005 година, Shell стана първата петролна компания получила престижната награда “Ferdinand Porsche“ (съвместно с Volkswagen) именно за разработките в областта на синтетичните горива, използващи като суровина природен газ GTL и биогорива от целулозни отпадъци BTL.

Всички те са модерна индустриална версия на въпросните процеси (за които ще стане дума по-късно в тази поредица) на Фишер-Тропш, използвани през втората половина на Втората световна война в Германия, за производство на бензини от въглища. Процес немислим от днешна гледна точка поради високо съдържание на въглероден двуокис в отпадъчните продукти. Базирано на процеса GTL е и дизеловото гориво използвано от Audi R10 TDI, дебютирал през 2006 година и станал първия победител на престижното състезание Льо Ман с дизелов двигател. С такъв двигатели Audi печели още четири пъти (два пъти R10 TDI, и по един R15 TDI и R18 TDI), а междувременно се ражда и марката Shell V-Power Diesel, гориво което във версията си за състезания има висок относителен дял от синтетична GTL компонента с високо цетаново число и тогава е част от инициативата за "Green Racing".

Така, още преди години се раждат биогоривата от второ и трето поколение (етанолът и биодизелът са горива от първо поколение базирани на ферментация и трансестерификация). Междувпрочем успехите с Audi далеч не са единствените участия на Shell в състезанията за издръжливост – уникалните модели на Porsche 956 и 962 от ерата на Group C с техните много специални двигатели с въздушно-водно-маслено охлаждане, постигнали невероятни успехи в състезанието „24 часа на Льо Ман“ също използват гориво на Shell. А оцветеният в жълто-червената окраска на Shell извънземен техен предшественик 917 K е още едно свидетелство за уникалните възможности на горивата на компанията предвид бруталната мощност от 1100 к.с. на автомобила и всичките странности в поведението на конструктивните групи и движещи се метални части със специфични хлабини на двигателя с въздушно охлаждане.  

В наши дни превръщането на получената въглеводородна маса във високооктанов бензин, а не на дизелово гориво е въпрос на цял комплекс от процеси с различно налягане, създаване на молекули с по-малки размери, подходящи за бензиновата фракция, последващото им реформулиране с процеси на изомеризация, алкилиране и т.н. за създаване високотанови компоненти.

Shell и Ferrari – нещо повече от симбиоза    

Съвременният свят на изкуствен интелект и компютърно моделирани процеси синтезът на горива изисква… преди всичко голямо количество качествена мозъчна тъкан. В това отношение лабораторията на Shell в Хамбург, която два пъти съм имал чест да посетя не страда от дефицит. Компютърните и реалните химически анализи на горива с различни системи и устройства се допълват от стенд с двигател с вътрешно горене с променлива степен на сгъстяване, който е подложен на всевъзможни сатанински натоварвания, за да имитира реалните условия с динамични промени на натоварването във Формула 1. На това място имахме възможност да разговаряме и с д-р Валерия Лорети, чийто екип разполага и с мобилна лаборатория, включена в общия комплекс от фактори от които зависи горивата да отговарят на условията за всяко едно от състезанията. В зависимост от метеорологичните условия и динамиката на промените на натоварванията, се променя и фракционният състав на горивото (както нефтът, така и бензините сами по себе си имат различен фракционен състав, с въглеводороди с различни температури на кипене, различно октаново число и въобще различно поведение в зависимост от температурата и налягането в цилиндрите). Свидетелството за това как са се справили химиците на компанията е в завършващият цикъл – поведението на двигателя във всяко едно състезание.

Shell и Ferrari могат да се похвалят с изключителна взаимна лоялност, която наскоро бе потвърдена и с нов дългогодишен договор. Както споменахме двете компании тази година отбелязват 75 години от съвместната си работа във Формула 1, но въпросната дейност започва много по-рано – още от 1924 година, когато Shell започва да работи с Енцо Ферари и неговият отбор Alfa Corse. Пет години по-късно Енцо Ферари основава своята Scuderia Ferrari, а първият автомобил носещ името Ferrari – 125 S, разчита именно на горива и смазочни материали на Shell.

Създаването на горива за Формула 1 е висшият пилотаж в структурирането на формулите, но Shell се впуска в предизвикателствата да създава горива за състезателните Grand Prix автомобили още от началото на миналия век. Тази история ще премине през странните смеси от метанол, етанол, бензол и прочее за болидите от Grand Prix от 20-те и 30-те години, когато създаването на високооктанови смеси е равносилно на алхимия, синтезирането от химиците на Shell на изооктана, който се оказва изключително подходящ като компонент за буталните двигатели за самолети (високооктановите ароматни въглеводороди, с бензолни ядра не са подходящи за ниските температури във височина заради склонността им към „слепване“) и авиационните бензини в края на 60-те и началото на 70-те години. Ще продължи с екстремизма на първата турбо ера с нейните бензини с високооктанови синтетични компоненти, ерата на атмосферните свърхвисокооборотни мотори от края на 20-ти и началото на 21 век, чиито консистенции се приближават плътно до тези продавани на бензиностанциите, за да достигне новата турбо ера на V6 мотори, като част от хибридно задвижване, с максимално цялостно октаново число от 102 и съдържание на етанол от 10 процента. Създаването на подходящата композиция винаги е била огромно предизвикателство за инженерите химици. Тази поредица от статии е посветена именно на предизвикателствата които компанията среща при създаването на горива за състезателни автомобили, като съществена част от цялата технологична история на Grand Prix и последвалата я Формула 1, голяма част от която е съвместно в Ferrari.  

Поглед назад към историята

По време на първата турбо ера съществувала от края на 70-те до началото втората половина на 80-те години Shell също създава горива, с голям относителен дял на синтетични компоненти. За тези периоди от гледна точка на двигатели и гориво ще ви разкажем подробно в други части на поредицата. Тук ще споменем само че поради огромното налягане на въздуха създаван от турбокомпресора (до 4,5 бара в най-екстремните изпълнения) горивата са специална композиция от високооктанови алкилати (въглеводороди със силно разклонени вериги трудно податливи на детонационно горене) големи порции ароматни въглеводороди, като бензол, толуол и ксилбен, също с висока детонационна устойчивост, метанол, спомагащ поддържане на високото ниво на октаново число, вътрешно охлаждане при изпарение и подобряване на характеристиките на горивния процес. Понякога при специфични нужди по отношение на изпаряемостта на горивото се добавя и авиационен бензин – особено важно при въвеждането на лимит на зарежданото гориво без право на дозареждане, на няколко последователни етапа, когато конструкторите охлаждат до свръхниски температури горивото, за да поберат във същия обем по-голяма маса гориво. По това време компонент от горивото все още е и тетра-етил оловото, процесът на забраната на което започва през 1992 и завършва с окончателното му елиминиране през 1996 година.  

С преминаването към атмосферни агрегати с работен обем от 3,5 литра във Формула 1 през 1989 година, цялостната парадигма по отношение на вида и поведението на горивата се променя. От 1995 година работният обем е намален на 3,0 литра, броят на цилиндрите става 10 и с развитието на машините оборотните режими достигат умопомрачителни стойности от над 19 000. В пика на турбо ерата софтуерът на системата за управление позволява постигане на налягане от 4,5 бара и мощност от 1300-1400 к.с. при около 11 000 об./мин в квалификациите при работен обем от едва 1,5 литра. При новите атмосферни мотори свърхвисокото октаново число вече не е нужно, много по-важно е организирането на процеса на създаване на турбулентност в името на по-бързото изгаряне на горивото. Архитектурата на двигателя на Ferrari с работен обем от три литра и 10 цилиндъра Tipo 053 от 2004 година е с диаметър на цилиндъра от 98 мм и ход от едва 39,75 мм. Така пропорция, с толкова къс ход никога преди това не използвана в състезателните автомобили, да не говорим за серийните. Но дори и при този къс ход, скоростта на буталото на мотора с 940 к.с. мощност при около 19 000 об./мин достига близо 30 м/сек и на практика изпреварва фронта на пламъка. Това води до значително намаляване на склонността към детонации поради липсата на време за образуване на прекиси и хидропрекиси в критични стойности, но изисква цяла каскада от методи за ускоряване на процеса на горене. Така или иначе в периода 1993-1995 година регулациите по отношение на горивата водят до създаване на специфични лимити за PONA компоненти (парафини, олефини, нафтенови и ароматни въглеводороди) и въвеждането на стандарт за използване на съпоставими с предлаганите в бензиностанциите горива от 1996 година. При въвеждането на новите турбо машини от 2014 година съществено значение за горивния процес има директното впръскване на горивото спомагащо охлаждането при изпарение и снижаването на температурата на горивния процес. От 2021 година горивото вече включва и 10 процента етанол получен от възобновяеми източници, който също спомага за подобряване на качествата на горене. Още от същата 2021 година Shell обаче осигурява на камионите превозващи от своята флотилия биогориво синтезирано от 60 процента възобновяема суровина, като отпадъци от селското стопанство или използвани мазнини за готвене и 40 процента Shell GTL.

Успехите са много повече от статистика  

През 1998 година Shell представя серията си горива V-Power вдъхновени именно от работата с Ferrari, Михаел Шумахер печели първата от 21 години шампионска титла при пилотите. През 2012 година на Singapore Grand Prix Shell и Ferrari отбелязват 500-то си общо състезание във Формула 1. През 2017 година, вече 20 процента от подобряването на ефективността на задвижването се дължи на горивата на Shell, а през 2024 година Shell и Ferrari обявяват своята договореност за ново дългогодишно сътрудничество, започващо с новата ера във Формула 1 през 2026 година. С горива и смазочните материали на Shell Ferrari печели 10 титли при конструкторите и 12 при пилотите във Формула 1. Общо на пистата или в технологичния център в Хамбург Shell инвестира около 21 000 човекочаса интелектуален труд годишно на 50 висококвалифицирани специалиста в програмата си във Формула1 за да съчетава компоненти и тества горива за болидите на Ferrari Shell V-Power и масла Shell Helix Ultra. Минимум двама от тези специалисти са на терен заедно със отбора на Scuderia Ferrari HP на всяко състезание за Grand Prix, със своята огромна мобилна лаборатория Shell Trackside Laboratory. Екипът осигурява анализи и тестване на горивата и маслата използвани от Scuderia Ferrari HP и всички клиенти на Ferrari по време на състезателния уикенд.

В допълнение към Формула 1, партньорството между Scuderia Ferrari HP и Shell включва и дейности в рамките на състезанията за издръжливост FIA World Endurance Championship и сериите Ferrari Challenge Series, както и дейности в завода на Ferrari в Маранело.

В момента компанията активно и с помощта на Scuderia Ferrari разработва нисковъглеродни горива и други решения за декарбонизация за моторните спортове. Стремежът на Формула 1 е да се постигнат нулеви емисии от завода до флага до 2030 година и използването на 100 процента „устойчиви“ горива през 2026. На практика сътрудничеството между Shell и Ferrari не е насочено само към постигане на нужната динамика, а трансфер на технологиите от пистата към пътя, в името на ползите на всички водачи. Така съвместната работа на двете компании има директна връзка с реалния свят, а огромното количество данни спомага за създаване на универсални горива спомагащи за намаляване на нивото на емисиите.

(следва, историята на двигателите и горивата в Grand Prix и Формула 1)

Текст: Георги Колев