Die Rückgewinnung kinetischer Energie ist bei Fahrzeugen mit neuer Antriebstechnik ein bekannter Begriff. Derzeit verfügen fast alle Elektrofahrzeuge und Plug-in-Hybridfahrzeuge auf dem Markt über Systeme zur Rückgewinnung kinetischer Energie. Die Rückgewinnung kinetischer Energie ist bei Elektrofahrzeugen zu einer Standardfunktion geworden.
Was ist kinetische Energierückgewinnung?
Mit kinetischer Energierückgewinnung ist vor allem der Vorgang des regenerativen Bremsens (Regenerative Brakes) bei Elektrofahrzeugen gemeint, bei dem Elektromotoren zur Rückgewinnung kinetischer Energie zum Abbremsen und Anhalten genutzt werden.
Herkömmliche hydraulische Bremssysteme (normalerweise Scheibenbremsen oder Trommelbremsen) verschwenden Energie, indem sie die kinetische Energie des Autos durch Reibung beim Bremsen in Wärmeenergie umwandeln. Sie reduzieren zwar effektiv die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die erzeugte Wärme wird jedoch als Verlust abgeführt.
Beim regenerativen Bremsen hingegen kann das Bremssystem kinetische Energie aufnehmen und an die Fahrzeugbatterie zurückgeben. Schätzungsweise können die meisten Hybridfahrzeuge beim regenerativen Bremsen bis zu 90 % der Energie zurückgewinnen, wodurch die Batterie effektiv über den Motor aufgeladen wird. Diese Fähigkeit trägt dazu bei, die Reichweite von Elektrofahrzeugen und Plug-in-Hybridfahrzeugen zu erhöhen.
Wie funktioniert das System zur Rückgewinnung kinetischer Energie?
Das Prinzip der Rekuperationsbremse besteht darin, die kinetische Energie aus der Ausrollbewegung des Fahrzeugs zu nutzen, um den Motor rückwärts anzutreiben. Ähnlich wie ein Generator wandelt er kinetische Energie in elektrische Energie um, die dann an die Batterie übertragen wird, um die Reichweite des Fahrzeugs zu verlängern.
Einige Hybrid- und Elektrofahrzeuge verfügen über Schaltwippen am Lenkrad, die die regenerative Bremsung aktivieren. Bei den meisten Fahrzeugen mit regenerativem Bremssystem startet dieser Vorgang jedoch automatisch.
Einzelpedalmodus
Einige Fahrzeugsysteme können während der Ausrollphase eine regenerative Bremsung aktivieren, die als Ein-Pedal-Modus bezeichnet wird. Das Prinzip besteht darin, dass das regenerative Bremssystem aktiviert wird, wenn das Fahrzeug das Gaspedal loslässt, und kinetische Energie zurückgewinnt, während die Geschwindigkeit allmählich reduziert wird. Während dieser Phase führt der Antriebsmotor hauptsächlich die Energierückgewinnung durch. Seine Vorwärtsdrehung treibt das Fahrzeug an, während seine Rückwärtsdrehung als Generator zur Speicherung von Energie fungiert. Dieser Ansatz ermöglicht es dem Fahrzeug, die Energierückgewinnung während der Fahrt zu maximieren und so die Reichweite zu erhöhen, die Notwendigkeit häufiger und intensiver Bremsvorgänge zu minimieren, die Belastung der hydraulischen Bremse und die Arbeitsbelastung des Fahrers zu verringern und möglicherweise die Lebensdauer der Bremsbeläge zu verlängern.
Vorteile der Rekuperationsbremse
Verbesserter Kraftstoffverbrauch und höhere Reichweite von Elektrofahrzeugen: Hydraulische Bremsen wandeln kinetische Energie in Wärme um, was zu Energieverlusten führt. Regeneratives Bremsen leitet diese Energie in die Batterie des Fahrzeugs und erhöht so die Reichweite. Bei Hybridmodellen kann die Zufuhr von mehr Leistung zum Batteriepaket die reine Elektrofahrzeit verlängern und die Abhängigkeit vom Verbrennungsmotor verringern.
Reduzierter Bremsverschleiß: Durch häufigeren Einsatz der Rekuperationsbremse werden herkömmliche Reibungsbremsen seltener benötigt. Dadurch müssen die Bremsbeläge seltener in die Werkstatt gebracht werden.
Ein-Pedal-Fahren ermöglicht und den Kraftaufwand des Fahrers verringert: Regenerative Bremssysteme ermöglichen Ein-Pedal-Fahren, was insbesondere im Stadtverkehr von Vorteil ist. Der Fahrer muss nicht mehr wiederholt zwischen Gas- und Bremspedal wechseln, was das Fahrerlebnis vereinfacht.
Nachteile der Rekuperationsbremse
Fahrgewohnheiten müssen angepasst werden: Fahrer brauchen Zeit, um sich an das regenerative Bremsen zu gewöhnen, und es kann zu Risiken im Straßenverkehr führen. Zu diesen Neuigkeiten wurde bereits vielfach berichtet.
Schwächung der Wachsamkeit und des Verantwortungsbewusstseins des Fahrers: Regeneratives Bremsen ist ein automatisches Fahrassistenzsystem. Eine seiner anhaltenden negativen Auswirkungen ist, dass Fahrer ihr Verantwortungsbewusstsein verlieren, wenn sie sich immer mehr darauf verlassen, dass die Technologie für sie bremst, was schließlich zu gefährlichen Situationen führen kann.
Weniger zuverlässig bei hohen Geschwindigkeiten: Reibungsbremsen können das Fahrzeug schnell und zuverlässig zum Stehen bringen. In Notsituationen, wenn das Auto schnell und vollständig zum Stehen kommen muss, ist regeneratives Bremsen nicht so gut wie Reibungsbremsen. Aus diesem Grund verwenden Hybrid- und Elektrofahrzeuge häufig beide Bremssysteme.
Kaum Nutzen bei niedriger Geschwindigkeit: Bei der Rekuperation im Stadtverkehr reicht die erzeugte Energie bei niedriger Geschwindigkeit nicht aus, um die Reichweite des Autos nennenswert zu verbessern.
Insgesamt kann man sagen, dass die Vorteile der Rekuperationsbremse diese Nachteile überwiegen. Wir sollten sie annehmen, denn diese Technologie wird immer ausgereifter und wird den Menschen weiterhin Komfort im Reiseleben bieten!