Rekuperation & KERS: Energierückgewinnung beim Bremsen

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Rekuperation

„Rekuperation“ bezieht sich auf einen Prozess, der in verschiedenen technischen und mechanischen Systemen, insbesondere bei Elektrofahrzeugen, genutzt wird. Es handelt sich dabei um die Rückgewinnung von Energie, die normalerweise während bestimmter Vorgänge, wie zum Beispiel beim Bremsen, verloren gehen würde.

In Elektrofahrzeugen und Hybriden bezieht sich Rekuperation oft auf das regenerative Bremssystem. Wenn das Fahrzeug abbremst, fungiert der Elektromotor als Generator und wandelt die kinetische Energie, die normalerweise als Wärme an die Bremsen abgegeben und somit verschwendet würde, in elektrische Energie um. Diese Energie wird dann in der Batterie gespeichert und steht für den weiteren Betrieb des Fahrzeugs zur Verfügung. Dies verbessert die allgemeine Energieeffizienz des Systems und erhöht die Reichweite des Elektrofahrzeugs.

Funktionsweise der Rekuperation

Der Elektromotor des Fahrzeugs wird beim Bremsen als Generator verwendet. Der Generator erzeugt Strom, der dann in die Batterie zurückgespeist wird. Die Rekuperationsleistung ist dabei abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Stärke des Bremspedals.

Rekuperation kann in zwei verschiedenen Modi erfolgen.

  • Standardmodus
    In diesem Modus wird die Rekuperationsleistung automatisch gesteuert. Der Fahrer muss nichts tun.
  • Manueller Modus
    In diesem Modus kann der Fahrer die Rekuperationsleistung selbst steuern. Dies kann zum Beispiel beim Fahren bergab oder in der Stadt hilfreich sein.

Rekuperation ist ein wichtiges Feature von Elektroautos. Es kann dazu beitragen, die Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen und die Umweltbelastung zu verringern.

Vorteile der Rekuperation

Erhöhte Reichweite
Rekuperation kann die Reichweite eines Elektroautos um bis zu 20 % erhöhen.

Reduzierte Umweltbelastung
Rekuperation kann dazu beitragen, die Umweltbelastung durch Elektroautos zu verringern.

Verbesserte Fahrdynamik
Rekuperation kann dazu beitragen, die Fahrdynamik eines Elektroautos zu verbessern.

Das System „KERS“

Kinetic Energy Recovery System (KERS) ist ein elektrisches System zur Bremsenergierückgewinnung, das in der Formel 1 zur Benutzung freigegeben und 2014 durch ERS abgelöst wurde. Mit der Energierückgewinnung (Rekuperation) und Hybridantrieb sollen Rennautos ein umweltfreundlicheres Image bekommen.

KERS gibt es in Form elektrischer, elektromechanischen und mechanischen Variante.

Rekuperation im E-Scooter (Elektrotretroller)

E-Scooter Rekuperation Energierückgewinnug

Einige E-Tretroller nutzen beim Bremsvorgang Rekuperation zur Ladung ihrer Lithium-Ionen-Akkus. Der an der Nabe montierte Nabenmotor wird nach Betätigung der Bremse in den Generator-Modus versetzt und wirkt wie eine Lichtmaschine beim PKW.

Aufgrund der relativ langsamen elektrochemischen Prozessen im Akku beträgt der Wirkungsgrad bei Rekuperation in Verbindung mit Li-Ion-Akkus gegenwärtig ca. 35 %. Einen besseren Wirkungsgrad erreichen Nutzbremsen (Rekuperationsbremsen) in Verbindung mit Superkondensatoren als schneller Buffer zwischen dem als Generator arbeitenden Elektromotor und der langsamen Akkus des Elektro-Tretrollers, Scooters.

Rekuperation in anderen Branchen

Der Begriff kann sich auch auf andere Branchen und Technologien beziehen, in denen Energieeffizienz durch die Rückgewinnung und Nutzung von sonst verschwendeter Energie verbessert wird. In Gebäuden kann es beispielsweise Systeme geben, die Wärmeenergie aus Abwasser oder Abluft rekuperieren, um das Wasser oder die Luft zu erwärmen, die in das Gebäude einströmt. Dies reduziert den Energiebedarf für die Heizung des Gebäudes.