Energierückgewinnung durch Bremsvorgang
Der Begriff Rekuperation bedeutet Rückgewinnung und bezieht sich bei Fahrzeugen auf die Rückgewinnung der Energie, die beim Bremsvorgang entsteht und als Wärme verloren geht. Daher auch die Bezeichnung regeneratives Bremssystem.
Rekuperationsprinzip seit fast 100 Jahren für Fahrzeugtechnik im Einsatz
Die Rückgewinnung der Bremsenergie wurde bereits bei elektrischen Lokomotiven in den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts eingesetzt. Auch bei Oberleitungsbussen wurde dieses System schon genutzt. Im Auto gewann diese Technologie erst mit der Entwicklung von Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen richtig an Bedeutung, da hier eine wesentliche Effizienzsteigerung möglich ist.
Welche Fahrzeuge haben Rekuperationsbremsen?
Autos mit einem Elektroantrieb oder einem Hybridantrieb beinhalten immer Rekuperationsbremsen. So ist die Rückgewinnung z.B. im BMWi3 möglich und wird zum Laden der Batterie genutzt. Damit ist die Rekuperation ein entscheidendes Merkmal, um die Effizienz eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs zu beurteilen. Aktuell lässt sich der Stromverbrauch damit um bis zu 20 Prozent senken.
Aber auch in „herkömmlichen“ Fahrzeugen kommen Rekuperationsbremsen zum Einsatz. BMW bietet diese Technik bspw. im Rahmen seines Efficient Dynamics Pakets an.
Funktionsweise der Rekuperation
Durch den Fahrzeugmotor wird die chemische Energie des Treibstoffs in mechanische Energie umgewandelt, was wiederum das Auto zum Rollen bringt. Beim Bremsen geht ein Teil dieser Energie verloren, genauer gesagt geht sie durch die Umwandlung in Wärmeenergie verloren (durch die Reibung der Bremsbeläge).
Mit Rekuperationsbremsen erfolgt über einen im Antrieb integrierten Generator eine Verzögerung, wodurch die Bewegungsenergie in Strom umgewandelt wird. Dieser wird in einer Batterie gespeichert. Im Grunde genommen funktioniert das genauso wie bei einem Fahrraddynamo.
Trotz dieser Energierückgewinnung ist mit der Rekuperation kein Perpetuum Mobile möglich. Selbst mit diesem Bremssystem geht trotzdem ein kleiner Teil der Energie als Wärme verloren, da die elektrischen Leitungen einen Widerstand bilden und sich erwärmen. Und diese Wärme ist nicht mehr für den Antrieb nutzbar.
Rekuperation bei Elektroautos
Bei reinen E-Fahrzeugen funktioniert die Rekuperation folgendermaßen:
Der Elektromotor kann auch als Generator wirken. Dadurch kann die Bewegungsenergie wieder in elektrische Energie wieder umgewandelt werden, was wiederum dem Akku zugutekommt. Zugleich bewirkt dieser Vorgang ein Abbremsen des Fahrzeugs. Das Auto bremst quasi „automatisch“ ab, auch wenn das nicht mit dem Bremsvorgang einer Scheibenbremse bei Vergasern zu vergleichen ist.
Die Elektronik steuert, wie stark die Rekuperation wirkt. Einfluss darauf haben die Gaspedalstellung, der Bremspedaldruck und zusätzliche Bedienelemente und Einstellungen am Fahrzeug. Die meisten E-Autos bieten bspw. Einstellungsmöglichkeiten zur Rekuperationsintensität, nachdem der Fahrer den Fuß vom Gaspedal genommen hat. Haben Fahrer im normalen Straßenverkehr hierbei die maximale Einstellung gewählt, dann reicht das Bremsen durch das Rekuperationssystem teilweise sogar völlig aus. Lediglich eine Vollbremsung erfordert noch den Einsatz der normalen Bremse.
