E-Tech

Rekuperation

2022-01-13

Schwarzes Auto, wobei die Autoreifen im Vordergrund sind

Als "Rekuperation" bezeichnet man in der Physik das Verfahren der Energierückgewinnung. Besonders in Kraftwerken und in der Elektromobilität spielt sie eine maßgebliche Rolle, um Energie möglichst effizient nutzen zu können. Das Konzept selbst ist einfach: Das Beschleunigen eines Autos benötigt Energie. Beim Bremsen des Autos kann ein Teil dieser Energie zurückgewonnen werden.¹ Hier erfahren Sie, wie Rekuperation genau funktioniert und wie man diese beim Betrieb von Elektroautos und Hybriden nutzt, um die Reichweite zu erhöhen und dabei den Akku zu schonen.

Rekuperation bei 100% Elektromobilität

Auch bei Fahrzeugen mit konventionellen Verbrennungsmotoren entsteht beim Bremsen Energie, doch diese kann aktuell nicht genutzt werden und geht somit verloren. Bei Elektroautos und Hybridfahrzeugen hingegen kann durch das Rekuperationsverfahren ein Teil der Energie zurückgewonnen werden. Dieser Prozess läuft folgendermaßen ab:

  • Durch das Bremsen bzw. indem man den Fuß vom  Fahrpedal nimmt wird ein Generator in Gang gesetzt. Dieser ist in der Regel der Elektromotor

 

  • Dieser Generator benötigt Kraft, dadurch bremst das  Fahrzeug ab, noch bevor der mechanische Bremsvorgang eintritt.

 

  • Betrieben wird der Generator durch die kinetische  Energie, die durch das Rollen bzw. Abbremsen der Räder erzeugt wird. Diese wird durch den Generator in elektrische Energie umgewandelt.

 

  • Die Batterie wird mit dem gewonnenen Strom wieder teilweise aufgeladen.2

 

 

Dieser Prozess wird auch "Nutzbremsung" genannt. Besonders bei Strecken, wo man besonders oft bremsen muss, kann so ein erheblicher Teil der elektrischen Energie eingespart bzw. zurückgewonnen werden. Wieviel Energie dabei gewonnen werden kann und wie hoch die Verluste sind, ist abhängig von der Kapazität der Batterie. Mit einer smarten und vorausschauenden Fahrweise kann bis zu 50% der Bremsenergie in elektrische Energie umgewandelt und so effizient genutzt werden.3 Die Energierückgewinnung kann auf zwei Arten genutzt werden:

 

  • Indem man den Fuß vom Fahrpedal nimmt. Das Rollen bzw. Bremsen der Räder betreibt dabei den Generator, mit dem die Bremsenergie in Strom umgewandelt wird.
 
  • Durch das Betätigen des Bremspedals. Dabei wird der Generator aktiviert, der die Bremsenergie in elektrische Energie umwandelt. Durch diesen Vorgang entsteht das generatorische Bremsmoment, welches das Abbremsen des Fahrzeugs zur Folge hat, noch bevor der mechanische Bremsvorgang startet. Dadurch entsteht eine Synergie von reibbrems- und generatorischem Moment. Auch dadurch kann ein Teil der Energie eingespart bzw. zurückgewonnen werden. Durch diesen Vorgang wird zudem weniger Bremsstaub erzeugt und das Auto kann so auf umweltfreundliche Weise abgebremst werden. Zudem ist der Verschleiß der Bremsen damit auch geringer.4

So können Sie Energierückgewinnung beim Fahren Ihres Elektroautos nützen

Indem man die sogenannte Nutzbremse beim Fahren des Elektroautos möglichst effizient nutzt, lässt sich die Reichweite optimieren. Vor allem im Stadtverkehr, Bergabfahrten oder auf anderen Strecken, bei denen es viele Stop-and-Go-Momente gibt, kann hier die Rekuperation nutzbringend eingesetzt werden. Ausschlaggebend ist hier vor allem, wie man Fahrpedal und Bremse betätigt. Vor allem im städtischen Raum kommt es oft vor, dass das Fahrzeug häufig abgebremst und wieder beschleunigt wird und diese Vorgänge oft in kurzen zeitlichen Abständen erfolgen müssen. Obwohl das häufige Beschleunigen viel Energie und damit Reichweite kostet, kann durch regeneratives Bremsen die daraus gewonnene Energie eben für den Beschleunigungsprozess genutzt werden und damit die Reichweite erweitert werden. Dabei ist wichtig, dass man Fahr- und Bremspedal möglichst sanft betätigt, damit die Energierückgewinnung so effizient wie möglich erfolgen kann. Denn die Rekuperation ist nicht umso höher je stärker man bremst, sondern abhängig davon, welchen Fahrmodus man wählt. Bei hoher Rekuperation wird das Fahrzeug bereits beim Loslassen des Fahrpedals so stark abgebremst, dass das aktive Bremsen entfällt. Dabei spricht man vom sogenannten “One Pedal Driving”5, das auch beim Renault ZOE, sowie bei den den Hybridvarianten von CAPTUR, MEGANE, MEGANE Grandtour, CLIO und ARKANA mit dem B-Modus eine Option ist.6 So erfolgt die Rekuperation beispielsweise, wenn das Auto vor einer Ampel rollend zum Stehen kommt.

Besonders effizient kann die Energierückgewinnung bei Bergabfahrten genützt werden. Dank des One Pedal Drivings muss man dabei nicht ständig auf die Bremse treten, sondern kann auch beim Abbremsen mit dem Fahrpedal arbeiten. Dadurch wird überdurchschnittlich viel Energie zurückgewonnen und in die Batterie gespeist. Ein schöner Nebeneffekt dieser Fahrweise ist, dass die Bremsen weniger stark beansprucht bzw. abgenutzt werden und auch der Schadstoffausstoß in Form von Bremsstaub geringer ist.7

Rekuperation bei Hybridautos

Bei Hybridautos kann das regenerative Bremsen dazu beitragen, dass der Schadstoffausstoß zusätzlich minimiert wird. Dank des Zusammenspiels zwischen Elektro- und Verbrennungsmotor kann die entstehende Bewegungsenergie so effizient wie möglich genutzt werden: Durch das Bremsen und Entschleunigen des Fahrzeugs wird die überschüssige Energie, die vom Verbrennungsmotor erzeugt wird, mittels eines Generators in die Batterie gespeist.So wird, wenn man im städtischen Raum unterwegs ist, bis zu 80% elektrisches Fahren ermöglicht. Bei effizienter Nutzung der Energierückgewinnung kann man die Reichweite erhöhen und muss dadurch seltener auftanken.9 Bei Plug-In Hybriden kann Rekuperation dazu beitragen, dass man das Fahrzeug weniger oft aufladen muss und somit Strom spart.10

 

(Stand 01/2022, Irrtümer vorbehalten)

1  https://www.elektroauto-news.net/2017/rekuperation-energierueckgewinnung

2 https://www.enbw.com/blog/elektromobilitaet/laden/energierueckgewinnung-durch-rekuperation-so-funktionierts/

3 https://www.energie-lexikon.info/rekuperation.html

4 https://www.youtube.com/watch?v=unOaR8BoJhE

5 https://www.adac.de/der-adac/ueber-uns-se/aktuelles/e-auto-reichweite-verbessern/

6 https://blog.renault.de/rekuperation-auf-hoechstem-niveau/

7 https://www.elektroauto-news.net/2017/rekuperation-energierueckgewinnung

8 https://www.renault.at/hybrid.html

9 https://www.renault.at/innovative-motoren/hybrid.html

10 https://www.carwow.de/ratgeber/elektroauto/rekuperation-beim-elektroauto-bremsen-und-energie-zurueckgewinnen#gref

 

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