Durch Rekuperation im Auto Energie zurückgewinnen

Inhalt

• Was genau ist Rekuperation?
• Wie funktioniert der Prozess?
• Wie viel Energie lässt sich gewinnen?
• Wovon hängt die Rekuperationseffizienz ab?
• Natürliche und Zwangs-Rekuperation
• Hat Rekuperation Auswirkungen auf das Fahrverhalten?
• Fazit

Was genau ist Rekuperation?

Laut allgemeiner Definition handelt es sich bei der Rekuperation um ein technisches Verfahren, bei dem Energie zurückgewonnen wird. Im Falle des Elektroautos betrifft das die Bewegungsenergie des Fahrzeugs. Indem diese beim Bremsvorgang nicht zerstört, sondern umgewandelt wird, lässt sie sich in die Autobatterie einspeisen und wiederverwenden.

Rekuperation ist also ein Instrument, um den Wirkungsgrad beim Fahren zu erhöhen und damit die Fahrweise umweltfreundlicher, nachhaltiger und kostensparender zu gestalten. Das erhöht die Reichweite und die Lebensdauer der Batterie und schont zudem die Bremsbeläge.

Die Technologie selbst ist dabei nicht neu, sondern reicht zurück bis zu den Anfängen der Elektromobilität im beginnenden 20. Jahrhundert. Schon die ersten Elektroautos sowie die damaligen Lokomotiven nutzten primitive Arten der Rekuperation. In den letzten Jahren hat sich der Wirkungsgrad jedoch deutlich erhöht. Dank komplexer elektronischer Steuerungssysteme lässt sich heutzutage ein beträchtlicher Teil der Bremsenergie zurückgewinnen.

Wie funktioniert der Prozess?

Beim klassischen Bremsen von Verbrennerautos geht die Geschwindigkeitsenergie in Form von Wärme verloren. Schließlich wirken Bremsscheiben der nach vorwärts gerichteten Kraft entgegen und erzeugen damit Reibung. Bei der Rekuperation fungiert der Elektromotor jedoch als Generator und ist in der Lage, die Energie, die ansonsten an die Luft abgegeben werden würde, wieder aufzunehmen.

Die Rotationsenergie der Räder wird dadurch in elektrische Energie umgewandelt, die den Akkustand der Motorbatterie auflädt. Der Bordcomputer überwacht währenddessen den Ladezustand, um die Energiezufuhr gegebenenfalls zu drosseln. Bei vielen Modellen kann auch der Fahrzeugführer selbst die Intensität der Rückgewinnung einstellen. Je nach Stufe wird dann ein unterschiedlich großer Teil der Bremsenergie konvertiert.

Wie viel Energie lässt sich gewinnen?

Um die Bedeutung von Rekuperation beim Auto einschätzen zu können, ist es sinnvoll, sich die Zahlen der Rückgewinnung einmal anzuschauen. Beispielhaft entsteht bei einer Geschwindigkeit von 120 Stundenkilometern bei einem anderthalb Tonnen schweren Auto eine kinetische Energie von 562.500 Joule. Wird die Geschwindigkeit auf 100 Stundenkilometer reduziert, entspricht das einer Bremsenergie von 171.875 Joule. Das sind ungefähr 0,05 Kilowattstunden. Je nach Wirkungsgrad lassen sich davon zwischen 0,005 und 0,015 Kilowattstunden zurück in die Batterie einspeisen.

Die reinen Zahlen mögen zunächst etwas trocken wirken. Um sie anschaulicher zu gestalten: Bei jedem Bremsvorgang wird in die Batterie genauso viel Energie zurückgeführt, wie ein Mensch aufnimmt, wenn er 100 Gramm Pfifferlinge oder Rhabarber isst. Interessant wird es bei der Energierückgewinnung im Falle einer Vollbremsung. So entstehen bei dem Beispielauto, welches 120 Kilometer pro Stunde fährt, 0,54 Kilowattstunden an Bremsenergie, wovon sich bis zu 0,23 rückgewinnen lassen. Das entspricht einem mittelgroßen Apfel oder einer großen Dose Thunfisch.

Wovon hängt die Rekuperationseffizienz ab?

Die Menge an Energie, die sich konvertieren lässt, hängt sowohl von Faktoren ab, auf die der Fahrer Einfluss nehmen kann als auch von welchen, die direkt mit dem Fahrzeug zu tun haben. So spielen die Art der Batterie und des Motors eine Rolle sowie der Ladezustand zum Zeitpunkt der Bremsung. Auch das Gewicht des Autos ist relevant, da es die Bremsenergie proportional verändert.

Hinzu kommen äußere Faktoren wie die Beschaffenheit der Fahrbahn, das Streckenprofil und die Witterungsbedingungen. Besonders wichtig ist aber auch der Fahrstil. Je vorausschauender dieser ist, desto höher ist die Effizienz. Bei einer gleichmäßigen Bremsung kann das System besser arbeiten als bei abrupten Manövern. Zu guter Letzt entscheidet die eingestellte Rekuperationsstufe, wie viel Energie von den Generatoren aufgenommen wird.

Natürliche und Zwangsrekuperation

Rekuperation kann auf zwei Arten stattfinden, die sich hinsichtlich des Zeitpunkts unterscheiden. Die natürliche Rekuperation tritt auf, wenn ein Elektrofahrzeug seine kinetische Energie während des normalen Fahrbetriebs verliert und findet direkt im Motor statt. Löst der Fahrer seinen Fuß vom Gaspedal und lässt sich bergab rollen, ist der Motor des Elektroautos in der Lage, die Bewegungsenergie auch ohne Betätigung der Bremse in elektrische Leistung umzuwandeln und in die Fahrzeugbatterie einzuspeisen.

Bei der zwangsweisen Rekuperation hingegen wird die kinetische Energie aktiv durch das Bremsen konvertiert. Dieser Vorgang ist effizienter als die natürliche Variante, da sich eine größere Energiemenge umwandeln lässt. Dadurch wird die Batterie des Fahrzeugs schneller aufgeladen und die Reichweite erhöht sich ebenfalls.

Hat Rekuperation Auswirkungen auf das Fahrverhalten?

In der Regel fühlt sich die Rekuperation beim Fahren wie eine leichte Verzögerung oder eine indirekte Beschleunigungsverringerung an. Wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt oder das Bremspedal betätigt, verlangsamt sich das Fahrzeug allmählich, während die kinetische Energie in elektrische umgewandelt wird und in die Batterie zurückfließt.

Einige Elektro- oder Hybridfahrzeuge bieten dem Fahrer die Möglichkeit, die Intensität der Rekuperation einzustellen. Ein höherer Grad bedeutet in der Regel, dass das Fahrzeug stärker verlangsamt wird, während das Fahrgefühl bei einer niedrigeren Stufe so ähnlich ist, wie bei einem herkömmlichen Verbrennerauto ohne Rekuperation.

Bis zur Gewöhnung kann es einige Zeit dauern und gerade die ersten Fahrten mit einem Elektroauto mit eingeschalteter Rekuperation können eine Umstellung bedeuten. Ob das Gefühl als angenehm oder unangenehm empfunden wird, hängt von den Vorlieben des Fahrers ab.

Fazit

Rekuperation ist ein wichtiger Prozess im Elektroauto, der dazu beiträgt, die Reichweite zu erhöhen und den Verschleiß der Bremsen zu reduzieren. Durch die Umwandlung von Bewegungsenergie in elektrische Leistung wird die Effizienz des Elektromotors erhöht und das Auto wird umweltfreundlicher. E-Autos sind damit in der Lage, eine größere Distanz zu fahren und ihren Besitzern eine bessere Erfahrung zu bieten.