Rekuperation bei Elektroautos – mehr Reichweite durch Bremsenergierückgewinnung
Die Rekuperation – ein Verfahren, mit dem Bremsenergie zurückgewonnen werden kann – ist ein zentrales Element von E-Autos. Sie erhöht die Effizienz und Reichweite von E-Fahrzeugen und trägt so zu einer umweltfreundlicheren Mobilität bei.
In diesem Artikel möchten wir Ihnen die verschiedenen Aspekte der Rekuperation näherbringen und Ihnen zeigen, wie Sie diese Technologie optimal nutzen können.
Richard Heijnsbroek
Richard ist Country Manager der MHC Mobility Österreich und beschäftigt sich seit über 20 Jahre mit geschäftlicher Mobilität, Autovermietung und Autoleasing
Inhaltsverzeichnis
Die Bedeutung der Rekuperation für Elektroautos
Die Technik der Rekuperation ist für Elektroautos von besonderer Bedeutung, da sie eine effiziente Nutzung der vorhandenen Energie ermöglicht. Während beim Bremsen mit einem herkömmlichen Fahrzeug die Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt und als Reibungswärme verloren geht, kann ein Elektroauto diese Energie durch das regenerative Bremssystem in elektrische Energie umwandeln und in die Speicherzelle zurückführen.
Die Intensität der Energierückgewinnung wird durch verschiedene Faktoren, wie Gaspedal-Stellung, Bremspedal-Druck und zusätzliche Einstellungen gesteuert. Um die Rekuperation beim E-Fahrzeug optimal zu nutzen, sollten Sie ein Gefühl für das regenerative Bremssystem entwickeln und lernen, wie Sie die verschiedenen Stufen der Rekuperation im Fahrbetrieb effektiv einsetzen können.
Im weiteren Verlauf dieses Artikels werden wir Ihnen zeigen, wie Sie die Technologie in verschiedenen Fahrsituationen optimal nutzen können.
Rekuperation im Detail
Definition und Funktionsweise
Der Begriff Rekuperation (vom lateinischen recuperatio, Wiedererlangung) bezeichnet in der Physik die Rückgewinnung von Energie, die normalerweise beim Bremsen eines Fahrzeugs als Wärme verloren geht. Bei E-Autos wird diese Bewegungsenergie mittels eines regenerativen Bremssystems in elektrische Energie umgewandelt und dem Akku wieder zugeführt.
Unterschiedliche Rekuperationsstufen
Die Energierückgewinnung bei Elektroautos kann in verschiedenen Stufen eingestellt werden. Die Intensität wird dabei von der Fahrzeugelektronik in Abhängigkeit von Gaspedal-Stellung, Bremspedal-Druck und zusätzlichen Einstellungen gesteuert. Einige Elektroautos verfügen über einen Schalter am Lenkrad, der die Rekuperation verstärkt. Durch die Auswahl der passenden Stufe kann der Fahrer den Energieverbrauch optimieren.
Rekuperation bei unterschiedlichen Fahrzeugtypen
Die Rekuperation ist nicht auf reine Elektroautos beschränkt, sondern kommt auch bei anderen Fahrzeugtypen zum Einsatz.
Elektroautos
Bei reinen Elektroautos wird die Rekuperation eingesetzt, um die Bewegungsenergie, die beim Bremsen entsteht, in elektrische Energie umzuwandeln und in den Akku zurückzuführen. Durch die Nutzung der Rekuperation lässt sich circa 70 Prozent der sonst durch Bremsen verpuffenden Bewegungsenergie als Akkuladung zurückgewinnen. Die Rekuperationsleistung ist zum Schutz des Akkus beschränkt und beträgt je nach Elektroauto und verbautem Lithium-Ionen-Akku zwischen 50 und 90 kW.
Hybridfahrzeuge
Auch Hybridfahrzeuge, die sowohl einen Verbrennungs- als auch einen Elektromotor besitzen, können rekuperieren. Allerdings ist die Rekuperation bei Hybridfahrzeugen in der Regel weniger effektiv, da ein Teil der gewonnenen Energie für den Betrieb des Verbrennungsmotors verwendet wird.
Plug-in-Hybride
Plug-in-Hybridfahrzeuge verfügen über einen größeren Stromspeicher als herkömmliche Hybridfahrzeuge und können daher mehr Energie rekuperieren. Die Energierückgewinnung bei Plug-in-Hybriden ist in der Regel effizienter als bei herkömmlichen Hybriden, da der Elektromotor in diesen Fahrzeugen eine größere Rolle spielt und die gewonnene Energie direkt für den elektrischen Antrieb genutzt werden kann. Dadurch wird Kraftstoff gespart und die Emissionen werden gesenkt. Zudem können Plug-in-Hybride auch von außen mit Strom versorgt werden, indem sie an einer Ladestation aufgeladen werden.
Verbrenner
Bei Fahrzeugen mit Verbrennermotor gibt es keine Energierückgewinnung in Form der Rekuperation.
Der Rekuperationsprozess beim E-Auto
Bremsvorgang und Energierückgewinnung
Während des Bremsvorgangs wird die kinetische Energie, die das E-Auto durch seine Bewegung besitzt, in Wärmeenergie umgewandelt. Bei herkömmlichen Autos mit Verbrennungsmotor geht diese Energie in Form von Reibungswärme über die Bremsscheiben verloren. Bei Elektroautos hingegen wird sie mittels der Rekuperation zurückgewonnen.
Speicherung der gewonnenen Bremsenergie
Der während des Rekuperationsprozesses gewonnene Strom wird in der Batterie des Elektrofahrzeugs gespeichert. Die Menge der gespeicherten Energie hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. der Intensität der Rekuperation, der Beschaffenheit der Fahrbahn und dem Fahrverhalten des Fahrers.
Nutzung der rekuperierten Energie
Die durch Rekuperation gewonnene Energie kann anschließend für den Betrieb des Elektroautos genutzt werden. Dabei wird die gespeicherte Energie aus der Batterie entnommen und dem Elektromotor zugeführt, um das Fahrzeug anzutreiben. In bestimmten Fahrsituationen, wie etwa im Stadtverkehr oder bei häufigem Stop-and-Go, kann die Rekuperation besonders effektiv sein und einen signifikanten Beitrag zur Verbesserung der Fahrzeugeffizienz leisten.
Die Vorteile der Rekuperation
Die Rekuperation bietet verschiedene Vorteile für Elektroautos, darunter die Erhöhung der Reichweite, Reduzierung des Energieverbrauchs und eine umweltschonende Fahrt.
- Durch die Rückgewinnung von Energie beim Bremsen und ihre Umwandlung in elektrische Energie für den Akku wird die Reichweite von Elektroautos erhöht, besonders im Stadtverkehr und in Kombination mit der Start-Stopp-Automatik bei Stop-and-Go-Fahrten.
- Die effizientere Nutzung der Energie und die Verringerung des Bedarfs an nachgeladener Energie aus dem Stromnetz tragen zur Reduzierung des Energieverbrauchs bei, wodurch die Betriebskosten für Elektroautos gesenkt werden.
- Schließlich trägt die Rekuperation zu einer umweltfreundlicheren Fahrt bei, da der geringere Energieverbrauch und Schadstoffausstoß die Umweltbelastung reduziert.
Technische Aspekte der Rekuperation
Die technischen Aspekte der Rekuperation umfassen die Einstellungen zur Anpassung der Intensität, Schutzmechanismen für den Akku und die Grenzen der Rekuperationsleistung.
- Die Intensität der Rekuperation kann in vielen Elektroautos angepasst werden, um den Fahrkomfort und die Effizienz des Fahrzeugs zu optimieren.
- Um den Akku vor Schäden durch Überlastung zu schützen, gibt es technische Grenzen bei der Rekuperationsleistung, die je nach Elektroauto und verbautem Lithium-Ionen-Akku zwischen 50 und 90 kW liegen.
- Die Rekuperationsleistung hängt von verschiedenen Faktoren ab und ermöglicht die Rückgewinnung von etwa 70 Prozent der sonst durch Bremsen verpuffenden Bewegungsenergie.
Allerdings gibt es Grenzen bei der Rekuperation, wie zum Beispiel bei hohen Geschwindigkeiten oder starkem Gefälle, bei denen das regenerative Bremssystem allein nicht ausreicht und das konventionelle Bremssystem zusätzlich benötigt wird.
Rekuperation im Alltagseinsatz
Die Rekuperation trägt je nach Einsatzgebiet mehr oder weniger (aber immer etwas) zur Energie- und Kosteneffizienz sowie Reichweite von Elektrofahrzeugen bei.
- Im Stadtverkehr, wo häufig gebremst wird, trägt die Rekuperation zu umweltfreundlicherem und kosteneffizienterem Fahren bei.
- Bei Bergabfahrten schont die Rekuperation die mechanischen Bremsen und trägt zur Langlebigkeit des Fahrzeugs bei.
- Obwohl auf der Autobahn die Rekuperation weniger effizient ist, kann sie dennoch zur Erhöhung der Reichweite beitragen, insbesondere bei Staus oder zähfließendem Verkehr.
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Rekuperation und Fahrverhalten
Gewöhnung an das regenerative Bremssystem
Die Rekuperation kann das Fahrverhalten eines Elektroautos beeinflussen, insbesondere wenn Sie zum ersten Mal ein Elektrofahrzeug fahren. Die regenerative Bremswirkung ist in der Regel stärker als bei konventionellen Fahrzeugen, wodurch das Fahrzeug beim Loslassen des Gaspedals stärker verzögert wird. Daher ist es wichtig, sich an das regenerative Bremssystem zu gewöhnen und die Pedalsteuerung anzupassen. Mit der Zeit werden Sie ein Gefühl dafür entwickeln, wie Sie die Rekuperation effizient nutzen können, ohne unangenehme oder abrupte Bremsvorgänge zu verursachen.
Bremsverhalten und Rekuperation
Das Bremsverhalten und die Fahrweise bei Elektroautos ist anders als bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Bei konventionellen Fahrzeugen wird die Bremskraft in erster Linie durch das mechanische Bremssystem erzeugt. Bei Elektroautos hingegen wird beim Bremsen zunächst die rekuperative Bremskraft genutzt, bevor die mechanischen Bremsen zum Einsatz kommen. Dies führt zu einem anderen Bremsgefühl und erfordert eine Anpassung Ihres Fahrstils. Durch vorausschauendes Fahren und rechtzeitiges vom Gas gehen kann die Rekuperation optimal genutzt werden, ohne dass die mechanischen Bremsen stark beansprucht werden.
Fahrtechniken zur optimalen Energierückgewinnung
Um die Rekuperation und damit die Effizienz Ihres Elektroautos zu maximieren, sollten Sie einige Fahrtechniken beachten:
- Vorausschauendes Fahren: Achten Sie auf den Verkehr vor Ihnen und passen Sie Ihre Geschwindigkeit rechtzeitig an. Durch vorausschauendes Fahren können Sie abrupte Bremsvorgänge vermeiden und die Rekuperation besser nutzen.
- Geschwindigkeitsanpassung: Passen Sie Ihre Geschwindigkeit den Straßenverhältnissen und dem Verkehr an. Bei geringeren Geschwindigkeiten ist die Rekuperation effizienter, da mehr Bremsvorgänge stattfinden.
- Eco-Modus: Viele Elektroautos bieten einen Eco-Modus, der das Fahrverhalten und die Rekuperationseinstellungen optimiert, um die Effizienz und Reichweite zu erhöhen. Nutzen Sie diesen Modus, um die Energierückgewinnung zu maximieren.
- Segeln: Lassen Sie das Fahrzeug bei leichtem Gefälle oder auf gerader Strecke „segeln“, indem Sie das Gaspedal sanft lösen. Dies minimiert den Energieverbrauch und ermöglicht es dem Fahrzeug, die vorhandene kinetische Energie zu nutzen, ohne zusätzlichen Strom zu verbrauchen.
Fazit: Zusammenfassung
Wir sind nun am Ende des Artikels angelangt. Fassen wir noch einmal zusammen, was wir besprochen haben:
- Die Rekuperation ist ein zentrales Element von Elektroautos, das es ermöglicht, die beim Bremsen entstehende Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln und so die Effizienz und Reichweite von E-Fahrzeugen zu erhöhen. Diese Technologie trägt zu einer umweltfreundlicheren Mobilität bei und findet Anwendung in reinen Elektroautos, Hybridfahrzeugen und Plug-in-Hybriden.
- Regenerative Bremssysteme optimieren den Energieverbrauch durch anpassbare Stufen. Die Rückgewinnung von Energie erhöht die Reichweite, besonders im Stadtverkehr und bei Stop-and-Go-Fahrten, und reduziert den Energieverbrauch und Betriebskosten.
- Die Energierückgewinnung hat Grenzen, etwa bei hohen Geschwindigkeiten oder starken Gefällen, wo konventionelles Bremsen zusätzlich benötigt wird. Sie bleibt jedoch eine wichtige Innovation in der Elektromobilität und erhöht die Attraktivität für umweltbewusste Fahrer.
- Im Alltagseinsatz variiert die Effizienz der Bremsenergierückgewinnung je nach Einsatzgebiet. Fahrer sollten Techniken wie vorausschauendes Fahren, Geschwindigkeitsanpassung und Nutzung des Eco-Modus beachten, um die Effizienz zu maximieren.
- Die Energierückgewinnung beeinflusst das Fahrverhalten von Elektroautos. Es ist wichtig, sich an das regenerative Bremssystem zu gewöhnen und die Pedalsteuerung anzupassen, um unangenehme oder abrupte Bremsvorgänge zu vermeiden.
Kurzum, dieser Artikel zeigt, wie wichtig und effektiv die Rekuperation ist und welche Rolle sie in der zukünftigen Mobilität spielen wird. Durch die effiziente Nutzung der Bremsenergie trägt sie zu einer nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Elektromobilität bei und verbessert die Fahrzeugleistung von Elektrofahrzeugen.
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Häufig gestellte Fragen zu Rekuperation
Was ist Rekuperation?
Rekuperation ist der Prozess der Energierückgewinnung beim Bremsen oder Verlangsamen von Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und Plug-in-Hybriden. Durch die Umwandlung der kinetischen Energie in elektrische Energie wird die gewonnene Energie wieder in den Fahrzeugakku zurückgespeist. Dies erhöht die Reichweite und Effizienz des Fahrzeugs.
Wie funktioniert die Rekuperation in Elektroautos?
Bei Elektroautos wird die Rekuperation durch den Elektromotor ermöglicht, der beim Bremsen als Generator fungiert. Die kinetische Energie, die normalerweise in Form von Wärme verloren geht, wird in elektrische Energie umgewandelt und in den Akku zurückgeführt. Dies trägt zur Erhöhung der Reichweite und Reduzierung des Energieverbrauchs bei.
Was sind die Vorteile der Rekuperation?
Die Rekuperation hat mehrere Vorteile: Sie erhöht die Reichweite von Elektrofahrzeugen, reduziert den Energieverbrauch und trägt zu einer umweltschonenden Fahrt bei. Durch die Energierückgewinnung können Fahrer auch effizienter fahren und somit die Betriebskosten ihrer Fahrzeuge senken.
Wie wirkt sich Rekuperation auf das Fahrverhalten aus?
Rekuperation beeinflusst das Fahrverhalten, indem sie das regenerative Bremssystem nutzt. Fahrer müssen sich an das veränderte Bremsverhalten gewöhnen und ihre Fahrtechniken entsprechend anpassen, um die optimale Energierückgewinnung zu erreichen. Eine gute Fahrtechnik beinhaltet beispielsweise vorausschauendes Fahren und dosiertes Bremsen.
Gibt es weitere Anwendungsgebiete für Rekuperation außerhalb der Elektromobilität?
Rekuperation bezieht sich auf Verfahren zur Rückgewinnung von Energie, die sonst verloren ginge, und findet auch Anwendung außerhalb der Elektromobilität.
- In Feuerungsanlagen kann beispielsweise Wärme über das Abgas verloren gehen. Durch Rekuperation kann die Temperatur des Abgases abgesenkt und die Energieeffizienz erhöht werden. Rekuperation wird häufig bei industriellen Öfen angewandt, die mit sehr hohen Temperaturen arbeiten, um einen guten Feuerungswirkungsgrad zu erzielen.
- Bei Lüftungsanlagen werden ebenfalls Wärmeübertrager zur Wärmerückgewinnung eingesetzt, die manchmal als Rekuperatoren bezeichnet werden.
- Auch in Dampfturbinenkraftwerken und anderen Dampfkesselanlagen wird die Rekuperationstechnik angewandt, um eine Vorwärmung des Speisewassers zu ermöglichen.
