Rekuperation beim Individualverkehr

Rekuperation bei Elektroautos

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Mit Rekuperation bezeichnet man die Rückgewinnung von Energie – unabhängig von der Art, wie sie erzeugt wurde. Sie kann grundsätzlich mechanisch, elektrisch oder sonstig gewonnen werden. Auch Wärme ist Energie. Hier wird die Rekuperation bei Antriebssystemen von Fahrzeugen beschrieben, vor allem hinsichtlich der Einsparungspotenziale für den einzelnen Fahrzeugbesitzer.

Rekuperation – Ausgangspunkt: Gas geben – abbremsen

Wir alle kennen das Gefühl: Das Auto kommt in Schwung, rollt – spritschonend – wie von selber, der Gasfuß darf am angestrebten Limit getrost in Warteposition verbleiben, doch dann kommt´s: Der Vordermann, eine rote Ampel oder sonstige Hindernisse erfordern einen möglichst sofortigen Stopp – sachte zwar, angesichts der von hinten anrollenden Flotte, aber bestimmt. Wir befinden uns im Stadtverkehr.

Die vorhandene Energie gilt es zu drosseln und sie bleibt, unwiderruflich, verloren. Die Bremsen wurden dabei erhitzt, werden abgenutzt und ein Weiterfahren erfordert das neuerliche Durchlaufen der schaltungstechnischen Zeremonie vom ersten Gang weg. Bewusst oder unbewusst fühlen wir uns manchmal genervt, etwa wenn der Vordermann aus unserer Sicht diese Vorgänge sinnloserweise eingefordert hat.

Was ist passiert? Energieverlust. Energie ist Zeit, Energie ist Geld. Wie man sich diese Energie zunutze machen kann, ist Sinn und Zweck der Rekuperation beim Kraftfahrzeug. Ihre Definition bedeutet nichts anderes als Rückgewinnung dieser verlorenen Energien.

Verwandte Begriffe richtig einordnen

Das System ihrer Rückgewinnung wird auch Nutzbremse genannt. Eine Bremse selber kann natürlich nichts dazu beitragen, es gibt nur besondere Systeme, in die sie eingebettet ist. Insofern ist diese Bezeichnung nicht ganz richtig. Das dahinterstehende Prinzip ist nicht neu: Energie, welche durch Bewegung entsteht, wird in elektrische Energie umgewandelt. Sie muss lediglich gespeichert werden und abrufbar bleiben. So lautet das Grundprinzip in diesem Verfahren, welches Rekuperation ermöglicht.

Bei Oberleitungsbussen oder Schienenfahrzeugen sind diese Verfahren längst erprobt. Nur der Individualverkehr musste warten. Wie und wo diese gewonnene Energie gespeichert und umgewandelt werden kann, ist eigentlich naheliegend: Es wird die Batterie dazu eingesetzt, beim elektrisch betriebenen Fahrzeug also der Akkumulator, kurz Akku.

Warum musste der Individualverkehr eigentlich vergleichsweise lange darauf warten? Schlicht deshalb, weil Rekuperation bei herkömmlichen Antriebssystemen wie Benzin- oder Dieselmotoren kaum Sinn machte. Dies wiederum, weil Verbrennungsmotoren keine Energie speichern können. Erst seit dem Einsatz von Elektroautos und Hybridfahrzeugen lohnte sich damit der Aufwand, der dieser Ausstattung vorausgeht.

Das bedeutet nicht, dass bei Verbrennungsmotoren die Autobauer nicht bereits Ansätze davon verwerteten – doch lohnend waren diese Ansätze für den Kunden nur selten. So warben manche mit dem sogenannten Druckluftspeicher für Rekuperation beim Benziner oder Diesel. Dafür bezahlte man gerne einen kleinen Aufpreis, denn die Tankstellenpreise sind ein gewichtiger Faktor beim Betrieb.

Verwendung von Druckluftspeichern beim Verbrennungsmotor

Manche Hersteller setzen auf den Betrieb eines Kompressors, der für die Aufladung einer Druckluftflasche sorgt. Ein kleiner Druckluftmotor kann beim Beschleunigen des Fahrzeugs die gewonnene Energie bereitstellen. Das Speichervolumen ist bei diesem Verfahren aber um einiges geringer als bei der  elektrischen Rekuperation. Die Ersparnisse fallen damit ebenfalls geringer aus und sind eher ein „Zuckerl“ für bestimmte Fahrzeuge, bei dessen Erwerb die Energieeffizienz ohnehin keine ausschlaggebende Rolle spielt. Oder ein Werbegag, der sich die Grundidee zu Eigen machte – hinsichtlich der Sinnhaftigkeit für den Verbraucher allerdings zu früh.

Aber immerhin – der Stand der Technik bleibt auch heute nicht stehen und Problembewusstsein wurde gebildet. Möglicherweise gewinnt künftig die Idee an Bedeutung indem bessere Kapazitäten geschaffen werden– in sachlicher Hinsicht wäre es eine große Errungenschaft. Es ist aber unwahrscheinlich, denn der Gewinn dieser verlorenen Energie fällt im Vergleich zur Ersparnis bei Elektromotoren ohnehin nicht ins Gewicht.

Wird ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor mit dem Vorhandensein einer „Start-Stopp-Automatik“ angeboten kann man erahnen, dass eine Rekuperations-Bremse mit im Paket ist. Es handelt sich aber um völlig verschiedene Dinge, deren Zielsetzung – nämlich Energiegewinn – kaum spürbare Erfolge verbucht.

Generell ist zu beachten, dass die Wirkungsweise ohnehin nur im Stadtverkehr spürbare entlastend ist. Ein flottes Dahinrollen auf der Autobahn könnte nicht noch spritsparender erfolgen als ohnehin und die Bremsen werden auch hier vergleichsweise wenig beansprucht. Man muss auf jeden Fall sein eigenes Fahrverhalten in einen Vergleich über die Rentabilität mit einbeziehen.

Der Akkumulator als Generator

Beim Elektroauto oder Hybrid sind bereits die Dimensionen anders. Die gewonnene Energie beim Bremsvorgang wird im Elektromotor als Generator in die Batterie weitergeleitet, welche sie speichert. Diese gewonnene Energie kann freilich nicht die Kapazität der Batterie selber, also des Akkus, übersteigen.

Das Ausmaß der Ersparnis wird mit seiner Leistungsfähigkeit begrenzt. Grundsätzlich gibt es keine Probleme, denn normale Ansprüchen werden mit der handelsüblichen Kapazität befriedigt. Manche Situation aber sollte man sich vor Kaufentscheidungen genauer ansehen – auch hinsichtlich des Einsparungspotenzials bei betroffenen Verschleißteilen rund um die Bremsanlage.

Rekuperation und Gefällefahrten

Bergabfahrten sind immer ein Spezialfall. Die Beliebtheit der Rekuperation kann er theoretisch noch weiter erhöhen. Man bremst gewohntermaßen bergab nicht mit der Bremse, sondern verlässt sich auf die Motorbremse. Dabei entsteht besonders viel Energie, welche dem Fahrzeug wieder zur Verfügung gestellt werden kann. Man nennt das auch „Generatorbremse“. An sich also ein Pluspunkt für das E-Auto und der Rekuperation, doch manche Erfahrungen sind zu berücksichtigen. Gerade hinsichtlich der Verschleißteile, wie unten abschließend reüssiert wird.

Fazit  –  das individuelle Fahrverhalten gibt den Ausschlag

Mit folgendem Beispiel wird die Schwierigkeit einer Rechnung, die alle Faktoren mit einbezieht, ersichtlich. Klar ist etwa, dass Besitzer, welche auf einer Anhöhe wohnen oder arbeiten, schon wesentlich öfter von der Rekuperation profitieren können. Weiter liegt es auf der Hand, dass die Häufigkeit der Stadtfahrten einen wichtigen Faktor darstellt. Sei es beim Energieverbrauch oder der Bremse, welche dementsprechend häufig oder selten beansprucht wird.

Doch in einem Punkt kann es problematisch werden: Nämlich dort, wo eine voll aufgeladene Batterie keine weitere Energie mehr aufnehmen kann und eine Bergab-Fahrt ansteht. Dann muss man das gewohnte Bremssystem in Anspruch nehmen. Die Bremsen werden genauso oft beansprucht wie im Stadtverkehr und ein Zurücklehnen mit der Motorbremse gelingt nicht.

Darüber machten sich schon manche Gedanken und bieten sogenannte „Retarderbremsen“ an – ob das sinnvoll ist, lässt sich wiederum nur für Einzelfälle beantworten. Immerhin führt die Verwendung von Auto-Heizung und Radio auch zu Energieverlusten, welche für genügend „Space“ bei der Rekuperation führen.

Sicher ist nur: Das sind aktuell jene Fragen, welche von den gängigen Herstellern unterschiedlich gehandhabt werden – was bei einem Modell für einen Fahrzeugbesitzer und seiner Fahrweise gut ist, kann bei einem anderen etwa zu noch häufigeren Kosten bei den Bremsen führen. Der Einsatz der mechanischen Bremse ist jedenfalls immer möglichst zu minimieren und primär mit der Rekuperation abzubremsen. Ohne Verinnerlichung und Umgewöhnung klappt maximale Ersparnis hinsichtlich der Bremsteile nicht. Wer aber die wesentlichen Faktoren kennt und sich der Umgewöhnungspraktiken bewusst ist, kann für sich ideale Kaufentscheidungen treffen.

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