- La frenata rigenerativa converte energia cinetica in elettricità immagazzinata in batteria.
- Viene usata soprattutto in ibride ed EV, come Prius e Tesla.
- Il motore agisce da freno, generando elettricità durante la decelerazione.
- Il sistema integra freni tradizionali e decide quale frenata usare.
Ogni volta che premi il pedale del freno della tua macchina, stai sprecando energia. Secondo le leggi della fisica, l’energia non può essere distrutta. Quindi, quando la tua auto rallenta, l’energia cinetica che la spingeva avanti deve andare da qualche parte. La maggior parte si dissipa sotto forma di calore e va persa, anche se potrebbe essere utilizzata per scopi utili.
Cosa puoi fare per impedire questo processo negativo? Nulla, poiché è impossibile guidare senza frenare, e l’energia persa è il risultato del traffico e dei freni.
Fortunatamente, i produttori di automobili hanno inventato un sistema di frenata capace di riutilizzare l’energia cinetica persa trasformandola in elettricità. Questa è la recupero dell’energia di frenata (o frenata rigenerativa), di cui parleremo nei prossimi paragrafi.
Attualmente, questo sistema di frenata è utilizzato principalmente in auto ibride (es. Toyota Prius) e in auto completamente elettriche (es. Tesla Roadster). Questo perché, in questo tipo di veicolo, è estremamente importante mantenere la batteria sempre carica.
Come funziona la frenata rigenerativa?
Prima di vedere come funziona il sistema di recupero, è necessaria una comparazione con il sistema classico. In un sistema tradizionale di frenata, la pastiglia dei freni produce attrito con il disco dei freni per rallentare o fermare l’auto. Ulteriore attrito è prodotto tra le ruote rallentate e la superficie stradale. Questo attrito è ciò che trasforma l’energia cinetica dell’auto in calore.
Dall’altra parte, nel sistema di recupero dell’energia di frenata, il motore che spinge il veicolo ha anche una funzione di freno. Il sistema consiste in un motore elettrico a doppia funzione. Funziona come motore in una direzione e come generatore nella direzione opposta. Quando funziona come motore, converte l’energia elettrica in energia meccanica, facendo muovere le ruote.
Tuttavia, mentre frena, funziona nella direzione opposta e diventa praticamente un generatore elettrico. L’applicazione dei freni su un’auto elettrica o ibrida fa sì che il motore elettrico giri nella direzione opposta, rallentando le ruote.
Nel frattempo, le ruote trasferiscono l’energia cinetica (o il momentum) di nuovo al generatore.
Durante la rotazione, il generatore converte l’energia cinetica in energia elettrica e la trasferisce alla batteria.
Il sistema di recupero dell’energia di frenata funziona su un complesso sistema di circuiti elettronici, che sceglie tra le due direzioni di rotazione del motore (avanti/indietro).
In alcuni casi, l’energia prodotta da questo tipo di freni è immagazzinata in una serie di condensatori, per essere usata successivamente. Inoltre, poiché i veicoli che usano la frenata rigenerativa sono dotati anche di un sistema di frenata standard a frizione, i componenti elettronici dell’auto devono decidere quale sistema frenante è adatto in ogni situazione.
Poiché in gran parte la frenata rigenerativa è controllata elettronicamente, c’è la possibilità che il conducente imposti alcune modalità in cui il veicolo deve reagire, a seconda della situazione.
Ad esempio, in alcune auto, il guidatore può selezionare se il sistema di recupero dell’energia di frenata si attiva immediatamente ogni volta che il piede viene sollevato dal pedale dell’acceleratore, e se il sistema frenante porterà l’auto a 0 km/h o la rallenterà gradualmente.
Limitazioni nel funzionamento
Il sistema di recupero dell’energia di frenata ha anche alcune limitazioni. Una di queste è che funziona in modo efficiente solo fino a determinate velocità, specialmente nel caso di arresti e partenze frequenti.
Inoltre, la frenata è più lenta rispetto alla frenata tradizionale e non è altrettanto efficace a basse velocità. Pertanto, la responsabilità della frenata non ricade completamente sulla frenata rigenerativa.
Invece, questa assiste soltanto i freni normali affinché possano funzionare più efficientemente. Se il motore non riesce a rallentare l’auto rapidamente, il modulo di controllo elettronico applica i freni convenzionali e arresta il veicolo.
Conclusione
È importante ricordare che, da sola, la frenata rigenerativa non è una bacchetta magica per l’energia. In pratica, non rende i veicoli più efficienti, ma li rende semplicemente meno inefficienti.
In teoria, il modo più efficiente di guidare sarebbe accelerare fino a una velocità costante e poi non toccare mai il pedale del freno. Dal momento che frenare utilizza energia, e l’auto avrà bisogno di energia extra per tornare alla velocità di crociera, il massimo dell’efficienza si otterrebbe non rallentando mai.
Ovviamente, questo non può accadere nella realtà. Poiché dobbiamo frenare spesso, specialmente nel traffico cittadino, il recupero dell’energia di frenata è la migliore soluzione, poiché riduce l’inefficienza della frenata e rende il processo meno dispendioso, dato che mantenere la batteria carica è vitale, specialmente nei veicoli elettrici.
Fonte foto: quora.com, mechanics.stackexchange.com
