- Hamowanie regeneracyjne przetwarza energię kinetyczną w energię elektryczną.
- Silnik działa jako generator podczas hamowania, spowalniając koła.
- Energia jest magazynowana w baterii lub kondensatorach.
- Hybrydy i EV, jak Prius i Tesla Roadster, z niego korzystają.
Za każdym razem, gdy naciskasz pedał hamulca w swoim samochodzie, marnujesz energię. Zgodnie z prawami fizyki, energia nie może być zniszczona. Więc gdy twój samochód zwalnia, energia kinetyczna, która pchała go do przodu, musi gdzieś się podziać. Większość z niej jest tracona jako ciepło, chociaż może być wykorzystana do pożytecznych celów.
Co możesz zrobić, aby zapobiec temu negatywnemu procesowi? Nic, ponieważ niemożliwe jest prowadzenie pojazdu bez hamowania, a stracona energia jest wynikiem ruchu drogowego i hamowania.
Na szczęście, producenci samochodów wynaleźli system hamowania zdolny do ponownego wykorzystania straconej energii kinetycznej poprzez przekształcenie jej w elektryczność. Mowa o odzyskiwaniu energii z hamowania (lub hamowaniu regeneracyjnym), co omówimy w kolejnych paragrafach.
Obecnie system ten jest głównie stosowany w samochodach hybrydowych (np. Toyota Prius) oraz w samochodach całkowicie elektrycznych (np. Tesla Roadster). Wynika to z faktu, że w tego typu pojazdach niezwykle ważne jest utrzymanie naładowanej baterii.
Jak działa hamowanie regeneracyjne?
Zanim zobaczymy, jak działa system odzyskiwania energii, konieczne jest porównanie z systemem klasycznym. W tradycyjnym systemie hamulcowym, klocki hamulcowe generują tarcie z tarczą hamulcową, aby spowolnić lub zatrzymać samochód. Kolejne tarcie pojawia się między kołami a powierzchnią drogi. Tarcie to jest tym, co przekształca energię kinetyczną samochodu w ciepło.
Z drugiej strony, w systemie odzyskiwania energii z hamowania, silnik, który napędza pojazd, pełni również funkcję hamulca. System składa się z dwufunkcyjnego silnika elektrycznego. Działa jako silnik w jednym kierunku i jako generator w przeciwnym kierunku. Gdy działa jako silnik, przekształca energię elektryczną na mechaniczną, wprawiając koła w ruch.
Jednakże, gdy hamujesz, działa przeciwnie i praktycznie staje się generatorem elektrycznym. Aplikacja hamulców w samochodzie elektrycznym lub hybrydowym sprawia, że silnik elektryczny obraca się w przeciwnym kierunku, spowalniając koła.
W tym czasie koła przekazują energię kinetyczną (lub moment) z powrotem do generatora.
Podczas obracania generator przekształca energię kinetyczną w energię elektryczną i przekazuje ją do baterii.
System odzyskiwania energii z hamowania działa na złożonym systemie obwodów elektronicznych, który wybiera między dwoma kierunkami obrotu silnika (przód/tył).
W niektórych przypadkach energia wyprodukowana przez ten typ hamulca jest przechowywana w serii kondensatorów, aby zostać wykorzystana później. Ponadto, ponieważ pojazdy korzystające z hamowania regeneracyjnego są również wyposażone w standardowy system hamowania za pomocą tarcia, komponenty elektroniczne samochodu muszą zdecydować, który system hamulcowy jest odpowiedni w każdej sytuacji.
Ponieważ regeneracyjne hamowanie jest w dużej mierze sterowane elektronicznie, możliwe jest, aby kierowca dostosował niektóre tryby, w których pojazd powinien reagować, w zależności od sytuacji.
Na przykład w niektórych samochodach kierowca może wybrać, czy system odzyskiwania energii z hamowania aktywuje się natychmiast po zdjęciu nogi z pedału gazu, oraz czy system hamowania doprowadzi samochód do 0 km/h, czy też spowolni go stopniowo.
Ograniczenia działania
System odzyskiwania energii z hamowania ma również pewne ograniczenia. Jednym z nich jest to, że działa efektywnie tylko do pewnych prędkości, szczególnie przy częstych zatrzymaniach i ruszaniach.
Ponadto hamowanie jest wolniejsze w porównaniu z tradycyjnym hamowaniem i nie jest tak skuteczne przy niskich prędkościach. Dlatego odpowiedzialność za hamowanie nie spoczywa całkowicie na hamowaniu regeneracyjnym.
Zamiast tego, wspomaga jedynie normalne hamulce, aby mogły działać bardziej efektywnie. Jeśli silnik nie jest w stanie szybko zwolnić samochodu, moduł sterowania elektronicznego stosuje konwencjonalne hamulce i zatrzymuje pojazd.
Wniosek
Warto pamiętać, że samo hamowanie regeneracyjne nie jest magiczną różdżką dla energii. W praktyce nie sprawia, że pojazdy są bardziej efektywne, ale po prostu czyni je mniej nieefektywnymi.
Teoretycznie najefektywniejszy sposób prowadzenia polegałby na przyspieszeniu do stałej prędkości i nigdy nie dotykaniu pedału hamulca. Ponieważ hamowanie zużywa energię, a do powrotu do prędkości przelotowej potrzebna jest dodatkowa energia, największa efektywność byłaby osiągnięta przez nigdy nie zwalnianie.
Oczywiście, to nie może się zdarzyć w rzeczywistości. Ponieważ musimy często hamować, zwłaszcza w ruchu miejskim, odzyskiwanie energii z hamowania jest najlepszym rozwiązaniem, ponieważ zmniejsza nieefektywność hamowania i czyni proces mniej kosztownym, jako że utrzymanie naładowanej baterii jest kluczowe, szczególnie w pojazdach elektrycznych.
Źródło zdjęcia: quora.com, mechanics.stackexchange.com
