Elektromobilität

Rekuperation beim Elektroauto: Strom sparen dank Energierückgewinnung

von Sabrina Lieb

Durch Rekuperation gewinnt das Elektroauto Energie beim Bremsen zurück – aber wie genau funktioniert das Verfahren? Und wie nutzen Verbrenner das System?

Ein Autorad in der Nahaufnahme
Schluss mit Verschleißteilen: Die Bremsen beim Elektroauto sind sehr viel langlebiger als beim Benziner oder Diesel – dank der Rekuperation. Foto: Shutterstock / Evannovostro

Das erfahren Sie gleich:

  • Was Rekuperation bedeutet – und wie sie funktioniert
  • Warum die Energierückgewinnung bei Elektroautos so effizient ist
  • Wie Rekuperation bei Verbrennungsmotoren arbeitet

Rekuperation: Bedeutung und Funktion

Wenn ein Motor arbeitet, wandelt er die im Treibstoff gebundene chemische Energie in mechanische um. Diese Energie bringt ein Auto ins Rollen. Beim Bremse hingegen geht ein Teil dieser Energie in Form von Wärme wieder verloren.

Diese Wärme zu nutzen, also die Energierückgewinnung durch das Bremsen, hat in der Welt der Technik längst einen Namen: Rekuperation. Das Wort geht auf das lateinische „recuperare“ zurück und bedeutet wiedererlangen oder wiedergewinnen.

Dieses Verfahren kommt schon lange bei Kraftwerken oder Feuerungsanlagen zum Einsatz mit dem Ziel, die zur Verfügung stehende Energie optimal zu nutzen. Aber erst mit der Elektromobilität scheint die Rekuperation ihren eigentlichen Zweck gefunden zu haben.

Effizienz von Energierückgewinnung bei Elektroautos

On and off – gerade im Straßenverkehr lauert die teure und umweltbelastende Verschwendung: Der Motor erzeugt Energie, die das Bremsen wieder stoppt. Dabei erwärmen sich die Bremsen, die sich dadurch abnutzen. Die Energie ist unter Effizienzgesichtspunkten verloren.

Die Rekuperationstechnik kommt daher schon lange in der Automobilbranche zum Einsatz. Richtig zum Zug kommt sie jedoch erst in Hybriden und Elektroautos. Während Elektroautos ihren Energiespeicher in sich tragen, haben Hybride einen Superkondensator – oder auch Schwungradspeicher genannt–, der sich aus der Nutzungsbremse speist.

Die Energierückgewinnung kann den Sprit- und Stromverbrauch um bis zu 20 Prozent senken, insbesondere dann, wenn die Fahrzeuge im Stadtverkehr unterwegs sind.

Die Einspeisung der rückgewonnenen Energie erfolgt bei Hybriden – wie bei Dieseln und Benzinern – in die Starterbatterie. Bei Elektroautos hingegen fließt sie in den Akku – immer dann, wenn das Fahrzeug rollt oder bremst.

Tipp: Beim leichten Treten des Bremspedals setzt sich der Generator in Gang statt der mechanischen Bremsen.

Bremsstreifen auf einer Fahrbahnmarkierung.
Bei einer Vollbremsung setzt auch im Elektroauto die Energierückgewinnung aus – denn Sicherheit geht immer vor. Foto: Shutterstock / isaravut

Weniger Verschleiß der Bremsen, mehr Reichweite

Dieser Bremsmechanismus ist dem eigentlichen, mechanischen Bremsmechanismus vorgeschaltet. Rund ein Fünftel des Verbrauchs der mechanischen Bremse lässt sich durch diese elektrische Verzögerung einsparen.

Dabei gilt Sicherheit vor Innovation: Angst vor Bremsversagen brauchen Fahrer nicht zu haben. Bei heftigen Bremsmanövern greifen die mechanischen Bremsen automatisch ein.

Sowohl bei Hybrid- als auch Elektroautos kann die Technologie zur Energierückgewinnung den Sprit- und Stromverbrauch um bis zu 20 Prozent senken. Gerade bei Gefällefahrten ist der Rückgewinn überdurchschnittlich hoch.

Fahrer sollen hier schließlich nicht permanent auf die Bremse treten sondern ihr Fahrzeug mit Hilfe der Motorbremse abrollen. Dabei besteht auch ein großer Unterschied zu konventionellen Antriebssystemen, deren Energie als Reibungswärme zu einem Verschleiß der Bremsen führt – ein riesiger Vorteil des E-Autos.

Rekuperation bei Verbrennungsmotoren

Bei herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren landet die umgewandelte Bewegungsenergie als elektrische Energie in der Starterbatterie. Diese dient als Generator, der über die Lichtmaschine lädt.

Auf diese Weise entlastet das System den Motor von der Aufgabe, die Batterie auf einem bestimmten Ladeniveau zu halten – beispielsweise um bei heißen Temperaturen die Klimaanlage zu betreiben. Denn, anders als oft vermutet, läuft ein Generator nicht immer – und stellt somit auch nicht dauerhaft kostenlos Strom zur Verfügung.

Allerdings minimiert die Lichtmaschine die Motorkraft: Durch die Energiewandlung entsteht eine Gegenkraft und in der Folge ein Bremseffekt an der Welle.

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Um die Lichtmaschine dennoch effizienzsteigernd einzusetzen, nutzen Automobilhersteller einen Kniff: Der Generator schaltet sich nur dann ein, wenn der Fahrer ohnehin bremst oder im Schubbetrieb die Motorbremse nutzt. Abhängig vom Fahrzyklus und der Anzahl der Verzögerungsphasen senkt das den Spritverbrauch um fünf bis zehn Prozent.

Übrigens: Auch die Deutsche Bahn nutzt seit einigen Jahren Rekuperation bei Diesellokomotiven, indem sie Hybridtechnologie einsetzt. Und auch für die Zukunft von Elektrobussen im Fernverkehr ist diese Form der Energierückgewinnung enorm wichtig.

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