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Rekuperation im Auto – wie das Bremsen die Akkus auflädt

Energie durch den Bremsvorgang eines Autos zurückgewinnen – wie geht das? Die einfache Antwort verbirgt sich hinter dem etwas sperrigen Begriff Rekuperation. Dabei wird ein Teil der für die Bewegung eines Fahrzeugs eingesetzter Energie wieder eingefangen, was jeden elektrischen Antrieb effizienter macht. Wir erklären euch, wie diese Technologie funktioniert.

Was ist die Rekuperation? 

Als Rekuperation bezeichnet man die Wiedergewinnung von Energie. In der Regel ist damit zwar elektrische Energie gemeint, doch die Rekuperation funktioniert auch mit anderen Energieträgern, beispielsweise der Wärme. Der Begriff leitet sich von dem lateinischen Wort "recuperare" ab, dass für wiedergewinnen oder wiedererlangen steht.

Konkret geht es darum, sonst verlorene Energie einzufangen und dem Energiekreislauf wieder hinzuzufügen. Bei Autos geschieht dies durch das Wiederaufladen des Akkus mit aus der Bremsung gewonnenen Energie (Nutzbremsung). Bei einem Industrieofen sorgt die Rekuperation für die Vorerwärmung der Verbrennungsluft und damit für einen besseren Feuerungswirkungsgrad. Sie ist also essenziell für das Einsparen der jeweiligen Energien. 

 

Wie funktioniert die Rekuperation im Auto? 

Die Grundlage der Rekuperation ist ein Grundsatz der Schulphysik, um den nichts auf dieser Welt herumkommt: der Energieerhaltungssatz. Demnach geht Energie niemals verloren, sondern wird lediglich in eine andere Form der Energie umgewandelt. Und in diesem Grundsatz lässt sich auch die Effizienz der Elektroautos gegenüber den Verbrennern zusammenfassen.

Am effizientesten ist die Rekuperation bei komplett elektrisch betriebenen Autos. Während eines Bremsvorgangs wird der Elektromotor als ein Generator betrieben, ähnlich wie bei einem Fahrraddynamo. Die dabei erzeugte elektrische Energie wird wieder dem Akku hinzugefügt. Sprich: Der Akku wird wieder ein stückweit aufgeladen und die Reichweite des E-Fahrzeugs automatisch verlängert. Auch bei längeren Bergabfahrten wird Energie rekuperiert.

Dabei kann stets nur ein Teil der Bremsenergie wiedererlangt werden. Eine vollständige Wiederverwendung ist aus physikalischen Gründen unmöglich. Jede Umwandlung verbraucht eine gewisse Menge an Energie, die nicht mehr aufgefangen werden kann. Irgendwann ist das Aufladen unvermeidlich. Die Rekuperation ist also leider kein Perpetuum mobile.

Auch kann sie bei einem vollgeladenen Akku nicht angewendet werden, da die zurückgewonnene Energie nirgendwo gespeichert werden kann. Jedoch schont die Technologie die Bremsen eines Autos, da sie weniger Energie vernichten müssen und damit länger halten.

Moderne Elektroautos verfügen über mehrere Rekuperationsmodi, die die Stärke der Bremsenergie-Rückgewinnung bestimmen. Wer schon mal in einem E-Auto gefahren ist, weiß, dass das Fahrzeug automatisch abbremst, sobald man den Fuß vom Gas nimmt. Den Härtegrad dieser Verzögerung kann man einstellen. Je höher die Verzögerung, desto mehr Energie wird rekuperiert.

Allgemein kann man sagen, dass die Rekuperation in der Stadt am effizientesten ist. Denn hier wird deutlich öfter gebremst als auf einer Langstrecke, beispielsweise der Autobahn. Auch die Härte des Bremsvorgangs spielt eine Rolle: Je sanfter man abbremst, desto mehr Energie kann in den Akku zurückgeführt werden. Auch hier ist also vorausschauendes Fahren von Vorteil.

Eine Ausnahme bei der Rekuperation bilden die sogenannten Mild-Hybride, da die Bremsenergierückgewinnung auf eine Hochleistungsbatterie angewiesen ist. Mild-Hybride verfügen jedoch nur über eine leicht aufgewertete Starterbatterie mit sehr begrenzten Speicherkapazitäten.

Bei Hybriden kann die Rekuperation zwar angewendet werden. Doch ist der Wirkungsgrad geringer, da auch ihre Batterie kleiner ist als in einem vollelektrischen Auto und entsprechend weniger von der Bremsenergie aufnehmen kann. Trotzdem wird bei Hybridautos ohne Ladeanschluss die gesamte Menge an Strom, die zur Unterstützung des Verbrennungsmotors verwendet wird, mit der Rekuperation gewonnen.

Insgesamt können rund 20 Prozent Energie durch die Rückgewinnung eingespart werden. Intelligente Systeme wie der Eco Assistant von Volkswagen finden automatisch die perfekte Balance zwischen dem sogenannten Segeln (sparsamer Fahrmodus, bei dem weder gebremst noch beschleunigt wird) und der Rekuperation.

 

Gibt es die Rekuperation nur bei E-Autos? 

Nein. Wie bereits erwähnt, wird die Rekuperation auch in der Industrie verwendet, beispielsweise in Heizöfen. Und auch im Transportwesen beschränkt sich die Technologie nicht auf Elektroautos bzw. Hybride. In der Tat gibt es das System bereits seit 100 Jahren, vor allem bei elektrisch angetriebenen Lokomotiven. Die gewonnene Bremsenergie wird von den Zügen wieder in die Oberleitungen gespeist. Das gleiche System verwenden auch Oberleitungsbusse.  

Aktuell sorgt der Boom in der Elektromobilität dafür, dass der Begriff wieder deutlich prominenter geworden ist. Doch auch Verbrenner nutzen die Rekuperation im Kleinen. So wird durch die Lichtmaschine während des Fahrens Strom für die Starterbatterie erzeugt.

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