Rekuperation ist ein Begriff, der im Zusammenhang mit Elektromobilität häufig vorkommt. Doch was ist das eigentlich?
Was bedeutet Rekuperation?
Der Begriff Rekuperation stammt aus dem Lateinischen: Recuperare bedeutet ins Deutsche übersetzt zurückgewinnen. Als Rekuperation wird die Rückgewinnung der Bewegungsenergie bezeichnet, die entsteht, wenn ein Fahrzeug bremst oder rollt.
Wie funktioniert die Rekuperation bei einem Elektro-Auto?
Während die Bewegungsenergie bei einem Fahrzeug mit herkömmlichem Verbrennungsmotor einfach als Wärme verloren geht, wird sie bei Elektro- oder Hybrid-Autos in elektrische Energie umgewandelt und eingespeist – klassischerweise in eine Batterie. Um die Rekuperation bestmöglich nutzen zu können, müssen E-Motor, Inverter, Batterie, Steuerungselektronik und Bremssystem fein aufeinander abgestimmt sein.
Welche Technik steckt dahinter?
Der Inverter, auch als Wechselrichter bekannt, bildet das Herzstück der Leistungsregelung in einem Elektro-Fahrzeug. Denn: Er wandelt Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) und andersrum um und steuert den Stromfluss zwischen Batterie und Elektromotor – ebenfalls in beide Richtungen. Weil Elektromotoren Wechselstrom benötigen, wandelt der Inverter beim Fahren, also im Motorbetrieb, den Gleichstrom aus der Batterie um. Beim Bremsen, also im Generatorbetrieb, macht er aus dem Wechselstrom des Motors Gleichstrom und leitet diesen in die Batterie.
Allgemein lässt sich sagen, dass Elektro- und Hybrid-Autos die ohnehin entstehende kinetische Energie effizient nutzen. Indem der E-Motor beim Bremsen umgepolt wird, arbeitet er dann nicht mehr als Antrieb, sondern als Generator. Ähnlich wie bei einem Dynamo am Fahrrad, wird durch die Drehung der Räder Strom erzeugt. Dieser wird in den Akku eingespeist und kann zum Beschleunigen genutzt werden.
Es gibt verschiedene Rekuperationsstufen. Wer bei einem Verbrenner ohne zu bremsen einen oder mehrere Gänge herunterschaltet, merkt die Motorbremse – das Fahrzeug verzögert. Je nach Stufe ist die Rekuperation bei Elektro- und Hybrid-Fahrzeugen kaum oder stark spürbar und endet im sogenannten One-Pedal-Driving.
Was ist One-Pedal-Driving?
Beim One-Pedal-Driving (OPD) wird – wie es der Name schon vermuten lässt – nur ein Pedal zur Steuerung des Fahrzeugs verwendet. Das Gaspedal wird dabei sowohl zur Beschleunigung als auch zur Verzögerung genutzt, das Bremspedal kommt gar nicht bis selten zum Einsatz.
Diese softwaregesteuerte rekuperationsbasierte Fahrweise ist besonders komfortabel und effizient. Durch häufigere und stärkere Rekuperation wird mehr Energie zurückgewonnen, gleichzeitig sinkt der Verschleiß der mechanischen Bremsen. Wie stark das Fahrzeug beim One-Pedal-Driving verzögert, wird elektronisch geregelt und unterscheidet sich je nach Modell und Rekuperationsstufe. Grundsätzlich ist das Auto damit in der Lage, selbstständig bis zum Stillstand abzubremsen.
Nicht alle Fahrzeuge sind mit der OPD-Funktion ausgestattet. One-Pedal-Driving ist zum Beispiel bei Tesla, im BMW i3, im Nissan Leaf, bei Hyundai, Kia und Volvo möglich.
Welchen Vorteil bietet Rekuperation an einem Elektro-Fahrzeug?
Effizienzsteigerung – vor allem im Stadtverkehr. Durch Rekuperation wird die Reichweite um etwa 10 bis 30 Prozent erhöht. Je öfter gebremst und beschleunigt wird, wie etwa im Stop-and-Go-Verkehr, desto größer ist der Effekt der Energierückgewinnung. Übrigens: Im Eco-Modus wirkt die Rekuperation am stärksten.
Hat Rekuperation auch Nachteile?
Direkte Nachteile gibt es bei der Rekuperation nicht. Allerdings gibt es ein paar Faktoren, die die Funktion beeinflussen. Zum einen ist das die Temperatur des Akkus. Ist die Batterie kalt, kann weniger Strom aufgenommen werden. Auch der State of Charge (SOC, Ladezustand) spielt eine Rolle. Bei fast vollem Akku ist so gut wie keine Rekuperation möglich.