Что такое рекуперация энергии и как она работает?
Рекуперация энергии – это одно из важных преимуществ современной электрической машины. Технология позволяет частично возвращать и повторно использовать энергию, которая иначе бы пропала впустую. Давайте разберемся, как работает этот процесс и какую выгоду он приносит.
Основы рекуперации
Рекуперация происходит от латинского слова «recuperatio», что переводится как «возвращение». Принцип заключается в том, чтобы преобразовать кинетическую энергию, возникающую при движении автомобиля, в электроэнергию, которую затем возможно сохранить в аккумуляторе.
В обычных машинах торможение превращает кинетическую энергию в тепловую, которая рассеивается в воздухе и ускоряет деградацию тормозов. В электрокаре эта энергия улавливается и направляется обратно в аккумулятор, увеличивая тем самым запас хода транспортного средства.
Как же это работает?
Процесс рекуперации запускается во время торможения. Когда водитель нажимает на педаль тормоза или отпускает акселератор, электромотор переключается в режим генератора. В этот момент запускается последовательный порядок действий:
- Кинетическая энергия движения преобразуется в электрическую.
- Образовавшаяся энергия направляется в аккумулятор, заряжая его.
- Электромотор создает тормозной момент, замедляя автомобиль.
В итоге машина замедляется не только за счет обычных тормозов, но еще и благодаря работе электродвигателя, что уменьшает износ тормозных колодок и приближает момент остановки.
Когда это эффективно?
Эффективность рекуперации – величина непостоянная, так как зависит от нескольких факторов:
- Характер местности. Спуски и холмы позволяют получить больше энергии, так как процесс торможения длится более продолжительное время.
- Плотность трафика. Частое торможение и ускорение в режиме «старт-стоп» повышают количество возвращаемой энергии обратно в аккумулятор.
- Скорость движения. Чем выше начальная скорость электромобиля, тем больше энергии можно восстановить.
- Масса автомобиля. У более массивных машин кинетической энергии больше, поэтому процесс рекуперации работает продуктивнее.
На практике рекуперация электродвигателя может вернуть до 70% энергии, затраченной на движение. В результате она позволяет увеличить пробег на одной зарядке на 10-15%.
Когда это неэффективно?
Однако существуют ситуации, в которых рекуперативное торможение работает не так хорошо. В первую очередь это движение по ровной дороге без использования педали тормоза. Если батарея заряжена на 100%, дополнительная энергия не сохраняется – ее попросту некуда накапливать.
Низкие температуры снижают способность аккумулятора к получению электроэнергии, что также ограничивает эффективность рекуперативного торможения. Несмотря на некоторые минусы, даже частичное использование этой технологии приносит весьма заметные водителю результаты.
Преимущества технологии
Система рекуперации электроэнергии не только увеличивает запас хода, но и приносит плюсы:
- экономия электроэнергии в целом, так как снижается частота зарядки от электросети;
- меньшая нагрузка на тормозные механизмы значительно продлевает их срок службы.
- меньше энергии тратится впустую, что делает транспорт более экологически чистым.
Современные электрические авто от брендов Voyah, Tesla и ряда других предлагают возможность настройки уровня рекуперативного сохранения электроэнергии. Например, при высоком уровне наблюдается интенсивное замедление и максимально быстрая дозарядка высоковольтной АКБ. На низком, напротив, можно добиться движения «накатом» и также экономить электроэнергию.
Некоторые модели, такие как Nissan Leaf и BMW i3, оснащены трехуровневыми системами, позволяющими водителям выбирать оптимальный режим в зависимости от дорожной ситуации.
Перспективы развития
Технология продолжает развиваться. Ученые и инженеры работают над тем, чтобы увеличить эффективность системы. Например, разрабатываются решения, которые позволят использовать рекуперацию не только при торможении, но и во время обычного движения, что может удвоить объем возвращаемой энергии. В будущем это позволит увеличивать запас хода на 40-50%.