Welche Vorteile bietet die Rekuperation bei Elektrofahrzeugen?

Mit der steigenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen (EVs) rückt das Thema Energieeffizienz immer stärker in den Fokus – sowohl für Hersteller als auch für Verbraucher. Die Effizienz eines Elektrofahrzeugs gibt an, wie weit es mit einer Kilowattstunde Strom fahren kann. Je höher die Effizienz, desto größer die Reichweite pro Ladung. Diese Effizienz wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, wie der Aerodynamik des Fahrzeug, der Leistung des Elektromotors und einem entscheidenden Element: der Rekuperation.

In diesem Artikel beleuchten wir die Vorteile der Rekuperation in Elektrofahrzeugen, erklären, wie sie funktioniert, und zeigen dir, wie du diese innovative Technologie optimal nutzen kannst.

Was viele nicht wissen: Ein Elektromotor kann umgekehrt auch als Generator arbeiten und mechanische in elektrische Energie umwandeln.

Was ist Rekuperation?

Rekuperation ist ein Prozess, bei dem Elektrofahrzeuge Energie zurückgewinnen, die normalerweise beim Bremsen verloren ginge, und sie in nutzbaren Strom umwandeln. Ein Elektromotor kann umgekehrt auch als Generator arbeiten und mechanische in elektrische Energie umwandeln. Anstatt die kinetische Energie des fahrenden Fahrzeugs wie bei herkömmlichen Verbrennern in Wärme zu wandeln, wird diese Energie wieder in elektrische Energie umgewandelt und in der Batterie gespeichert und so nutzbar gemacht. Das Ergebnis: Zusätzlich verfügbare Energie, was die Effizienz des Fahrzeugs verbessert und die Reichweite verlängert.

Rekuperation vs. Regeneratives Bremsen

Regeneratives Bremsen ist die bekannteste Form der Rekuperation, aber nicht die einzige Methode, mit der Elektrofahrzeuge Energie zurückgewinnen können. Beim regenerativen Bremsen verzögert der Elektromotor als Generator das Fahrzeug und wandelt die dabei freiwerdende kinetische Energie in Strom um, der in der Batterie gespeichert wird. Doch Rekuperation kann auch in anderen Fahrsituationen stattfinden – zum Beispiel beim Bergabfahren. Hier wird die freigesetzte potentielle Energie genutzt, um die Batterie zu laden.

Optimierte Energierückgewinnung und Effizienz in Elektrofahrzeugen

Rekuperation ermöglicht es Elektrofahrzeugen, beim Bergabfahren oder Bremsen vor Ampeln und Kreuzungen Energie effizient zurückzugewinnen. Diese Energie erhöht die Gesamteffizienz des Fahrzeugs. Darüber hinaus sorgt Rekuperation für ein sanfteres Fahrgefühl. Da das Fahrzeug durch das regenerative Bremsmoment verlangsamt wird, verringert sich der Verschleiß der Bremsen, was die Wartungskosten senkt und die Lebensdauer des Fahrzeugs verlängert. Oft ist die Bremskraft des Elektromotors ausreichend, sodass die herkömmlichen Bremsen kaum zum Einsatz kommen.

Die Rekuperation erhöht nicht nur die Reichweite, sondern trägt maßgeblich zur Maximierung der Gesamteffizienz bei.

Die Rolle von Fahrzeuggewicht und Motorleistung bei der Rekuperation

Fahrzeuggewicht und Energierückgewinnung

• Schwerere Fahrzeuge, mehr Energierückgewinnung: Durch ihre größere Masse haben schwere bewegte Elektrofahrzeuge mehr kinetische Energie. Dadurch können sie mehr Energie im Rekuperationsprozess zurückgewinnen.
• Der Kompromiss beim Energieverbrauch: Obwohl Fahrzeuge wie der BMW i7 durch ihr höheres Gewicht mehr Energie rekuperieren, benötigen sie auch mehr Leistung zum Beschleunigen. Das führt zu einem insgesamt höheren Energieverbrauch.
• Leistungsstarke Elektromotoren: Fahrzeuge mit stärkeren Elektromotoren können Bremsenergie effizienter in Strom umwandeln, was die Energierückgewinnung deutlich erhöht.

Erkenntnisse aus einem Experiment zur Rekuperation bei Bergfahrten vom ADAC

Der ADAC hat drei Elektrofahrzeuge – den Dacia Spring, das Tesla Model Y Long Range und den BMW i7 – auf einer bergigen Teststrecke getestet.

Ergebnisse der Messungen

BMW i7 xDrive60:

• Fahrzeugtyp: Luxuslimousine
• Leistung: 400 kW
• Testgewicht: 2.830 kg
• Antrieb: Allradantrieb
• Energierückgewinnung: 50 % der beim Bergauffahren aufgewendeten Energie.

Analyse: Als schwerste und leistungsstärkste Limousine im Test profitiert der BMW i7 von seinem hohen Gewicht und der starken Motorleistung. Die hohe kinetische Energie beim Bergabfahren ermöglicht eine maximale Rekuperationsleistung von 55,1 kW. Allerdings führt das hohe Gewicht auch zu einem höheren durchschnittlichen Energieverbrauch von 16,54 kWh/100 km.

Tesla Model Y Long Range:

• Fahrzeugtyp: Kompakt-SUV
• Leistung: 387 kW
• Testgewicht: 2.186 kg
• Antrieb: Allradantrieb
• Energierückgewinnung: 40 % der aufgewendeten Energie.

Analyse: Der Tesla Model Y bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Gewicht und Leistung. Mit einer maximalen Rekuperationsleistung von 52,7 kW und einem Verbrauch von 15,57 kWh/100 km zeigt er solide Effizienzwerte in beiden Fahrtrichtungen.

Dacia Spring Electric Extreme 65:

• Fahrzeugtyp: Kleinstwagen
• Leistung: 33 kW
• Testgewicht: 1.180 kg
• Antrieb: Frontantrieb
• Energierückgewinnung: 35 % der aufgewendeten Energie.

Analyse: Als leichtester Kleinstwagen im Test hat der Dacia Spring die geringste maximale Rekuperationsleistung (15,9 kW). Trotz der niedrigsten Energierückgewinnung überzeugt er mit dem niedrigsten durchschnittlichen Energieverbrauch (9,65 kWh/100 km), was ihn zum effizientesten Fahrzeug im Test macht.

Einfluss von Gewicht und Leistung

• ‍Schwere Fahrzeuge: Der BMW i7 zeigt, dass schwere Fahrzeuge mehr Energie beim Bergabfahren rekuperieren können, da sie mehr kinetische Energie besitzen. Die leistungsstarken Motoren ermöglichen höhere Rekuperationsleistungen.‍
• Leichte Fahrzeuge: Der Dacia Spring benötigt weniger Energie beim Beschleunigen, hat aber aufgrund der geringeren Masse und Motorleistung eine niedrigere Rekuperationsfähigkeit.

Gesamteffizienz:

• ‍Dacia Spring: Trotz geringerer Rekuperationsleistung ist dieses Testfahrzeug insgesamt am effizientesten, da es im aktiven Fahrbetrieb besonders sparsam ist.‍
• BMW i7 und Tesla Model Y: Obwohl diese Modelle mehr Energie zurückgewinnen, weisen sie aufgrund ihres höheren Gewichts auch einen höheren Gesamtverbrauch auf. Die Rekuperationsleistung kompensiert den erhöhten aktiven Energiebedarf nicht vollständig.

Die Ergebnisse des ADAC-Tests zeigen deutlich, dass die Effizienz von Elektrofahrzeugen nicht nur von der Rekuperationsfähigkeit abhängt, sondern von einer Kombination aus Fahrzeuggewicht, Motorleistung und individuellem Nutzungsverhalten.

Wie wichtig ist Leichtbau?

• ‍Leichtbauweise: Obwohl die Rekuperation den höheren Energieverbrauch schwerer Fahrzeuge teilweise kompensieren kann, bietet die Gewichtsreduzierung einen dauerhaften Vorteil für die Energieeffizienz.
• ‍Innovative Materialien und moderne Konstruktionsmethoden spielen eine Schlüsselrolle in der Optimierung künftiger E-Fahrzeuge. Sie verbessern sowohl die Beschleunigung als auch das Bremsverhalten und tragen insgesamt zur besseren Energieperformance bei.

Die wichtigsten Vorteile der Rekuperation in EVs

Maximierte Energie-Effizienz

Die Rekuperation ermöglicht es Elektrofahrzeugen, Energie zurückzugewinnen, die sonst beim Bremsen verloren gehen würde. Diese wird in elektrischen Strom umgewandelt und in die Batterie eingespeist, was die Reichweite erhöht und häufiges Laden reduziert.

Möglichkeiten zur Reichweitenverlängerung bei Elektrofahrzeugen

Durch die Fähigkeit, beim Bremsen Energie zurückzugewinnen, können E-Fahrzeuge mehr Zeit auf der Straße verbringen und seltener an Ladestationen stehen.

Verbesserte Fahrdynamik

Sanftes und kontrolliertes Abbremsen

Moderne Elektrofahrzeuge sind oft mit anpassbaren Rekuperationssystemen ausgestattet, die ein sanfteres und intuitiveres Bremsen ermöglichen. Das ist besonders im Stadtverkehr von Vorteil, wo häufiges Abbremsen erforderlich ist.

One-Pedal Driving für mehr Bequemlichkeit

Einige Elektrofahrzeuge bieten die Möglichkeit des „One-Pedal-Driving“, bei dem das Fahrzeug allein durch das Loslassen des Gaspedals verlangsamt oder sogar zum Stillstand gebracht wird. Das erhöht den Komfort und reduziert die Ermüdung, besonders im Stop-and-Go-Verkehr.

Personalisierte Fahreinstellungen

Die Möglichkeit, die Rekuperationsstärke flexibel anzupassen, erlaubt es dem Fahrer, das Fahrverhalten an persönliche Vorlieben oder wechselnde Straßenverhältnisse anzupassen, was das Fahrerlebnis noch komfortabler und effizienter macht.

Rekuperation ist ein zentrales Element der nachhaltigen Mobilität und wird in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen.

Optimierung der Rekuperation für maximalen Nutzen

Die effektive Nutzung des regenerativen Bremsens ist entscheidend, um die Effizienz und Reichweite von Elektrofahrzeugen (EVs) zu maximieren. Für EV-Modelle mit Rekuperation gibt es verschiedene Strategien, um die Einstellungen und den Fahrstil optimal anzupassen. Im Folgenden findest du Tipps, wie du die Rekuperation bei kompatiblen EV-Modellen optimal nutzen kannst.

BMW i7

Der BMW i7 bietet eine Vielzahl an Funktionen und Fahrmodi, um die Rekuperation zu maximieren und die Energieeffizienz zu steigern. Hier sind einige Tipps, wie du die Energiegewinnung während der Fahrt optimal nutzen kannst:

One-Pedal Driving im Brake (B)-Modus

Der BMW i7 bietet den sogenannten "B-Modus", der die Rekuperation maximiert. In diesem Modus wird eine hohe Bremskraft durch den Elektromotor erzeugt, sodass du das Fahrzeug allein durch das Loslassen des Gaspedals verlangsamen kannst.

Adaptive Rekuperation

Der BMW i7 nutzt eine adaptive Rekuperation im Fahrmodus "D", die sich an die Fahrbedingungen anpasst. Diese Funktion maximiert die Energierückgewinnung bei hohem Fahrkomfort, indem sie automatisch erkennt, wann das Fahrzeug bremsen oder sanfter abrollen sollte.

Opel Mokka Electric

Der Opel Mokka Electric bietet drei Fahrmodi – Eco, Normal und Sport – die jeweils ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Energieeffizienz und Leistung schaffen und gleichzeitig die Funktionsweise des regenerativen Bremssystems beeinflussen.

Eco-Modus

Der Eco-Modus ist auf maximale Energieeffizienz und Reichweitenverlängerung optimiert. Hier ist das regenerative Bremssystem besonders aktiv, sodass beim Verlangsamen und Bremsen mehr Energie zurückgewonnen wird. Zudem wird die Leistungsabgabe des Fahrzeugs begrenzt, um die Batterielaufzeit zu verlängern. Dieser Modus ist ideal für den täglichen Gebrauch, wenn es darum geht, die Reichweite zu maximieren.

Normal-Modus

Im Normalmodus wird ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Effizienz erreicht. Mit einem moderaten regenerativen Bremseffekt ist dieser Modus für die meisten Fahrsituationen geeignet und bietet eine vielseitige Option für den täglichen Gebrauch.

Brake (B)-Modus

Im B-Modus des Mokka Electric wird die Rekuperation durch ein verstärktes Bremsmoment intensiviert. Besonders im dichten Stadtverkehr oder bei Bergabfahrten, wo häufiges Bremsen erforderlich ist, sorgt der B-Modus für eine besonders effiziente Energierückgewinnung.

Volkswagen ID.3

Der Volkswagen ID.3 bietet ein anpassbares regeneratives Bremssystem mit zwei Modi für unterschiedliche Fahrsituationen:

Brake (B)-Modus: Maximale Rekuperation

Im B-Modus nutzt der ID.3 beim Loslassen des Gaspedals bis zu 75 % der Bremsenergie zur Ladung der Batterie. Besonders effizient im Stadtverkehr und auf hügeligen Strecken, wo häufiges Abbremsen nötig ist. So wird die Reichweite optimal gesteigert.

Eco-Assistenzsystem

Zusätzlich verfügt der ID.3 über ein Eco-Assistenzsystem, das automatisch zwischen Leerlauf und Rekuperation wechselt, basierend auf Navigationsdaten und aktuellen Fahrbedingungen. Der Eco Assistant berücksichtigt Geschwindigkeitsbegrenzungen, Stoppschilder und Gefällestrecken, um die Energierückgewinnung zu optimieren. Zum Beispiel schaltet das System bei Annäherung an eine Gefällestrecke oder Geschwindigkeitsreduzierung nahtlos zwischen Ausrollen und Rekuperation um, um die maximale Effizienz zu erreichen.

Voreingestellte Fahrmodi: Eco, Comfort und Sport

Darüber hinaus kannst du über das Hauptdisplay zwischen voreingestellten Fahrmodi wie Eco, Comfort und Sport wählen. Jeder dieser Modi passt verschiedene Fahrparameter wie die Empfindlichkeit des Gaspedals oder das Ansprechverhalten des Antriebsstrangs an. Der Sport-Modus sorgt beispielsweise für eine dynamischere Beschleunigung, ideal für eine sportlichere Fahrweise.

Tesla Model 3 und Model Y

Tesla bietet verschiedene Möglichkeiten, die Effizienz und das Fahrerlebnis zu optimieren.

One-Pedal Driving

Mit dem Gaspedal allein steuerst du Beschleunigung und Verzögerung, was nahtloses Fahren, weniger Energieverluste und maximale Energierückgewinnung ermöglicht.

Batteriezustand

Wenn die Batterie kalt oder voll ist, wird die Regeneration eingeschränkt und verstärkt mechanisch gebremst.

Optionen des Regenerativen Bremsens bei Tesla:

Standard-Modus

Starke Bremswirkung für maximale Energierückgewinnung, ideal für den Stadtverkehr.

Low-Modus

Sanftere Bremswirkung für ein traditionelleres Fahrgefühl, perfekt für die Autobahn. Die Einstellungen kannst du nach Bedarf und Vorlieben anpassen.

Echtzeit-Feedback zum Energieverbrauch

Der Tesla bietet in Echtzeit Einblicke, wie dein Fahrstil den Energieverbrauch und die Rückgewinnung beeinflusst. Das Display zeigt den Energiefluss: Grüne Balken stehen für zurückgewonnene Energie, gelbe für den Verbrauch beim Beschleunigen und graue für den Energieverbrauch im Leerlauf oder durch Zubehör.

Fazit

Die Rekuperation bietet zahlreiche Vorteile für Elektrofahrzeuge (EVs), darunter höhere Effizienz, Kosteneinsparungen und positive Umweltauswirkungen. Durch das Zurückgewinnen von Bremsenergie und deren Rückführung in die Batterie trägt die Rekuperation maßgeblich zur Verlängerung der Reichweite und zur Optimierung des Energieverbrauchs bei. Dies verringert nicht nur die Notwendigkeit häufiger Ladevorgänge, sondern senkt auch die Betriebskosten.

Als ein zentrales Element nachhaltiger Mobilität wird die Rekuperation in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen. Sie unterstützt EV-Fahrer dabei, energieeffizienter und umweltfreundlicher zu fahren, indem sie Energieverluste minimiert. Angesichts des zunehmenden Bewusstseins für den Klimawandel und der wachsenden Verbreitung von Elektrofahrzeugen spielt eine effiziente Energienutzung eine immer wichtigere Rolle im Alltag.

Es ist empfehlenswert, dass Elektrofahrzeug-Besitzer das volle Potenzial der Rekuperation ausschöpfen, um eine intelligentere und umweltfreundlichere Fahrweise zu erreichen. Wer dieses innovative System in seine täglichen Fahrgewohnheiten integriert, senkt nicht nur seine eigenen Kosten, sondern leistet auch einen aktiven Beitrag zu einer nachhaltigeren Zukunft.