Rekuperation beim Auto: Wie funktioniert das?

Formel-1-Fans kennen sie als Teil des KERS, wo das Kinetic Energy Recovery System (kinetische Energierückgewinnung) insbesondere beim Überholen genutzt wird. Im straßentauglichen Auto ist sie als Rekuperation bekannt. Gemeint ist die Energierückgewinnung beim Bremsen. Dieses System findet sich in der Regel in allen E-Autos sowie einigen Hybrid-Fahrzeugen. Neu erfunden wurde dieser Prozess für die Elektromobilität allerdings nicht. Bereits Schienenfahrzeuge wie Zahnradbahnen oder einige Elektrolokomotiven nutzen diese sogenannte Nutzbremse, um Bremsenergie wieder in das Stromnetz einzuspeisen. Beim E-Auto lädt die Rekuperation den Akku wieder auf.

Was ist Rekuperation?

Der Begriff Rekuperation stammt vom lateinischen Wort „recuperatio“, was „Wiedererlangung“ oder „Wiedererwerbung“ bedeutet. Es handelt sich dabei um ein technisches Verfahren, um Energie zurückzugewinnen. Die Rückgewinnung dient dazu, die Energieeffizienz zu erhöhen. Zu finden ist Rekuperation in vielen Anwendungen – insbesondere bei Feuerungsanlagen, Autos und Zügen. Es muss dabei nicht immer Bremsenergie verwendet werden. Auch heiße Abgase können umgewandelt werden. Sie sind ebenfalls Wärmeenergie. Hierfür werden Wärmetauscher verwendet, die die Energie aus der Abluft umwandeln und speichern können.

Wie funktioniert Rekuperation im E-Auto?

Im Falle des Elektroautos spricht man von Rückgewinnung von Bremsenergie, die ansonsten als Wärme verloren gehen würde. Hierfür hat das Auto ein regeneratives Bremssystem. Dabei muss der Fahrer nicht mal auf die Bremse treten. Es reicht bereits, den Fuß vom Gaspedal zu nehmen, und das Auto bremst zügig ab. 

Damit die Energie wiedererlangt werden kann, muss diese zunächst erzeugt werden. Dies geschieht über den Motor des Autos. Elektrische Energie wird dabei in Bewegungsenergie umgewandelt. Tritt man während der Fahrt auf die Bremse, wandelt sich die Bewegungsenergie in Bremsenergie um – also Reibungswärme. Beim Verbrenner geht diese Energie normalerweise als Wärme verloren. Dank Rekuperation kann das E-Auto die Bewegungsenergie wieder in elektrische Energie zurückwandeln und in die E-Auto-Batterie einspeisen. Möglich macht das die Besonderheit von Elektromotoren: Sie können auch als Generator dienen und ihre Funktionsweise umkehren – ähnlich, wie wir es vielleicht noch vom Fahrraddynamo kennen.

Nimmt der Fahrer den Fuß vom Gaspedal, wird die Bewegungsenergie auf den Generator übertragen. Das E-Auto bremst ab und der Motor erzeugt durch elektromotorischen Widerstand Strom. Dieser wird im Akku des Fahrzeugs gespeichert. Wie stark die Rekuperation im Auto ist, hängt vom verwendeten System ab. Es gibt zum einen die mittlere Rekuperation. Bei dieser Variante wird die Energierückgewinnung automatisch gesteuert – anhand der Stellung von Gaspedal und Bremsdruck. Die Stärke der Rekuperation hängt vom Bremsverhalten ab. Je stärker man bremst, desto mehr Energie wird zurückgewonnen. Dagegen stellen Fahrer eines Autos mit variabler Rekuperation die Stärke der Rückgewinnung selbst ein. Dafür gibt es je nach Modell und Hersteller Menüoptionen, über die der Fahrer die Stärke der Rekuperation wählen kann.

Gut zu wissen: In Autos mit Verbrennungsmotoren gibt es auch ein System, um die Rekuperation zu nutzen. Dazu gehört etwa die Lichtmaschine. Sie generiert während der Fahrt Strom für die Starterbatterie und erzeugt beim Benziner auch den Strom für den Zündfunken.

Welche Vor- und Nachteile hat die Bremsenergie-Rückgewinnung im E-Auto?

Durch Rekuperation im E-Auto erhöht sich die Reichweite von Akkus – ein unverkennbarer Vorteil für Elektroautos. Rund 70 Prozent der Bewegungsenergie, die beim Bremsen verloren gehen würde, können als Akkuladung zurückgewonnen werden. Die restlichen 30 Prozent werden als Wärme abgegeben. Ein weiterer Pluspunkt einer Bremsanlage mit Rekuperationssystem ist, dass die Bremsscheiben nicht so stark beansprucht werden. Das erhöht wiederum die Lebensdauer.

Allerdings gibt es auch Nachteile. Zum einen muss man sein Fahr- und insbesondere Bremsverhalten anpassen, wenn man ein E-Auto zum ersten Mal fährt, denn das Auto bremst von selbst ab. Das normale Bremspedal muss man in den meisten Fällen nur noch bei einer Gefahrenbremsung verwenden. Bei solch einer Vollbremsung geht dann die Energie als Wärme verloren. Zum anderen kann die Rekuperation im E-Auto Bremsschreiben schneller rosten lassen. Der Grund ist, dass diese weniger genutzt und Rückstände von Feuchtigkeit nicht entfernt werden.

Rekuperation im Auto richtig nutzen

Auch wenn die Rekuperation im E-Auto bereits ab Werk gut funktioniert, kannst Du mit ein paar Tipps die Energierückgewinnung optimieren. Einen großen Einfluss haben Deine Fahrweise und die Straßenverhältnisse. Fährst Du häufig in bergigen Gebieten, ist die Rekuperation besonders effizient, da Du hier das Auto beim Bergabfahren rollen lassen kannst – es bremst automatisch ab, wenn Du den Fuß vom Gaspedal nimmst. Aber Vorsicht: Ist die Batterie vollgeladen, findet keine Rekuperation statt.

Im normalen Straßenverkehr solltest Du vorausschauend fahren und so oft wie möglich die Rekuperation statt das Bremspedal verwenden. Wenn Du bremst, bremse sanfter, denn so kannst Du mehr Energie zurückgewinnen und verlierst sie nicht als Wärme.

Checkliste Rekuperation

Damit Du das ganze Potenzial der Rekuperation richtig nutzen kannst, hier die wichtigsten Tipps zusammengefasst:

• Rollen lassen bei Bergabfahrten
• Vorausschauend fahren
• Rekuperation zum Bremsen nutzen
• Sanft bremsen für mehr Energierückgewinnung

Kann man durch Rekuperation den Akku vollständig laden?

Keine Suche nach einer Ladesäule und einfach während der Fahrt laden – mit Rekuperation ist das leider nicht möglich. Die Energierückgewinnung dient dazu, den Energieverbrauch des E-Autos zu senken. Für eine volle Ladung des Akkus ist die Leistung nicht groß genug. Diese wird nämlich auf 50 bis 90 kW beschränkt, um den Lithium-Ionen-Akku zu schützen. Dennoch lässt sich die Reichweite erhöhen: Bei optimaler Nutzung der Rekuperation lassen sich zwischen 20 und 30 Prozent an Reichweite hinzugewinnen – ausreichend, um im Notfall die nächste Ladesäule zu erreichen und die Ladezeit zu reduzieren.

Achtung: So manch einer kam bereits auf die Idee, ein leeres Tesla Model S abzuschleppen und die Rekuperation des E-Autos zu nutzen, um den Akku zu laden. Davon sollten E-Auto-Besitzer dringend absehen. Das kann unter Umständen die Bordelektronik beschädigen.