Rekuperation (Technik)

In der Technik wird der Ausdruck Rekuperation (von lateinisch recuperatio ‚Wiedererlangung, Wiedererwerbung‘)[1] für technische Verfahren zur Rückgewinnung von Energie verwendet. Nach allgemeinen physikalischen Grundsätzen kann durch Rekuperation nicht mehr Energie gewonnen werden, als zuvor zum Antrieb der jeweiligen Maschinen oder Anlagen eingesetzt wurde.

In der Lüftungstechnik wird zwischen rekuperativen und regenerativen Verfahren zur Wärmerückgewinnung unterschieden, wobei bei letzterem auch ein Teil der in der Abluft enthaltenen Feuchte übertragen wird.

Luftvorwärmer

Als Luftvorwärmer (in der Kraftwerkstechnik üblich „Luvo“ genannt[2]) werden Rekuperatoren regelmäßig in Kraftwerken und manchmal in Feuerungsanlagen eingesetzt. Sie dienen dort als Wärmeübertrager (Wärmetauscher) dazu, einen Teil der Wärme der Abgase auf die Frischluft zu übertragen. Durch die so erhitzte Frischluft wird weniger Brennstoff verbraucht, um im Heizkessel die gewünschte Betriebstemperatur zu erreichen bzw. zu halten.

Rekuperationsbremse

Im Fahrzeugbau werden rekuperative Bremsen seit mindestens den 1900er Jahren, zum Beispiel auf Zahnradbahnen wie der Rittner Bahn oder bei der Schweizer Elektrolokomotive Krokodil, eingesetzt. Bei einer Nutzbremse erfolgt die Rückspeisung der Energie entweder in ein Stromnetz, wie bei Schienenfahrzeugen und Oberleitungsbussen, oder in einen Energiespeicher im Fahrzeug, beispielsweise bei Elektroautos. In Hybridautos speist die Nutzbremse elektrische Energie in den Akkumulator, einen Speicherkondensator (Superkondensator) oder Schwungradspeicher zurück, die ursprünglich sowohl aus der mechanischen Energie des Verbrennungsmotors (chemische Energie des Kraftstoffs) als auch aus derjenigen des Elektromotors stammt (Elektromotorische Bremse).

In Linienbussen wird beim Bremsen die überschüssige Bewegungsenergie teilweise durch separate Generatoren genutzt, um die elektrischen Heizungen mit rückgewonnener Energie zu versorgen. Dadurch wird der zum Heizen benötigte Strom nur noch zum Teil durch den normalen Generator erzeugt; besonders im Stadtverkehr sind hiermit große Einsparungen möglich. An warmen Tagen werden außenliegende Widerstände geheizt, die durch den Fahrtwind oder durch Ventilatoren gekühlt werden. Durch die kontaktfreie Wirbelstrombremse wird der Feinstaubausstoß durch Bremsbelagabrieb vermieden. Ein Bremskraftschwund (sog. Fading) durch erhöhte Temperatur der Bremsanlagen wird ebenfalls verhindert, wodurch sich bei langen Bergabfahrten Notbremswege nicht verlängern.

Bei modernen Fahrzeugen mit verringertem Treibstoffverbrauch wird im Brems- oder Schubbetrieb die Spannung des Generators angehoben und damit der Ladevorgang beschleunigt, um sie im Normalbetrieb reduzieren oder den Generator ganz abschalten und so den Motor entlasten zu können. Bei anderen Techniken wird eine zweite Batterie eingebaut und z. B. für den zusätzlichen Bedarf bei der Start-Stopp-Funktion während des Bremsvorgangs geladen.

Siehe auch

Literatur

  • Andreas Hartmann: Energie- und Wärmemanagement mit thermischer Rekuperation für Personenkraftwagen. Logos Verlag, Berlin 2014, ISBN 978-3-8325-3737-1.
  • Torsten Herzog: Strategien und Potenziale zur Verbrauchsreduzierung bei Verkehrsstaus. Institut für Verkehrswesen, Kassel, ISBN 978-3-86219-160-4.
  • Konrad Reif, Karl E. Noreikat, Kai Borgeest (Hrsg.): Kraftfahrzeug-Hybridantriebe: Grundlagen, Komponenten, Systeme, Anwendungen. Springer Vieweg, Wiesbaden 2012, ISBN 978-3-8348-0722-9:
    • Kapitel 2.2.1.2. Rekupteratives Bremsen, S. 17–21
    • Kapitel 4.3.1.3. Rekuperation, S. 308–309

Einzelnachweise

  1. ↑ Karl Ernst Georges: recuperatio. In: Ausführliches lateinisch-deutsches Handwörterbuch. 8., verbesserte und vermehrte Auflage. Band 2. Hahnsche Buchhandlung, Hannover 1918, Sp. 2240 (Digitalisat. zeno.org).
  2. ↑ A. Loschge: Die Dampfkessel: Lehr- und Handbuch für technische Hochschulen und höhere Maschinenbauschulen sowie für Ingenieure und Techniker. 8. Auflage. Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-91916-9.