Regenerativno kočenje

1. Regenerativno kočenje Ana Šimunović R3118

2. Regenerativno kočenje - Sustavi regenerativnog kočenja omogućavaju „skladištenje“ kinetičke energije kočenja čime se omogućava korištenje dodatne snage automobila onda kada je to potrebno.

3. Sustav regenerativnog kočenja kod Toyote Prius gdje prilikom kočenja elektromotor radi kao generator/dinamo te puni baterije

4. Povijesni razvoj • Regenerativnim kočenjem smatra se svako kočenje kod kojega se barem dio kinetičke energije kočenja „posprema“ u neki oblik energije umjesto da se toplinom rasipa u okolinu. • Takva pohranjena energija se potom može koristiti na razne načine, od punjenja baterija do dodatne snaga automobila. • Sustave regenerativnog kočenja imaju pojedina električna (tramvaji, vlakovi, trolejbusi…) i hibridna benzinsko - električna (automobili, teretnjaci…) vozila. • Još krajem 19. stoljeća prvu su preteču sličnog sustava imala takozvana Krieger vučna kola koja su se pokretala djelomično na elektropogon, a djelomično konjskom vučom. Ta kola su imala elektromotore na svakom od četiri kotača koji su se u uvjetima kočenja ponašali poput generatora/dinama akumulirajući energiju kočenju kao struju za punjenje ugrađenih baterija. Budući da su brzine koje su ta kola razvijala rijetko premašivala 15 km/h čak i tijekom učestalih kočenja mogla se akumulirati i mala količina energije.

5. Povijesni razvoj • Moderna era ovih sustava započinje 1950-ih godina tijekom kojih je poznati fizičar Richard Feynman prvi iznio postulate regenerativnog prikupljanja kinetičke energije pomoću specifičnih rotora. • Tako je već 1967. godine sada već ugašena američka tvrtka AMC predstavila elektro model automobila Amnitron čije su se baterije punile upravo energijom prikupljenom kočenjem. • Slični sustavi su već desetljećima vrlo popularni kod tramvaja, trolejbusa i sličnih komercijalnih prometala, a potrebe modernih automobila natjerale su inženjere da posegnu u „ladicu“ i već postojeću tehnologiju implementiraju i u moderna vozila.

6. Regenerativno kočenje • Moramo razlikovati sustave regenerativnog kočenja koji rade na principu generatora i sustave koji rade po principu rotirajućeg zamašnjaka. • U prvom slučaju se radi o sustavima kod kojih se elektromotor u uvjetima kočenja ponaša kao generator odnosno dinamo pretvarajući mehaničku vrtnju kotača odnosno kinetičku energiju putem DC/AC invertera u struju za punjenje baterija. • Ovakav sustav imaju ugrađen svi moderni hibridi poput Toyote Prius, Honde Insight te pojedinih Lexusovih hibrida.

7. Regenerativno kočenje • Sustavi koji rade po mehaničkom principu rotirajućeg zamašnjaka su mnogo složeniji- poznato je da sva tijela u pokretu imaju određenu kinetičku energiju, pa tako i kotači odnosno kočnice (disk, bubanj…) automobila tijekom rotiranja. • Ubrzavanjem brzine vrtnje nekog rotora ili zamašnjaka (u ovome slučaju kotača/kočnica ili zasebnog rotora) određena količina kinetičke energije pohranjuje se unutar samog rotora kao rotacijska energija. Usporavanjem brzine vrtnje rotora navedena energija se oslobađa.

8. Regenerativno kočenje • Radi se o vrlo sofisticiranim sustavim koje koristi i NASA te kod kojih se zasebni rotori mogu vrtjeti i do 64.000 okretaja u minuti. • Da bi se ostvarila maksimalna učinkovitost rotor mora biti savršeno balansiran te izveden na način da je eliminiran utjecaj svih vanjskih čimbenika. • Tako se rotor u ponekad nalazi u vakuumu, a može biti izrađen iz čelika ili ugljika.

9. Regenerativno kočenje • Ako se navedeni postulati uporabe u auto svijetu možemo uvidjeti kako su kod vozila opremljenih sustavima regenerativnog kočenja ugradnjom posebnog sustava sa zamašnjakom, tijekom kočenja energija iz kotača mehaničkim putem se koristi za ubrzanje vrtnje zasebnog rotora/zamašnjaka smještenog u pogonskom sklopu motora i skladištenje energije. • Ako se navedena pohranjena energija želi koristiti potrebno je posebnim prekidačem usporiti vrtnju zasebnog rotora te ju prenijeti mehaničkim putemna pogonsku osovinu.

10. KERS-sustav za obnavljanje kinetičke energije • U prošloj sezoni Formule 1 po prvi puta je primijenjena tehnologija regenerativnog kočenja sa zamašnjakom koja nosi naziv KERS (Kinetic Energy Recovery System). • Na kontinuirani mjenjački sklop (CVT-continuos variable transmission) dodan je KERS sustav zupčanika i zamašnjaka. • Tako se kočenjem ubrzava rotacija zamašnjaka unutar sklopa do čak 64.000 okretaja u minuti te se na taj način i skladišti energija. • Kada se želi dodatna snaga pritiskom na prekidač zamašnjak usporava vrtnju, oslobađa energiju te se uz pomoć sustav zupčanika prenose na stražnju pogonsku osovinu.

11. KERS-sustav za obnavljanje kinetičke energije • Prilikom kočenja kinetička energija se (masa i brzina vozila...) pri trenju diskova pretvara u toplinsku energiju, a energija postepeno gubi. • KERS služi upravo tome da se jedan dio toplinske energije pri trenju diskova, preusmjeri u uređaj (sustav) koji će na neki način prikupiti. Energija se sakuplja u kondenzatoru koji se na pravcu prazni te poboljšava performanse motora. • KERS ne može povećati maximalnu brzinu, jer je ona ograničena max brojem okretaja motora i prijenosnim odnosima u mjenjaču

12. KERS-sustav za obnavljanje kinetičke energije • Prema pravilima po krugu je najviše dopušteno skladištiti do 400 KJ energije odnosno do 60 kw (82 KS) u trajanju od 6.6 sekundi. • Williams je jedina momčad koja koristi KERS sa zamašnjakom, dok ostale ekipe koriste, ili će koristiti, sustav s baterijama. • Budući da su gotovo sve tehnološke novotarije iz Formule 1 tijekom godina pronašle primjenu među osobnim automobilima, pitanje je vremena kada će se već postojeća tehnologija implementirati na već postojeći način. • Za sada većina svjetskih proizvođača supersportskih automobila je u fazi usavršavanja sličnih sustava

13. KERS-sustav za obnavljanje kinetičke energije • Iako je dosad bio rezerviran samo za bolide Formule 1, preko KTM-a ulazi i u motociklistički svijet. • Za motocikle se vjerovalo da bi dodatna masa poništila eventualne prednosti u snazi. • KTM je ipak odlučio testirati taj sustav na motociklu u klasi 125 ccm, s testnim vozačem iz njihovog Moto GP tima. • Zaključeno je da sustav dodaje otprilike dva kilovata, što kod motora tog obujma znači otprilike pet posto u povećanju snage.

14. KERS sustav, opasan ili ne? • Pitanje da li je Kinetic Energy Recovery System (KERS) siguran, postavljeno je nakon što je jedan od mehaničara iskusio električni udar, nakon što je dotaknuo bolid, koji je u tim trenucima testirao KERS… • Momčad Ferrarija prvi je tim prošle sezone među korisnicima sustava KERS koja je privremeno odustala od tehnologije. • Potrebno je vremena da bi se shvatilo što se događa sa sustavom u pogledu stabilnosti i pouzdanosti, a sve dok ne omogućuje sigurnu i pouzdanu vožnju, ne može se dopustiti rizik njegova korištenja.

15. Moderni trendovi U skladu s trendovima smanjivanja potrošnje goriva i emisija štetnih plinova porastao je interes i za energetsko regenerativne tehnologije Inače, u natjecanjima F1, sustav KERS je uveden ponajprije zbog pritiska organizacija za zaštitu prirode. Uskoro ćemo električnu struju možda dobivati i iz amortizera. Power-Generating Shock Absorber (PGSA) je sustav koji prikuplja energiju koja bi inače bila izgubljena kao toplina i pretvara ju u električnu struju, koja se može iskoristiti kao i kod regenerativnog kočenja Sustav funkcionira na principu pomicanja amortizera, a počiva na elektromagnetskom linearnom generatoru koji koristi toplinu za dobivanje električne energije, koja se kasnije dakle može iskoristiti u razne svrhe i dakako s ostalim količinama struje iz nekih drugim alternativnih izvora

16. Korištena literatura: www.index.hr hr.wikipedia.org www.vidiauto.com koprivnica.autozubak.hr www.motorevija.com.