Odzyskiwanie energii z hamowania. Co to jest i jak z tego korzystać

Rekuperacja, odzyskiwanie energii z hamowania, hamowanie regeneracyjne bądź rekuperacyjne – to sformułowania, które towarzyszą opisowi w zasadzie każdego samochodu elektrycznego lub hybrydowego. O co dokładnie chodzi? Jak to działa? Czy jest niezbędne? Jak z tego umiejętnie korzystać?

Co trzeba zrobić, żeby zahamować samochodem spalinowym? Oczywiście nacisnąć pedał hamulca. Wówczas klocki hamulcowe zaczynają dotykać tarczy hamulcowej, a auto zaczyna zwalniać. Powstaje w tym procesie tarcie, czyli – gdyby ktoś nie uważał na fizyce – siła działająca na styku dwóch powierzchni (w tym wypadku klocka i tarczy). W wyniku tego tarcia dochodzi do wytworzenia się ciepła, czyli energii termicznej. Sęk w tym, że w samochodzie spalinowym ta energia „ulatuje w powietrze”. Tarcza hamulcowa i klocek zwyczajnie ulegają schłodzeniu podczas dalszej jazdy. Mówiąc wprost – w samochodzie spalinowym energia z hamowania jest całkowicie marnotrawiona.

Jak działa odzyskiwanie energii z hamowania?

W przypadku samochodów hybrydowych i elektrycznych sprawy wyglądają nieco inaczej. A to dlatego, że auta takie wyposażone są w silniki elektryczne. A silnik elektryczny może pełnić również rolę generatora – zaczyna się kręcić w odwrotnym kierunku, generując opór. A opór spowalnia samochód.

Gdy zatem jedziemy samochodem elektrycznym lub hybrydowym i dodajemy gazu, silnik napędza koła. Ale gdy zdejmiemy nogę z pedału gazu, silnik elektryczny zaczyna kręcić się w drugą stronę, zaś samochód zaczyna zwalniać. Najważniejsze jest jednak to, że w procesie zwalniania powstaje energia kinetyczna, którą silnik/generator zamienia w energie elektryczną. Następnie przesyłana jest ona do akumulatora i tam magazynowana. I właśnie to zjawisko nazywamy odzyskiwaniem energii z hamowania, rekuperacją lub hamowaniem rekuperacyjnym.

Co daje odzyskiwanie energii z hamowania?

Już wiemy, że daje energię, która trafia do akumulatora. A więcej energii, to większy zasięg. To trochę tak, jakby auto spalinowe w trakcie hamowania… produkowało paliwo i umieszczało je baku. 

Im więcej hamowań, tym więcej energii „produkuje” elektryk czy hybryda. To z tego powodu samochody z takim napędem świetnie sprawdzają się w mieście – w takich warunkach po prostu co chwilę uzupełniają akumulatory dodatkową energią. A to ogranicza sumaryczne zużycie prądu oraz – w przypadku hybryd – paliwa. W autach HEV i PHEV po prostu rzadziej załączają się silniki spalinowe. 

Hamowanie rekuperacyjne ma też jeszcze jeden atut. Fizyczne hamulce wtedy nie działają, a co za tym idzie – oszczędzamy tarcze i klocki. Mechaniczne hamowanie rozpoczyna się dopiero wtedy, gdy kierowca mocniej wciśnie pedał hamulca. Co ważne, „przejście” pomiędzy hamowaniem rekuperacyjnym a mechanicznym jest nieodczuwalne z punktu widzenia kierowcy. Tradycyjne klocki i tarcze wspomagają tutaj generator.

Odzyskiwanie energii z hamowania – jak z niego korzystać

W przypadku aut hybrydowych zazwyczaj konieczne jest wciśnięcie fizycznego pedału hamulca, ale absolutnie to nie oznacza, że od razu zadziałają klocki i tarcze. W pierwszej fazie auto hamuje generatorem, a dopiero gdy mocniej naciśniemy hamulec, do gry wkraczają również tarcze i klocki.

W przypadku samochodów elektrycznych producenci stosują różne rozwiązania. Najczęściej kierowca może zdecydować, czy chce aby auto samo hamowało rekuperacyjnie od razu po zdjęciu nogi z pedału gazu, czy woli zawsze używać w tym celu pedału hamulca. W jednych autach elektrycznych w końcowej fazie hamowania kierowca i tak musi nacisnąć fizyczny hamulec, w innych stosowane jest rozwiązanie „one-pedal”, czyli auto zatrzymuje się całkowicie samodzielnie i kierowca zwolniony jest z konieczności położenia nogi na hamulcu (chyba, że wymaga tego sytuacja na drodze). Są też elektryki, w których siłą rekuperacji sterujemy przy pomocy łopatek przy kierownicy (identyczny, jak te, którymi w autach spalinowych zmienia się  biegi).

Mówiąc krótko, hamować rekuperacyjnie można na kilka sposobów – używając pedału hamulca za każdym razem, nie używając go wcale (one-pedal), naciskając go dopiero w końcowej fazie hamowania, posługując się łopatkami przy kierownicy. Wszystko zależy od marki, modelu i możliwości ustawień. Co więcej, w niektórych autach można ustawiać siłę automatycznej rekuperacji, czyli de facto to, jak bardzo samochód będzie zwalniał po zdjęciu nogi z pedału gazu.

Odzyskiwanie energii z hamowania – Kia pozwala wybrać 

Kia podeszła do zagadnienia hamowania regeneracyjnego inaczej niż pozostali producenci. Wyszła z założenia, że:

• Każdy kierowca ma swoje upodobania (np. jeden czuje się bezpieczniej hamując nogą, drugi zaufa w 100 proc. funkcji „one-pedal”) 
• Upodobania te z biegiem czasu mogą się zmienić (np. ktoś na początku ufa tylko hamulcowi nożnemu, bo taki ma nawyk z auta spalinowego, ale po miesiącu zacznie korzystać z łopatek, a po kilku miesiącach nie będzie mógł żyć bez „one-pedal”)
• Hamowanie rekuperacyjne i jego siła mogą się różnić zależnie od sytuacji na drodze i rodzaju samej drogi (np. w miejskich korkach idealnie sprawdzi się „one-pedal”, ale na pustej autostradzie samochód nie powinien ostro zwalniać po samym zdjęciu nogi z pedału gazu) 
• Zmiana sposobu działania rekuperacji powinna być szybka, prosta i nie wymagać zagłębiania się w menu samochodu

W efekcie w samochodach elektrycznych Kia kierowca może wybrać taki rodzaj rekuperacji, jaki najbardziej mu odpowiada w danej chwili. Żeby go zmienić, nie musi zagłębiać się w menu, wystarczy, że użyje prawej lub lewej łopatki przy kierownicy:

• Kliknięcie lewą łopatką zwiększa siłę rekuperacji, a kliknięcie prawą ją zmniejsza. Jest to bardzo intuicyjne bo przypomina trochę hamowanie silnikiem w aucie spalinowym. Co więcej, mamy cztery poziomy rekuperacji, gdzie najmocniejszy to 3, a najsłabszy – 0. W tym ostatnim auto toczy się tak, jak tradycyjny samochód „na luzie”. Auto nie odzyskuje wówczas energii, a hamowanie regeneracyjne rozpoczyna się dopiero w monecie, kiedy kierowca użyje pedału hamulca.
• Lewą łopatką można również uruchomić tryb i-Pedal. Wówczas możemy jeździć w ogóle nie używając pedału hamulca. Odzyskiwanie energii z hamowania odbywa się wówczas z maksymalną możliwą mocą, aż do całkowitego zatrzymania samochodu. Według mnie ten tryb hamowania regeneracyjnego idealnie sprawdza się w mieście. Wystarczy parę godzin praktyki i nauczymy się jeździć nie używając w ogóle hamulca nożnego, a hamować będziemy wyłącznie… pedałem gazu!
• Oprócz wyżej wymienionych, odzyskiwanie energii z hamowania w autach Kia ma jeszcze jeden bardzo ciekawy tryb – automatyczny. Aktywuje się go poprzez przytrzymanie przez 2-3 sekundy prawej łopatki przy kierownicy. Wówczas siła rekuperacji jest automatycznie dostosowywana do warunków drogowych. Gdy np. przed nami w bliskiej odległości pojawia się inny samochód, rekuperacja zaczyna działać mocniej. Ale gdy np. jedziemy autostradą, przed nami nikogo nie ma to po zdjęciu nogi z pedału gazu auto żegluje zamiast hamować.

Odzyskiwanie energii z hamowania – same korzyści

Hamowanie rekuperacyjne ma mnóstwo zalet. Przede wszystkim pozwala odzyskiwać energię, która w procesie normalnego hamowania zostałaby bezpowrotnie utracona. 

Po drugie, znacząco zmniejsza zużycie tradycyjnych tarcz i klocków hamulcowych. A to oznacza wymierne oszczędności.

Po trzecie, hamowanie regeneracyjne zmniejsza zużycie paliwa (w hybrydach) bądź prądu (w autach elektrycznych). A to oznacza mniejsze emisje CO2 i spalin. 

Wreszcie po czwarte, zapewnia kierowcy większą wygodę. Wierzcie mi, że wystarczy chwila praktyki, włącznie trybu i-Pedal lub automatycznego i przestaniecie używać tradycyjnego pedału hamulca.