Co je rekuperace?
S pojmem rekuperace nebo rekuperační brzdění se setkáváme u všech elekropohonů. Elektromotor totiž může snadno fungovat i jako generátor, a jeho řídící jednotka může mezi řežimem pohonu a generátoru libovolně přepínat. Jakmile se z motoru stane generátor, začne generovat napětí a proud. Při tom ale začne klást odpor, který se zvyšuje se zvyšujícím se generovaným proudem.
V praxi se rekuperace využívá především o těžkých kolejových a silničních vozidel, kdy se jednak využije k brzdění takového vozidla (motorová brzda) a zároveň k uložení části této jinak zmařené energie k dalšímu použití při následné akceleraci vozidla.
Jaké jsou typy rekuperace?
Koncepčně jednoduší je statická rekuperace, kdy systém brzdí pevně nastavenou a neměnnou silou. K aktivaci tedy stačí, aby řídící jednotka dostala signál, že se začalo brzdit například sepnutím spínače na brzdové páce.
Složtější, ale mnohem efektivnější, je dynamická rekuperace. V tomto případě dostane řídící elektronika kromě signálu o začátku brzdění také přesnou informaci o tom, jak intenzivě se brzdí. Podle toho se pak zesiluje nebo snižuje také síla “výkonu“ generátoru a tedy síla, jakou se brzdí motorem. S tímto sofistikovaným typem rekuperace se setkáte prakticky u všech elektromobilů.
Má rekuperace význam u elektrokola?
Smysluplnému využití rekuperace energie u elektrokola brání hned několik zásadních komplikací. První komplikací je použitý elektromotor. Rekuperaci umožňují pouze tzv. přímé elektromotory, které nejsou vybaveny volnoběžkou. Většina elektrokol však volnoběžku v motoru má z toho důvodu, aby se s kolem dalo jezdit i bez pohonu, který by jinak ze své podstaty sám o sobě kladl drobný odpor.
Nicméně elektrokolo lze vybavit silnějším a těžším přímým výpletovým motorem, který rekuperaci pak umožňuje.
Další komplikací je čistě fyzika. Jezdec i s elektrokolem má oproti autu nebo vlaku relativně malou hmotnost a tedy nízkou využitelnou kynetickou energii. Brzděním motorem tedy nelze vygenerovat zajímavější množství energie. Při našich měřeních jsme se pohybovali v jednotkách procent energie vrácené do akumulátoru.
Posledním závažným problémem je konstrukce samotného akumulátoru elektrokola, který by měl narekuperovanou energii pojmout. Na rozdíl od elektroauta je akumulátor v elektrokole relativně malý a jeho bezpečné nabíjecí proudy jsou omezeny na jednotky amper. Řídící elektronika by tedy musela být velice přesná a musela by zajistit, aby tyto bezpečné proudy nebyly při rekuperaci ani špičkově přesaženy. Musela by mít také detailní informace o stavu nabití akumulátoru a jeho teplotě. Povolené nabíjecí proudy se totiž mění jak se stupněm nabití, tak s teplotou článků. Skoro plný akumulátor lze například nabíjet již pouze velice malými proudy a pokud je akumulátor zcela nabitý, musela by elektronika rekuperaci striktně zamezit. Takové systémy existují, ale jsou příliš drahé a komplikované, aby se využívali u elektrokol.
Tedy uvažovat o rekuperaci u běžných elektrokol nemá reálný význam. Přínosy, vůči nákladům, jsou velice slabé, a při použití jednodušších rekuperačních systémů je akumulátor velice namáhaný a jeho životnost je kriticky zkracována.
Rekuperace se tedy využívá jen ve velmi úzké skupině speciálních elektrokol, kde je potřeba posílit účinek mechanických brzd ještě o brzdu motorovou. Kupříkladu speciální cargo kola a podobně. Takový systém ale musí být pro tento účel od začátku navržen a dimenzován.