Jak różne pojazdy wykorzystują hamulce regeneracyjne?
Artykuł: Ile energii oszczędzają hamulce regeneracyjne? To zależy od pojazdu. Duże i ciężkie pojazdy, które poruszają się szybko (takie jak pociągi elektryczne), gromadzą dużo energii kinetycznej, więc w ich przypadku oszczędność jest największa. Samochody dostawcze, które często się zatrzymują i ruszają, choć ważą mniej i poruszają się wolniej, również mogą uzyskać duże oszczędności. Samochody mogą zaoszczędzić od 8 do 15 procent (w zależności od samochodu i tego, czy jedzie w ruchu miejskim, czy na otwartej autostradzie). Rowery elektryczne są lekkie i jeżdżą dość wolno, więc hamulce regeneracyjne osiągają niewiele. Dane: Użyłem typowych wartości średniego zakresu z różnych źródeł dla pociągów (https://goo.gl/J3hZXL), ciężarówek (https://goo.gl/6DRvY5), samochodów (https://goo.gl/UglXby) i rowerów (https://goo.gl/N0w7X3)- ale równie dobrze możesz znaleźć inne wartości gdzie indziej.
Różne pojazdy wykorzystują hamowanie odzyskowe w różny sposób.
Samochody i pociągi elektryczne
W samochodach elektrycznych i hybrydowych, hamowanie odzyskowe ładuje główny pakiet akumulatorów, skutecznie zwiększając zasięg pojazdu pomiędzy ładowaniami. Pociągi elektryczne, które są zasilane przez napowietrzne lub przytorowe linie energetyczne, działają w nieco inny sposób. Zamiast przesyłać energię hamowania do akumulatorów, zwracają ją do linii energetycznej. Typowy nowoczesny pociąg elektryczny może zaoszczędzić około 15-20 procent energii, wykorzystując w ten sposób hamulce regeneracyjne. Niektóre pojazdy zamiast akumulatorów wykorzystują baterie superkondensatorów do magazynowania energii.
Rowery elektryczne
Większość rowerów elektrycznych nie ma hamulców odzyskowych i nie odnosi żadnych korzyści z ich stosowania. Dlaczego? Rower jest pojazdem o małej masie i małej prędkości, więc marnuje znacznie mniej energii kinetycznej na zatrzymywanie się i ruszanie niż samochód lub pociąg (pojazd o dużej masie i dużej prędkości). Większość rowerzystów, gdy tylko może, wykorzystuje energię naprawdę efektywnie, jadąc na biegu wstecznym lub swobodnym, zamiast mocno hamować. O ile nie robisz strasznie dużo zatrzymując się i ruszając oraz nie jeździsz z relatywnie dużymi prędkościami (na przykład jako pracownik dostawczy), oszczędność energii dzięki hamulcom regeneracyjnym w rowerze elektrycznym będzie minimalna.
Zdjęcie: Rowery elektryczne generalnie nie mają hamulców regeneracyjnych:chyba że robisz dużo zatrzymywania i ruszania, nie możesz zaoszczędzić wystarczająco dużo energii, aby były one opłacalne.
Indeed, hamulce regeneracyjne na rowerach mogą faktycznie skończyć się zużyciem więcej energii niż oszczędzają. Aby działać skutecznie, pojazdy z regeneracyjnymi systemami hamowania muszą mieć swoje silniki elektryczne (zazwyczaj silniki w piaście w rowerach elektrycznych) stale włączone i pracujące jako silniki lub generatory przez cały czas.To jest w porządku dla samochodu elektrycznego, ale rower elektryczny potrzebuje silnika tylko przez część czasu: przez część czasu można szczęśliwie jechać wzdłuż.Włączenie silnika przez cały czas oznacza, że rower może zużywać znacznie więcej energii, więc hamulce regeneracyjne mogą w rzeczywistości zużywać więcej energii niż oszczędzają! Często hamulce regeneracyjne są dodawane do rowerów elektrycznych wyłącznie jako chwyt marketingowy.
Windy
Możesz nie myśleć o windach jako o pojazdach elektrycznych, ale one z pewnością nimi są! Otis, wiodący producent, wprowadził pierwszą windę regeneracyjną, ReGen™, w 2011 roku, twierdząc, że pozwala ona zaoszczędzić do 75% energii normalnie używanej. Podczas gdy zwykła winda marnuje energię hamowania jako ciepło, ReGen dostarcza ją z powrotem do systemu zasilania budynku.
Inne rodzaje energooszczędnych hamulców
Koła zamachowe
Hamulce regeneracyjne mogą wydawać się bardzo zaawansowane technologicznie, ale pomysł posiadania „rezerwuarów energii” w maszynach nie jest niczym nowym. Silniki używają urządzeń magazynujących energię zwanych kołami zamachowymi praktycznie od momentu ich wynalezienia.
Zdjęcie: Ciężkie metalowe koło zamachowe przymocowane do tego silnika pomaga utrzymać jego pracę ze stałą prędkością. Zauważ, że większość ciężkiej metalowej masy koła zamachowego jest skoncentrowana wokół jego obręczy. Daje to tak zwany wysoki moment bezwładności: potrzeba dużo energii, aby obracało się szybko i zwalniało. Ta maszyna jest eksponatem w hali silników w muzeum nauki Think Tank w Birmingham, Anglia.
Podstawową ideą jest to, że obracająca się część silnika zawiera koło z bardzo ciężką metalową obręczą, a to napędza każdą maszynę lub urządzenie, do którego silnik jest podłączony. To zajmuje znacznie więcej czasu, aby uzyskać koło zamachowe-silnik obraca się, ale raz jest do prędkości, koło zamachowe przechowuje ogromną ilość energii obrotowej. Ciężko obracające się koło zamachowe jest trochę jak ciężarówka jadąca z dużą prędkością: ma ogromny pęd, więc wymaga dużo zatrzymania, a zmiana jego prędkości wymaga dużo wysiłku.Może to brzmieć jak wada, ale w rzeczywistości jest to bardzo przydatne. Jeśli silnik (może to być silnik parowy napędzany cylindrami) dostarcza energię w sposób nieregularny, koło zamachowe kompensuje to, pochłaniając dodatkową moc i nadrabiając czasowe przerwy, dzięki czemu maszyna lub urządzenie, do którego jest podłączone, jest napędzane bardziej płynnie.
Łatwo wyobrazić sobie, w jaki sposób koło zamachowe mogłoby być wykorzystane do hamowania odzyskowego. Insomething coś jak autobus lub ciężarówka, można mieć ciężkie koło zamachowe, które couldbe włączone lub wyłączone z przekładni w różnych czasach.Można włączyć koło zamachowe za każdym razem chcesz hamować tak, że soakedup niektóre z energii kinetycznej i przyniósł cię do zatrzymania. Następnym razem, gdy ruszysz, użyjesz koła zamachowego, aby zwrócić energię i ponownie ruszyć, po czym wyłączysz je podczas normalnej jazdy.Główną wadą używania kół zamachowych w poruszających się pojazdach jest oczywiście ich dodatkowa waga.Oszczędzają energię poprzez przechowywanie mocy, którą w przeciwnym razie roztrwoniłbyś w hamulcach, ale również kosztują cię energię, ponieważ musisz je nosić przy sobie przez cały czas.
Zaawansowane przekładnie, które zawierają koła zamachowe hi-tech są obecnie wykorzystywane jako systemy regeneracyjne w takich rzeczach jak bolidy Formuły 1, gdzie są one zazwyczaj określane jako systemy odzyskiwania energii kinetycznej (KERS).
Zdjęcie: Magnetyczne koło zamachowe opracowane przez NASA do zastosowań kosmicznych. Zwróć uwagę, po raz kolejny, jak większość masy jest skoncentrowana wokół obręczy, aby osiągnąć wysoki moment bezwładności. Zdjęcie dzięki uprzejmości NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).
Płyny hydrauliczne i sprężony gaz
Inne rodzaje systemów regeneracyjnych magazynują energię poprzez sprężanie gazu za każdym razem, gdy pojazd hamuje – trochę jak w przypadku sprężyny gazowej w krześle biurowym, która magazynuje energię, gdy na niej siedzimy. Energia ta może być uwolniona i ponownie wykorzystana poprzez umożliwienie gazowi rozprężenia się (w taki sam sposób, w jaki fotel biurowy uwalnia energię, gdy zdejmiemy z niego ciężar ciała przy odblokowanej dźwigni podnośnika). Inne systemy (w tym Ford HydraulicPower Assist lub HPA) przechowują energię hamowania przez pompowanie płynu hydraulicznego do zbiornika.
Kto wymyślił hamulce regeneracyjne?
Teraz może to brzmieć niezwykle nowatorsko dla samochodów elektrycznych i trainsto mieć hamulce regeneracyjne, ale trochę badań dowodzi inaczej. Najstarszy amerykański patent na elektryczny pociąg z napędem regeneracyjnym, jaki udało mi się znaleźć, to US Patent 714,196: Regenerative system przez Martin Kubierschky z Berlina, Niemcy, został przyznany w 1902 roku i miał na celu zaoszczędzić bardzo optymistyczne 40 procent zwykłego zużycia energii.Być może były wcześniejsze wersje, ale nie tak wiele: technologia regeneracyjna wydaje się pochodzić z około przełomu XX wieku. Uważa się, że pierwszy hamulec odzyskowy w samochodzie został opracowany przez Francuza M.A. Darracq i zademonstrowany na Salonie Rowerowym w Paryżu w 1897 roku.Podobnie jak współczesny system regeneracyjny, dostarczał on energię hamowania z powrotem do akumulatora, aby zwiększyć zasięg samochodu (który wynosił zaledwie 48 km lub 30 mil), ale zapewniał zaskakującą oszczędność energii na poziomie 30 procent (około trzy razy więcej niż współczesny odpowiednik).
Jaki jest sens?
Jakkolwiek działają, wszystkie systemy hamowania odzyskowego mają jedną wspólną cechę – pomagają nam mądrzej korzystać z energii. In a world where fuel is becoming ever morecostly, and environmental concerns are mountingby the day, that can only be a good thing!
