J'ai noté la Frein régénératif ou Frein de récupération récupère l'énergie cinétique sous forme d'énergie électrique lorsqu'un véhicule freine. Il est utilisé, par exemple, dans les locomotives électriques, les wagons, les trolleybus, les bandes transporteuses dans les mines et les téléphériques, en particulier le transport de minerai et les téléphériques de matériaux, les voitures électriques, les véhicules électriques hybrides et les voitures à combustion avec stockage d'énergie et les vélos électriques.
Le frein régénératif fonctionne comme n'importe quel frein électrodynamique sans usure. L'effet de freinage est obtenu en faisant fonctionner les moteurs de traction comme des générateurs électriques. Un tel frein à récupération est une forme spéciale du frein électromoteur. Contrairement au frein à résistance pure, l'énergie électrique récupérée de l'énergie cinétique n'est pas convertie en chaleur dans le frein à récupération des résistances de freinage, mais soit réinjectée dans le réseau caténaire, soit stockée dans une mémoire du véhicule, par exemple un accumulateur ou un condensateur haute performance.
véhicules ferroviaires
Entraînement électrique
Même au tout début des chemins de fer électriques, certaines locomotives étaient équipées de freins à récupération, par exemple la CFF Ce 6/8 «Crocodile». Lors du freinage, les moteurs de traction sont commutés en générateurs. Avec les locomotives AC conventionnelles et les unités multiples, l'électricité produite est renvoyée au transformateur via des circuits complexes et introduite dans la caténaire. Avec cette technologie, il n'était initialement possible de récupérer qu'environ XNUMX% de l'énergie utilisée, et la force de freinage était également faible et irrégulière.
Les véhicules modernes équipés de convertisseurs de traction peuvent mieux utiliser l'énergie de freinage. Les moteurs de traction de la locomotive alimentent les convertisseurs en courant triphasé. Ceux-ci convertissent à leur tour l'énergie en courant alternatif, qui est intensifié et introduit dans la ligne de contact. Ce circuit fonctionne dans toute la plage de vitesse jusqu'à la pleine puissance des moteurs de traction et permet de récupérer environ 25 à 30% de l'énergie nécessaire à l'entraînement. Les systèmes modernes peuvent récupérer jusqu'à 40% de l'énergie nécessaire à l'accélération.
Dans les systèmes ferroviaires triphasés, en particulier le réseau du nord de l'Italie entre 1902 et 1976 environ, mais aussi certains chemins de fer de montagne comme le Gornergrat près de Zermatt, des gains de rétroaction significativement plus élevés (environ 50%) ont été obtenus avec une force de freinage très fiable avec de simples moteurs asynchrones (voir l'historique de la propulsion électrique des véhicules ferroviaires (Italie )).
Les réseaux de lignes aériennes AC peuvent normalement toujours absorber l'électricité produite par les locomotives, car elles peuvent être réinjectées et l'électricité peut être utilisée dans tout le réseau de courant de traction (ce n'est qu'en cas de perturbations massives ultérieures peuvent surcharger et donc une panne de courant, par exemple en Suisse le 22 juin 2005). S'ils ne peuvent pas être réinjectés dans le réseau national, les réseaux de courant continu ne peuvent absorber que dans une mesure limitée; l'électricité injectée ne peut alors être utilisée que localement. S'il n'y a pas de consommateur, par exemple un véhicule en montée, dans la même section d'alimentation, le courant de freinage ne peut pas non plus être injecté. Sinon, la tension de la ligne aérienne augmenterait d'une manière inadmissible. Afin de permettre un stockage intermédiaire de l'énergie électrique dans les réseaux à courant continu, il existe des expérimentations, par exemple, avec des volants d'inertie (réseau de tramway de Hanovre) ou des super condensateurs (tramway de Varsovie). Les locomotives multi-systèmes modernes capables de courant continu et de courant continu ont des résistances de freinage de sorte que les freins électriques sans usure peuvent également être utilisés dans des situations dans lesquelles l'énergie électrique ne peut pas être renvoyée.
Les trains de tramway peuvent être équipés de condensateurs (condensateurs à double couche) qui stockent l'énergie de freinage à bord afin de l'utiliser au prochain démarrage du véhicule. Il existe également la possibilité d'installer des stations de condensateurs sur les lignes afin de pouvoir absorber l'énergie.
Véhicules routiers
Les voitures à propulsion électrique, hybride ou gyroscopique sont généralement capables de freiner par récupération. Ils réinjectent l'énergie de freinage dans leurs accumulateurs, dans des accumulateurs tamponnant des supercondensateurs ou dans un volant.
Les vélos électriques sont également parfois capables de freinage régénératif.
En 2007, BMW a introduit la récupération d'énergie de freinage pour bon nombre de ses véhicules à essence et diesel sous la rubrique Dynamique efficace. Il ne s'agit pas de récupération au sens strict du terme, mais la batterie de bord n'est chargée, dans la mesure du possible, qu'en cas de dépassement du véhicule (frein moteur). Cela réduit la consommation d'énergie du générateur et donc la consommation de carburant lors des déplacements. Ceci est techniquement mis en œuvre en faisant varier activement la tension du générateur: lorsque la batterie est chargée au-dessus d'une certaine valeur seuil, la tension embarquée est régulée entre 13,0 et 13,2 volts. Le courant de charge de la batterie est réduit au minimum. En mode de dépassement et lorsque la batterie est faible, la tension embarquée est augmentée jusqu'à 14,8 volts. Dans un test avec une batterie pleine à environ 80%, les courants de charge suivants peuvent être mesurés en fonction de la tension: 13 volts - 5 ampères, 13,2 volts - 10 ampères, 14 volts - 20 ampères et 14,8 volts - 30 ampères. Cela signifie que dans des conditions de fonctionnement typiques, la récupération a lieu jusqu'à 500 watts. Les mentions connues de la publicité telles que «l'alternateur n'est actif que lorsque le conducteur freine ou retire l'accélérateur» ou «l'alternateur est déconnecté lors de l'accélération» ne s'appliquent pas; La tension de bord est régulée à au moins 13,0 à 13,2 volts peu de temps après le démarrage du moteur et ne baisse que légèrement pendant une courte période lorsque des charges plus importantes sont activées.
Course de voitures
Une variante du frein régénératif, le système de récupération d'énergie cinétique, est utilisée en Formule 1 depuis la saison 2009. Porsche a installé un frein à récupération dans la voiture de course 911 GT3 R Hybrid (2010), dans laquelle l'énergie générée est injectée dans un dispositif de stockage à volant.