* Freno rigenerativo o Freno di recupero recupera l'energia cinetica come energia elettrica quando un veicolo frena. Viene utilizzato, ad esempio, in locomotive elettriche, vagoni ferroviari, filobus, nastri trasportatori nelle miniere e funivie, in particolare trasporto di minerali e funivie per materiali, auto elettriche, veicoli elettrici ibridi e auto a combustione con accumulo di energia e biciclette elettriche.
Il freno rigenerativo funziona come qualsiasi freno elettrodinamico senza usura. L'effetto frenante si ha quando i motori di trazione vengono azionati come generatori elettrici. Un tale freno rigenerativo è una forma speciale del freno elettromotore. A differenza del freno a resistenza pura, l'energia elettrica recuperata dall'energia cinetica non viene convertita in calore nelle resistenze di frenatura, ma reimmessa nella rete catenaria o immagazzinata in una memoria del veicolo, ad esempio un accumulatore o un condensatore ad alte prestazioni.
Veicoli su rotaie
Azionamento elettrico
Già agli albori delle ferrovie elettriche, alcune locomotive erano dotate di freni rigenerativi, ad esempio le SBB Ce 6/8 "Crocodile". Durante la frenata, i motori di trazione vengono commutati sui generatori. Nelle locomotive AC convenzionali e nelle unità multiple, l'elettricità prodotta viene reindirizzata al trasformatore tramite circuiti complessi e immessa nella catenaria. Con questa tecnologia, inizialmente era possibile recuperare solo circa il cinque percento dell'energia utilizzata e anche la forza frenante era debole e irregolare.
I veicoli moderni dotati di convertitori di trazione possono sfruttare meglio l'energia di frenata. I motori di trazione della locomotiva alimentano i convertitori con corrente trifase. Questi a loro volta convertono l'energia in corrente alternata, che viene aumentata e immessa nella linea di contatto. Questo circuito funziona nell'intera gamma di velocità fino alla piena potenza dei motori di trazione e consente il recupero di circa il 25-30% dell'energia richiesta per la trasmissione. I sistemi moderni possono recuperare fino al 40% dell'energia necessaria per l'accelerazione.
Nei sistemi ferroviari trifase, in particolare la rete del nord Italia dal 1902 al 1976 circa, ma anche alcune ferrovie di montagna come il Gornergrat vicino a Zermatt, sono stati ottenuti guadagni di feedback significativamente più elevati (circa il 50%) con una forza frenante molto affidabile con semplici motori asincroni (vedere la storia dell'azionamento elettrico dei veicoli ferroviari (Italia )).
Le reti aeree CA normalmente possono sempre assorbire l'elettricità prodotta dalle locomotive, in quanto possono essere reimmesse e l'elettricità può essere utilizzata nell'intera rete della corrente di trazione (solo in caso di ulteriori interruzioni di massa possono verificarsi sovraccarichi e quindi un'interruzione di corrente, ad esempio in Svizzera su 22 giugno 2005). Se non sono in grado di essere reimmesse nella rete nazionale, le reti in corrente continua sono in grado di assorbire solo in misura limitata; l'elettricità immessa può quindi essere utilizzata solo localmente. Se non è presente alcun consumatore, ad esempio un veicolo che viaggia in salita, nella stessa sezione di alimentazione, non è possibile immettere nemmeno la corrente di frenata. Altrimenti la tensione della linea aerea aumenterebbe in modo inammissibile. Al fine di consentire lo stoccaggio intermedio di energia elettrica nelle reti in corrente continua, ci sono esperimenti, ad esempio, con volani (rete tramviaria di Hannover) o super condensatori (tramvia di Varsavia). Le moderne locomotive multisistema in corrente continua e corrente continua sono dotate di resistenze di frenatura in modo che i freni elettrici esenti da usura possano essere utilizzati anche in situazioni in cui l'energia elettrica non può essere reimmessa.
I tram possono essere dotati di condensatori (condensatori a doppio strato) che immagazzinano l'energia frenante a bordo per poterla utilizzare alla successiva partenza del veicolo. C'è anche la possibilità di allestire sulle linee delle stazioni di condensatori per poter assorbire l'energia.
Veicoli stradali
Le auto con trazione elettrica, ibrida o giroscopica sono generalmente in grado di frenare rigenerativa. Riportano l'energia di frenata nei loro accumulatori, negli accumulatori che tamponano i supercondensatori o in un volano.
Le biciclette elettriche sono anche occasionalmente in grado di frenare rigenerativa.
Nel 2007, BMW ha introdotto il recupero dell'energia in frenata per molti dei suoi veicoli a benzina e diesel sotto il titolo Efficient Dynamics. Non si tratta di recupero in senso stretto, bensì la batteria di bordo viene caricata, per quanto possibile, solo quando il veicolo viene frenato (freno motore). Ciò riduce il consumo di energia del generatore e quindi il consumo di carburante durante il viaggio. Questo è tecnicamente implementato variando attivamente la tensione del generatore: quando la batteria viene caricata al di sopra di un certo valore di soglia, la tensione di bordo viene regolata da 13,0 a 13,2 volt. La corrente di carica della batteria è ridotta al minimo. In modalità overrun e quando la batteria è scarica, la tensione di bordo viene aumentata fino a 14,8 volt. In un test con una batteria carica di circa l'80%, è stato possibile misurare le seguenti correnti di carica a seconda della tensione: 13 volt - 5 ampere, 13,2 volt - 10 ampere, 14 volt - 20 ampere e 14,8 volt - 30 ampere. Ciò significa che in condizioni operative tipiche, il recupero avviene fino a 500 watt. Le affermazioni note dalla pubblicità come "l'alternatore è attivo solo quando il guidatore frena o toglie l'acceleratore" o "l'alternatore è scollegato durante l'accelerazione" non si applicano; La tensione di bordo viene regolata ad almeno 13,0 - 13,2 volt subito dopo l'avvio del motore e scende solo leggermente per un breve periodo quando vengono accese le utenze più grandi.
Auto da corsa
Una variante del freno rigenerativo, il cosiddetto Kinetic Energy Recovery System, è stata utilizzata in Formula 1 dalla stagione 2009. Porsche ha installato un freno rigenerativo nell'auto da corsa 911 GT3 R Hybrid (2010), in cui l'energia generata viene immessa in un dispositivo di accumulo del volano.