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Frenata rigenerativa e auto elettriche. Come funziona?

La frenata rigenerativa è una tecnologia delle auto elettriche e ibride che permette di recuperare una parte di energia quando l’auto decelera.

Come Funziona?

La tecnologia della frenata rigenerativa si basa sul principio fisico spiegato dalla prima legge della termodinamica. Viene chiamata anche legge di conservazione dell’energia, per cui l’energia non si crea e non si distrugge, ma si trasforma da una forma all’altra.

In questo caso si trasforma da energia cinetica (veicolo in movimento) in energia elettrica e viene immagazzinata di nuovo nel pacco di batterie.

Nelle auto tradizionali quando si spinge il pedale del freno si aziona una pompa idraulica che va a creare un contatto tra le pasticche e i dischi dei freni. In questo modo si genera una forza di attrito che permette di ridurre la velocità fino ad arrestare il veicolo. Nel processo di frenata, si produce una perdita di energia che viene trasformata in calore. 

spiegazione frenata rigenerativa, il motore diventa generatore di energia che viene immagazzinata.

Con la frenata rigenerativa l’obiettivo è quello di ricaptare una parte di questa energia che altrimenti verrebbe persa. L’efficienza della ricaptazione dell’energia attraverso la frenata rigenerativa dipende da diversi fattori. Con uno stile di guida corretto si può recuperare fino al 70% dell’energia. 

Il recupero dell’energia elettrica è possibile grazie al motore elettrico che quando funziona in una direzione converte energia elettrica in energia meccanica e permette di accelerare. Quando invece viene fatta invertire la direzione del motore rilasciando l’acceleratore, funziona come un generatore di energia elettrica a partire da quella meccanica. Come già detto, l’energia sempre si trasforma. Quindi questa energia elettrica che si produce può essere re-immagazzinata all’interno delle batterie dell’auto elettrica ed utilizzata per aumentare l’autonomia del veicolo.

Quanto è efficiente?

Nessuna tecnologia può essere efficiente al 100% : ogni trasferimento di energia causa inevitabilmente una perdita principalmente sotto forma di calore.
La frenata rigenerativa può essere considerata efficiente fino al 60-70%.

Nelle condizioni ottimali quindi il 70% dell’energia cinetica persa durante la frenata può essere riutilizzata per ricaricare il pacco batterie. Questo non significa però che la frenata aumenta l’autonomia del veicolo del 70%. (ad esempio da 100km a 170km). Perchè viene persa un 10-20% di energia che viene immagazzinata nelle batteria. Un’altra quota viene persa quando viene riconvertita in energia elettrica per accelerare il veicolo.

Quanti km posso recuperare con la frenata rigenerativa?

Come probabilmente avrai già intuito, nessuna auto elettrica ha una percentuale fissa di recupero di energia dal sistema regen, l’ efficacia di questa tecnologia varia significativamente a seconda dello stile di guida, pendenza della strada, dimensioni del veicolo.

Sui forum online di Tesla, molti utenti spesso condividono dati annuali che indicano quanta energia hanno recuperato attraverso la frenata rigenerativa. Alcuni possessori di Tesla Model S hanno recuperato fino al 32% del totale dell’energia usata. Principalmente percorrendo strade di montagna con salite e soprattutto discese. In discesa si recupera il massimo di energia perchè si frena più spesso rispetto a quando si è in una strada piana (autostrada).
Quindi in un ipotetica auto con autonomia di 100 km si potrebbe aumentare il range fino a 132 km.

In media gli utenti, guidando in differenti condizioni stradali e con stili di guida differenti, catturano intorno al 15-20% di energia. 15-20km ogni 100 fatti.

Come massimizzare la frenata rigenerativa?

Anticipando le frenate e riducendo o rilasciando la pressione sul pedale dell’acceleratore per rallentare invece che premere il pedale del freno. Chiaramente in situazioni d’emergenza è necessario sempre utilizzare il classico freno a pedale.

Sfruttare la frenata rigenerativa in discesa

Ad esempio se acceleri solo una volta e poi ti mantieni a velocità costante, come può accadere se viaggi in autostrada, non recupererai molta energia dalla frenata rigenerativa.

In guida urbana, adottare uno stile di guida più rilassato è la chiave. Ad esempio
iniziando a rilasciare il pedale dell’acceleratore già molto prima di uno stop. In questo modo l’auto diminuisce la velocità gradualmente ed in questo momento la capacità di rigenerare energia dalla frenata è massima. La sensazione è un po’ come se stessi frenando con il freno motore di un’auto convenzionale, ma più efficiente.

All’inizio, come tutte le cose, è necessario un po’ di tempo per abituarsi, soprattutto se sei un amante della guida più sportiva con frenate all’ultimo secondo.

Alcuni guidatori preferiscono mantenere il proprio stile di guida utilizzando più spesso il freno tradizionale a discapito della frenata rigenerativa.

In molti modelli di auto elettriche ed ibride è infatti possibile regolare attraverso il computer di bordo dell’auto il livello di frenata rigenerativa.

Impostazioni Frenata Rigenerativa nella Tesla Model 3.

Nella Tesla Model 3 accedendo attraverso il touchscreen in
Controlli > Guida > Frenata Rigenerativa si possono selezionare due livelli:

frenata rigenerativa tesla, modalità standard o low
Modalità standard e low frenata rigenerativa della Tesla Model 3
  • Standard: fornisce la quantità massima di frenata rigenerativa. Quando si rilascia l’acceleratore, l’auto rallenta, riducendo la necessità di utilizzare i freni.
  • Low: la frenata rigenerativa è limitata. Quando si rilascia l’acceleratore, l’auto procede per inerzia e impiega più tempo per rallentare rispetto all’impostazione standard.

Quali sono i vantaggi?

  • Autonomia aumentata: con un’efficienza del 15-20%, un’auto elettrica con autonomia di 300km, potrebbe arrivare a 360km. Questo è importante soprattutto se si pianificano viaggi lunghi o quando le condizioni meteorologiche mettono a dura prova l’autonomia dell’auto. A tal proposito ho scritto un altro articolo : Come Aumentare L’Autonomia dell’Auto Elettrica in Estate.
  • Manutenzione minore : utilizzando più spesso la frenata rigenerativa si riduce il consumo dei freni tradizionali, che sono pur sempre presenti. Quindi minore consumo = manutenzione meno frequente = € risparmiati.
  • Minore inquinamento atmosferico: Con la frenata rigenerativa si evita la formazione delle polveri sottili date dall’attrito e quindi dall’usura dei freni tradizionali. La polvere dei freni è uno degli inquinanti più presenti e pericolosi.

Quali modelli di auto elettriche hanno la frenata rigenerativa nel 2020?

Attualmente la sfida principale delle case automobilistiche che producono auto elettriche è quella di aumentare il più possibile il range di autonomia. Si cerca di risparmiare o recuperare ogni singolo kW di energia.
In questa ottica, nel 2020, tutti i modelli di auto elettriche sono provvisti della frenata rigenerativa. A seconda del tipo di auto può essere più o meno efficiente e più o meno personalizzabile allo stile di guida del conducente.

Fonti dell’articolo:

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