Rekuperace

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Tento článek pojednává o přeměně kinetické energie na elektrickou energii. O využívání odpadního tepla pojednává článek Rekuperace tepla.

Rekuperace je proces přeměny kinetické energie dopravního prostředku zpět na využitelnou elektrickou energii při elektrodynamickém brzdění. Tato energie se buď ukládá do akumulátorů přímo v dopravním prostředku, nebo se vrací do napájecí soustavy (na rozdíl od elektrodynamického brzdění bez rekuperace, kdy se získaná energie maří v odpornících).

Rekuperace se využívá zejména u kolejových vozidel s elektrickou trakcí (tramvaje, metro, elektrické jednotky a elektrické lokomotivy), ale je možné se s ním setkat i u vozidel silničních nebo s hybridní trakcí (např. hybridní lokomotivy, nebo elektromobily či hybridní automobily).

Výhodou rekuperace je úspora energie a snížení ztrát, neboť se energie spotřebovaná na uvedení vozidla do pohybu částečně získává zpět. Úspora se projevuje v městské a příměstské dopravě, nebo při posunu na železnici, kdy dochází často k zastavení a rozjezdům vozidla a navíc je snadné získanou energii okamžitě využít (viz dále). Její výhody se uplatní např. u běžných osobních, ale hlavně nákladních vlaků, které mají hmotnost v řádech tisíců tun a při jejich brždění jde získat relativně nejvíce energie zpět.

Elektrodynamicky jsou bržděny pouze hnané nápravy spojené s trakčním elektromotorem (lokomotiva). Takto jsou bržděny i mnohé pístové motorové lokomotivy na fosilní paliva s elektrodynamickým přenosem výkonu, energie však není vracena do sítě, ale likvidována v tepelných odpornících na střeše lokomotivy.

Problémem je nutnost získanou energii uložit nebo okamžitě zpracovat jinde. Z provozního hlediska je nejednodušší energii uložit do akumulátorů a pak ji využít např. k opětovnému rozjezdu, ale toto řešení vyžaduje akumulátorové baterie, které výrazně zvyšují hmotnost vozidla a mají omezenou kapacitu. Dalším řešením je energii vrátit zpět do trakční sítě prostřednictvím trolejového vedení (případně prostřednictvím napájecí kolejnice). To vyžaduje, aby byl v daném napájecím obvodu přítomen jiný dopravní prostředek, který tuto energii spotřebuje, nebo aby byla trakční síť schopna energii akumulovat (např. opět pomocí akumulátorové baterie, nebo pomocí setrvačníku).

V určitých případech se tato energie vrací do elektrické rozvodné sítě prostřednictvím polovodičových měničů. Používá se to ale pouze v případě, že je to ekonomicky výhodné. Například na nákladní trati Kiruna - Narwik jedoucí těžký nákladní vlak plný železné rudy z horských dolů do přístavu většinu cesty rekuperuje a jelikož jede zpět prázdný, jeho energetická bilance je kladná (víc elektřiny vyprodukuje než sebere).

V našich podmínkách je rekuperace používána v pražském metru, kde velké množství zároveň provozovaných souprav a jejich častá akcelerace i zastavování vytvářejí pro rekuperaci přímo ideální podmínky. Dále je používána např. na tramvajové trati na Barrandov, která vykazuje velké stoupání a tramvaje jedoucí vzhůru mohou být částečně napájeny protijedoucími brzdícími tramvajemi jedoucími dolů.