Energie zurückholen – Bremsvorgänge effizient nutzen

Regenerative Bremssysteme wandeln Bewegungsenergie beim Bremsen in elektrische Energie um – statt sie in Wärme zu verwandeln. Was bei großen Antrieben längst etabliert ist, findet zunehmend auch in kleinen Elektromotoren Anwendung, etwa in E-Bikes, Robotik oder Medizingeräten. Richtig umgesetzt, erhöht diese Technik nicht nur die Energieeffizienz, sondern auch die Systemstabilität.

Funktionsprinzip

Beim regenerativen Bremsen arbeitet der Motor kurzzeitig als Generator: Die kinetische Energie des bewegten Systems treibt den Motor an, der nun eine elektrische Spannung erzeugt. Diese Energie kann:

• direkt ins Versorgungsnetz zurückgespeist,
• in einem Puffer (z. B. Kondensator oder Akku) zwischengespeichert oder
• für den Eigenverbrauch im System genutzt werden.

Die Rückspeisung erfolgt in der Regel über den Umrichter oder die Motorsteuerung, welche die Bremsenergie je nach Systemarchitektur verwertet oder begrenzt.

Vorteile

• Energieeinsparung: Besonders bei häufigen Beschleunigungs- und Bremsvorgängen.
• Temperaturreduktion: Weniger Wärmeentwicklung an Bremswiderständen.
• Bessere Kontrolle: Gleichmäßigeres Abbremsen durch elektronische Steuerung.
• Längere Lebensdauer: Reduzierter mechanischer Verschleiß, z. B. bei reibungsfreien Systemen.

Anwendungsbeispiele kleiner Motoren

Anforderungen und Einschränkungen

• Steuerungskompatibilität: Die Motorregelung muss in der Lage sein, die Generatorfunktion zu erfassen und umzuleiten.
• Spannungsmanagement: Überhöhungen im Zwischenkreis müssen durch geeignete Schaltungen abgefangen werden (z. B. Bremschopper, Z-Dioden).
• Puffertechnologie: Kleine Systeme setzen meist auf Supercaps oder Akkupuffer, da eine Netzrückspeisung selten praktikabel ist.