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El frenado regenerativo - Concepto
El frenado regenerativo o KERS (Kinetic Energy Recovery System) es un sistema por el cual se frena el coche transformando la energía cinética en energía eléctrica almacenada para su uso posterior. Es decir, que su uso aparece sobre todo en vehículos híbridos y eléctricos, aunque en realidad esta tecnología es muy complicada y se le pueden dar muchos usos.
Resumen de contenidos:
Las bases
El freno regenerativo se usa siempre teniendo en cuenta que el motor eléctrico puede usarse como generador eléctrico. Es decir, que puede dar energía o absorber energía.
El KERS se activa al pisar el pedal del freno, y absorbe energía que se acumula en el motor, dando un impulso de unos segundos tras la frenada.
Aun así, el freno normal basado en la fricción se sigue usando a la vez que el KERS por dos razones:
- El KERS no es útil a velocidades bajas.
- El KERS depende de la capacidad de absorber energía, cosa que depende del estado de las baterías. Si las baterías están llenas, el KERS no absorberá la energía.
Frenado regenerativo en diferentes vehículos
KERS en trenes
El freno regenerativo en trenes eléctricos alimenta la fuente de energía de los mismos. Durante el frenado del tren, se modifican las conexiones del motor de tracción para que se comporte como un generador.
El funcionamiento es bastante complicado a nivel técnico, pero lo importante es que te quedes con las aplicaciones ferroviarias del freno regenerativo. ¿Y cuales son esas?
- Devolución de la energía a la red eléctrica en instalaciones ferroviarias con subestaciones de tracción en corriente alterna.
- Almacenamiento en acumuladores embarcados.
- Almacenamiento en acumuladores en tierra.
Frenado regenerativo en coches de Fórmula 1
El KERS se introdujo en 2009 en la Fórmula 1 para facilitar los adelantamientos, dado que con la mejora de la aerodinámica de los vehículos se habían reducido. ¿Cómo? Los coches gozaban de una potencia extra en los segundos posteriores a una frenada en una curva. Eso sí, se tuvieron que respetar las normas de la UE y de la FIA.
Las escuderías fueron incorporando este sistema, pero añadía peso al monoplaza, por lo que los pilotos más corpulentos tuvieron algunos problemas debido al límite de peso que hay en la competición. Durante ese año, varias escuderías, como Ferrari o Renault fueron confirmando que harían uso de esta tecnología.
Las escuderías pueden elegir entre 3 vertientes de este dispositivo: mecánico (el que elige la mayoría), eléctrico o neumático.
En julio de 2009, Hamilton ganó por primera vez una carrera con un coche equipado con KERS. Al mes siguiente, en agosto, en otra carrera, el segundo y el tercer puesto llevaron KERS incorporados. Fueron pasando varias competiciones ese mismo año en las que los monoplazas que llevaban KERS iban ganando puestos. Así, a lo largo de los años las opiniones sobre el frenado regenerativo han fluctuado y se han usado o dejado de usar según la creencia popular. Realmente siempre ha estado envuelto en polémicas.
A día de hoy es discutible si el KERS es favorable o desfavorable en las competiciones, puesto que aunque gana potencia durante algunos segundos, su peso le resta fuerza al vehículo. Por lo general se dice que en los circuitos largos con muchas rectas es favorable, pero en los circuitos lentos con mucha curva es desfavorable. En cualquier caso, las escuderías pueden poner y quitar el KERS a su antojo.
KERS en coches de la calle
La aplicación del KERS a los coches de la calle es lo que más interesa al público en general, dado que puede ser fácilmente usado en vehículos híbridos y eléctricos.
El KERS lleva años intentando integrarse en los coches como dispositivo ecológico, pues la energía podría quedar guardada en condensadores o baterías de los coches híbridos o eléctricos para ser usada posteriormente.
El freno de este tipo de coche es realmente mecánico-eléctrico, pues se inicia siendo eléctrico, aunque si se pisa con más fuerza entonces interviene el freno hidráulico de pastillas y zapatas. Por ejemplo, Toyota lo lleva usando desde los años 90 en algunos modelos. La empresa BMW también utiliza esta tecnología para recargar las baterías de algunos de sus modelos, ganando potencia y ahorrando combustible. Por su parte, marcas como Fiat o Volvo también hacen uso de esta tecnología.
En el futuro, los frenos serán completamente eléctricos y toda la energía será almacenada o revertida a la batería. En otras palabras: el KERS aumentará exponencialmente en los próximos años. En cualquier caso esto dependerá de las normas que se adapten en su momento. A día de hoy las prioridades de los sistemas de frenado son:
- La desaceleración.
- La estabilización y que las ruedas traseras no se bloqueen.
- La dirección del vehículo y que las ruedas delanteras no se bloqueen.
- Parada segura y permanente una vez el vehículo esté estacionado, vamos, lo que se consigue con el freno de mano.
Esos 4 puntos han dado lugar a diferentes tecnologías que veremos a continuación.
Tecnologías de frenado regenerativo
Las diferentes marcas han sacado diferentes tecnologías para lograr crear este tipo de frenos para coche respetando las 4 prioridades del sistema de frenado.
No merece la pena describirlas porque supondría meterse en términos muy técnicos, pero son los siguientes:
- El e-Pedal del Nissan Leaf 2018
- Control de freno integrado de ZF
- Freno electrónico iMEB de Hyundai Mobis
- Sistema de Frenado Redundante Bosch
- Chevrolet Bolt
Este artículo se podría volver tremendamente complicado si nos pusiéramos a hablar del funcionamiento del KERS en motores de inducción trifásicos, motores de corriente contínua, motores asíncronos, etc. pero no lo haremos.
Quédate con que los frenos eléctricos parecen ser el futuro, aunque a día de hoy la industria no puede prescindir de los frenos mecánicos. Esto es debido a que el KERS tiene ventajas, pero también desventajas.