Freio regenerativo é mecanismo de recuperação de energia que retarda o veículo ou objeto para baixo, convertendo a cinética em outra forma, imediatamente utilizada ou armazenada até ser necessária. Isto contrasta com sistemas convencionais nos quais o excesso cinético fica convertido em calor por atrito nas pastilhas da frenagem.
Características Gerais: Frenagem Regenerativa
A forma mais comum de travagem regenerativa envolve a utilização de um motor elétrico como gerador de eletricidade.
Em ferrovias elétricas a energia é alimentada de volta ao sistema de abastecimento, enquanto que em carros a bateria e híbridos armazenam de modo químico na bateria, elétrico em banco de capacitores, ou mecânico, em rotação do volante. Veículos híbridos hidráulicos armazenam energia na forma de ar comprimido.
Limitações da Frenagem Regenerativa
Características de atrito de travagem com base é usado em conjunção com travagem mecânica regenerativa pelas seguintes razões:
O efeito de travagem regenerativa cai em velocidades baixas, por isso o freio de atrito ainda é necessário a fim de trazer o veículo à paragem completa. Bloqueio físico do rotor também é necessário para evitar que carros saiam rolando colinas.
A maioria dos veículos rodoviários com travagem regenerativa tem apenas o poder em algumas rodas e potência de travagem regenerativa a se aplicar nas rodas porque elas são as únicas ligadas ao motor de acionamento, a fim de proporcionar frenagem controlada em condições difíceis.
A quantidade de energia elétrica capaz de dissipar é limitada pela capacidade do sistema de abastecimento a absorver esta energia, carga da bateria ou condensadores. Travagem regenerativa apenas pode ocorrer se não houver outro componente elétrico no mesmo sistema de abastecimento consumindo com energia. Por essa razão é normal que se incorporem também travagem dinâmica para absorver o excesso de energia.
Abaixo de travagem de emergência é desejável que a força exercida seja o máximo permitido pelo atrito entre as rodas e a superfície sem deslizar, ao longo de toda a gama de velocidade de rotação máxima do veículo.
A potência necessária para ser absorvida pelo sistema de travagem de emergência sob as condições de travagem pode ser a potência máxima entregue na aceleração. Motores de tração dimensionados para lidar com o poder da unidade não possuem a capacidade de lidar a carga extra da capacidade de aceitar carga e taxa alta. Travagem de atrito necessária para dissipar o excesso de energia a fim de permitir desempenho aceitável no freio de emergência.
Por essas razões, não há necessidade de controlar a travagem regenerativa e combinar o atrito e travagem regenerativa para produzir a saída total. GM EV-1 foi o primeiro carro comercial a fazer isso.
Conversão em Energia Elétrica
Os veículos impulsionados por motores elétricos utilizam o motor como gerador quando se utiliza a travagem regenerativa, com saída fornecida à carga elétrica e transferência de energia para a carga para proporcionar o efeito de travagem.
Travagem regenerativa é utilizada para recuperar parte da energia perdida durante a parada, guardada em uma bateria de armazenamento, usada de modo posterior a alimentar o motor sempre que o carro está no modo elétrico.
Primeiros Tipos de Frenagem Regenerativa
Os primeiros exemplos do sistema foram às trações dianteiras com conversões desenvolvidas por Louis Antoine Krieger (1868-1951).
Travagem regenerativa está presente de modo extensivo em ferrovias por décadas. A ferrovia Baku-Tbilisi-Batumi (Ferroviária da Geórgia) começou a utilizar travagem regenerativa no início dos anos 1930. Sistema escolhido em especial por ser eficaz no solo íngreme e na perigosa passagem Surami.
Na Escandinávia, a ferrovia de Kiruna a Narvik transporta minério de ferro das minas de Kiruna, no norte da Suécia, até o porto na Noruega. Os vagões estão cheios de milhares de toneladas de minério de ferro no caminho até Narvik.
Esses trens geram grandes quantidades de eletricidade pela frenagem regenerativa. Na fronteira nacional para o Porto de Narvik os trens usam apenas um quinto da energia que se regenera.
A energia regenerada é suficiente para alimentar os trens vazios de volta até a fronteira nacional. Qualquer excesso energético a partir da estrada de ferro é bombeado para a rede de energia para abastecer casas e empresas na região.
Durante a frenagem, as conexões dos motores de tração são alteradas para gerador energia. Os campos motores estão ligados entre o gerador principal de tração e as armaduras do motor ligadas através da carga.
A locomotiva de rolamento ou de várias rodas transformam as armaduras dos motores que funcionam como geradores ou enviando a corrente gerada através de resistências de bordo (frenagem dinâmica) ou de volta para o fornecimento (frenagem regenerativa).
Outra forma simples e eficaz de travagem regenerativa é usada no metrô de Londres. O trem é retardado na subida e depois deixa encosta, de modo à energia cinética ser convertida em energia potencial gravitacional na estação.
Eletricidade gerada pela frenagem regenerativa pode ser alimentada de volta para a fonte de alimentação de tração, em compensação com outras demandas elétrica na rede naquele instante, ou, quando armazenada nos sistemas de armazenamento para uso posterior.
Freios Dinâmicos e Regenerativos
Freios dinâmicos ao contrário dos regenerativos dissipam a energia elétrica na forma de calor por passagem da corrente através de grandes bancos de variáveis.
Veículos que utilizam freios dinâmicos incluem empilhadeiras, locomotivas e bondes. Este calor pode ser usado para aquecer o interior do veículo, ou dissipado de modo exato por grandes radiadores para alojar as margens do resistor.
A principal desvantagem dos freios regenerativos, quando comparado com os freios dinâmico, é que tem a corrente gerada às características de fornecimento e aumento do custo de manutenção das linhas.
Conversão em Energia Mecânica
Sistemas de recuperação de energia cinética foram utilizados para o desporto na automóvel Formula Um, temporada 2009, em desenvolvimento para veículos rodoviários. Desde a temporada de 2011 nove equipes usam o sistema.
Frenagem Regenerativa: Freio Regenerativo
Um dos principais motivos que nem todos os carros usam é porque adiciona um extra de 25 quilos de peso e causa penalidade nas rondas de qualificação, uma vez que aumenta o centro de gravidade do carro e reduz a quantidade de lastro disponível para equilibrar o veículo.
O conceito de transferência de energia cinética do veículo usa o armazenamento de energia do volante postulado pelo físico Richard Feynman, em 1950.
Artigo Escrito por Renato Duarte Plantier
