Что такое рециркуляция энергии на электросамокате

Cтепень рекуперации энергии Xiaomi — что это?

Cтепень рекуперации энергии Xiaomi — технология торможения самоката (без использования ручного тормоза) с параллельным заряжением аккумулятора.

Разбираемся

1. Простыми словами — да, все верно, вы тормозите, самокат в это время автоматически немного заряжается.
2. На самом это удивительная функция, позволяющая заряжать самокат при торможении. Даже кажется немного фантастикой, но правда.
3. При торможении выделяется энергия, которую нужно куда-то деть. Изначально она превращалась в тепло на резисторах. Однако это потеря энергии. Тем более нагрев, особенно летом — не очень полезен.
4. Во время торможения кинетическая энергия не рассеивается, а преобразуется в энергию, которая используется для продолжения движения. Интересно, что рекуперация используется в троллейбусах, трамваях, электропоездах.
5. Система торможения на самокате Xiaomi может быть ручной, однако это делать нежелательно. Лучше использовать основной способ — торможение с рекуперацией. Вы просто отпускаете ручку газа, самокат начинает тормозить (тормоз нажимать не нужно), а самое интересно, что в это время самокат автоматически немного зарежется.

Степень рекуперации настраивается в мобильном приложении:

Можно использовать самую сильную степень, в итоге торможение будет эффективным, без ручного тормоза. Но к этому нужно привыкнуть, так как самокат начинает тормозить не сразу, а спустя 1-2 сек.

Надеюсь данная информация была полезной. Успехов.

Электросамокат для города: тестируем Ninebot KickScooter E22

Ритм большого города требует от его жителей предельной оперативности в перемещениях, при этом предлагает им кучу препятствий на пути к ее достижению. Пробки в час-пик, столпотворение в общественном транспорте и постоянная угроза не успеть на нужный автобус — стартовый набор мегаполиса. Однако вместе с этим появляется и достаточно возможностей для использования компактных средств передвижения, в частности электрических самокатов. В этот раз мы протестировали один из них и готовы делиться впечатлениями. Встречай рассказ о Ninebot KickScooter E22 и о том, чем он хорош для городской жизни.

Максимальная скорость

Двигатель Ninebot KickScooter E22 мощностью в 300Вт способен разгоняться до 20 км/ч (во время теста, кстати, самокат выдавал 21 км/ч), чего для езды по обочинам городских магистралей, тротуарам или специализированным дорожкам (которые, к сожалению, имеются далеко не везде) будет вполне достаточно. Стоит сразу уточнить, что для того, чтобы развить максимальную скорость, перед первым заездом тебе нужно будет активировать самокат в фирменном приложении Segway-Ninebot. Просто регистрируешься, подключаешь самокат к телефону через Bluetooth (возможно, еще нужно будет обновить прошивку, но на это хватит пары минут) и можешь кататься. После этого Ninebot KickScooter E22 сможет мчать тебя по городу без каких-либо ограничений.

Большой запас хода

Емкость батареи электрического скутера составляет 216 Ватт-час, что эквивалентно 22 километрам автономного хода. В принципе этих показателей хватит, чтобы доехать с утра на работу и вечером обратно домой на одном заряде аккумулятора.

Даже если твое место постоянной дислокации находится более чем в десятке километров от офиса и ты беспокоишься, что «найнбот» не выдержит обратной дороги, то можешь просто взять с собой зарядное устройство. Радует, что оно очень компактное и никак не потеснит вещи в твоем рюкзаке.

Но и этого может не понадобиться, так как у Ninebot KickScooter E22 есть 3 режима езды:

• энергосберегающий (меньшая скорость при больших расстояниях);
• стандартный (рекомендуемая скорость 20 км/ч);
• спортивный (максимальная скорость до 22 км/ч).

В общей сложности при комбинировании этих режимов можно получить до 45 километров автономного хода. А еще этот скутер оснащен обновленной системой управления зарядом аккумулятора Smart-BMS, которая поддерживает оптимальный режим заряда, защищает батарею от перезаряда/перераздряда/перегрузки и позволяет продлить срок ее службы.

Хорошая проходимость

Благодаря высокому дорожному просвету и массивным 9-дюймовым колесам «найнбот» достаточно уверенно чувствует себя на разбитом асфальте и других покрытиях, когда-то бывших дорогой. Ямы, выбоины и прочие неровности не заставляют тебя подскакивать и терять управление, так как у самоката вполне неплохая амортизация.

Ninebot KickScooter E22 также хорошо справляется с мелкой плиткой, практически не вибрируя при проезде на швах. Мощности двигателя хватает, чтобы с успехом преодолевать подъемы с уклоном до 15 градусов. Не говоря уже о пандусах и прочих спусках, которые самокат попросту пролетает. И это с 90 килограммовым человеком на борту (максимальная допустимая нагрузка, кстати, составляет 100 килограмм). Стоит также отметить мягкость, с которой скутер входит в повороты, почти не теряя при этом скорости.

Немного подробнее о колесах: шины оснащены безвоздушной камерой повышенной прочности, а это значит, что они не требуют накачки и обслуживания и обладают отличной защитой от проколов. И даже шальной гвоздь или кусок торчащей арматуры не будет помехой для самоката.

Безопасность

С этим показателем у электросамоката тоже все в порядке. Он оснащен двумя тормозами: одним механическим над задним колесом и другим электрическим на руле, который активируется нажатием на рычаг. Передний предназначен, скорее, для экстренного торможения, так как достаточно резковат. Зато практически гарантирует, что ты не задавишь кого-нибудь ненароком.

Еще у Ninebot KickScooter E22 есть полезная функция настройки минимальной скорости, с которой активируется электропривод. Ты можешь выставить показатель от 0 до 5 км/ч и либо стартовать, что называется, с места или сначала отталкиваться ногой, а после жать на газ — как удобно.

Но на одних ходовых характеристиках надежность самоката не заканчивается. Рама выполнена из легкого и прочного алюминиевого сплава авиационного класса, а руль фиксируется на колонке при помощи 6 болтов, которые легко прикрутить имеющимся в комплекте шестигранником.

Насчет заметности самоката в ночное время тоже переживать не стоит: по бокам в задней части расположены два стоп-сигнала, а спереди — мощный, но не ослепляющий отражатель с зоной видимости в 13,5 метров. А еще в комплекте идет механический звонок, достаточно громкий, чтобы возвестить о своем появлении зевающих прохожих.

Функциональность

Казалось бы, какие функции могут быть у электрического самоката, помимо основной? Ninebot KickScooter E22 — вещь достаточно технологичная. На рулевой колонке у него есть цифровой дисплей, показывающий текущую скорость и запас емкости батареи, а также наличие сопряжения с телефоном в приложении. Здесь же можно настраивать световые эффекты (непрерывное свечение передней фары или периодическое мерцание).

В самой же программе можно блокировать колеса «найнбота», если оставляешь его на улице без присмотра, а также выбирать режимы езды. К примеру, есть вполне привлекательный режим круиз-контроля, который включается на экране смартфона и активируется при 5-секундном непрерывном нажатии на рычаг газа. Отличная функция для прямых маршрутов без резких поворотов.

Еще внимания заслуживает рециркуляция энергии при торможении с использованием переднего тормоза. За счет блокирования электрического импульса в переднем колесе тормозной путь составляет всего 5 метров (при максимальной скорости), и при этом энергия этого импульса не исчезает бесследно, а возвращается в аккумулятор. В физике это называется рекуперацией.

Удобство использования

Помимо продуманной технологической начинки, Ninebot KickScooter E22 может похвалиться неплохими эргономическими показателями. Алюминиевая складная конструкция позволяет переносить самокат вручную без особых хлопот. Ведь масса изделия составляет всего 13,2 килограмма, что легче многих собратьев из семейства электроскутеров.

Также габариты самоката легко помещаются в багажник далеко не самого вместительного автомобиля и не занимают много места в пассажирских лифтах, где обычно пространство резко ограничено. Все это делает Ninebot KickScooter E22 прекрасно адаптированным решением для жизни в большом городе.

Революция, которую не заметили. Рекуперация становится новой генерацией

Техно-порталы и Хабр в частности не раз писали о рекуперации и возможных вариантах промышленного внедрения этого принципа, позволяющего экономить затраты на электроэнергию. Много вопросов было относительно жизненного цикла регенерационных систем, по реальному КПД и по стоимости серийного решения. Любопытные теоретические расчеты, к примеру, ранее приводились тут. Сегодняшние расчеты показывают, что современные рекуперационные системы способны если не превзойти, то как минимум сравняться по потенциалу генерации энергии со всей индустрией возобновляемой энергетики и существенно поменять правила игры на этом рынке.

Рекуперация – изобретение велосипеда? Нет

Технологию стали применять в XX веке. Из школьного курса физики мы знаем, что любой электродвигатель не только потребляет энергию, но и может сам ее произвести. Это происходит во время торможения. Когда с обмотки статора электродвигателя снимается напряжение, он начинает вырабатывать электроэнергию самостоятельно. К примеру, на ж/д транспорте вырабатываемую двигателем энергию передают в общую энергосеть через тяговые подстанции либо через контактную сеть — напрямую другим составам. Именно так поступали в московском метро во времена СССР, когда столичной «подземке» удавалось собирать и повторно использовать до 50% электроэнергии. Да, наше метро умело в ESG-повестку, когда это еще не было трендом.

Момент торможения поезда на станции четко совпадал с отправлением другого — того, что шел в обратную сторону. В итоге энергия от торможения одного поезда становилась топливом для другого. Но в связи с ростом метрополитена Москвы и приоритезацией пассажиропотока над вариантами экономии, рекуперационный баланс был утрачен. Поэтому пока удается собирать только около 10% энергии. Остальное уходит в тормозные резисторы, вырабатывающие тепло, которое необходимо удалять из туннелей метро. Кстати, на удаление этих избытков теряется порядка 53% электроэнергии, расходуемой системой тоннельной вентиляции. Она уступает только потреблению подвижного состава и составляет 0,8–1,2 млн кВт⋅ч в год (расчет-пример по метрополитену Новосибирска). Подобная растрачиваемая в воздух энергия даже получила в отрасли наименование – «энергетические отходы».

Нагрев тормозных резисторов в лондонском метро. Проблема с нагревом воздуха в туннелях метро характерна не только для нашей страны.

Тепловой след тормозящего поезда. Эту энергию можно использовать повторно или бесцельно рассеять в атмосфере

Почему промышленность возвращается к этой теме и заново начинает обсуждать варианты повсеместного использования принципа рекуперации?

На это есть ряд объективных причин, которые мы попробуем рассмотреть.

Можно отметить три главных фактора, которые сдвинули вопрос внедрения рекуперационных систем с (почти) мертвой точки:

1. Появление новых материалов (современные электролиты);
2. Кардинально иной форм-фактор современной суперконденсаторной ячейки;
3. Мировая экологическая повестка со все новыми требованиями для промышленности.

Нет большого смысла рассуждать о том, какой из этих факторов первичен и что чем было порождено, тут все может свестись к «дилемме курицы и яйца». Попробуем разобраться, что происходит сейчас фактически и как это может повлиять на всю электроэнергетическую отрасль.

На первый взгляд, «энергетические отходы», о которых мы упомянули выше, не так вредны, как выбросы заводов или электростанций и до недавнего времени они не являлись темой экологических дискуссий. А такой важный аспект как растрачивание колоссального объема электроэнергии впустую сегодня стоит как слон в комнате и игнорировать его становится с каждым днем все сложнее.

Смотрите сами: ≈ 50% или 13 468 ТВт∙ч от всей вырабатываемой в мире энергии потребляют электродвигатели, способные до половины этого объема вернуть благодаря рекуперации.

Спорить о необходимости использования этих, уже имеющихся, экологически чистых энергетических ресурсов излишне. В мире ежегодно возводятся все новые объекты возобновляемой энергетики (ВИЭ). В конце прошедшего года на Хабре уже писали, что Международное энергетическое агентство сообщает о том, что в 2021 году будет установлен мировой рекорд по производству возобновляемых источников. Это превышает достижения 2020 года. До конца 2021 года будет введено 290 ГВт дополнительных мощностей по производству «зеленой» энергии. Солнечные электростанции продолжают в буквальном смысле «запечатывать» сельскохозяйственные площади по всему миру, ветряки врезаются в экосистему, неизбежно оказывая на нее свое влияние, гидроэнергетика доступна далеко не везде. И это при том, что внятных и экономически обоснованных способов утилизации отслуживших ВИЭ-мощностей еще никто не предложил. Даже такая страна как США, которая очень внимательна к вопросам экологии как минимум на своей территории, пока вынуждена попросту захоранивать отслужившие лопасти ветряков, ввиду невозможности их переработать.

Поэтому сегодня все больше отраслей задумываются над тем как взять уже выработанные тераватты в час электроэнергии, которые попросту выбрасываются в воздух.

Новые возможности

Безопасность является приоритетным понятием, когда мы говорим о транспорте и вариантах оптимизации его использования.

Появление нового, пожаробезопасного электролита на основе пропиленкарбоната для суперконденсаторов, позволило создать рекуперационные системы для транспорта, и в частности метрополитена, с его закрытыми пространствами. Жесткие требования к этим характеристикам не позволяли использовать системы с электролитами предыдущего поколения, которые при горении выделяли пары синильной кислоты. Новый электролит в этом плане безопасен и экологичен. По составу он, пожалуй, более всего схож с губной помадой.

Вторым важным фактором стал форм-фактор новых суперконденсаторных ячеек призматической формы, которая стала залогом отсутствия нагревов контактной части.

Токосъем на этих «плитках» распределен по всей поверхности, что позволяет отказаться от системы принудительного охлаждения. В то же время классический вид суперконденсаторных модулей более всего похож на банку Колы, где токосъем представлен двумя проводками на ребре ячейки. Выполняя свою главную функцию (прием и выдача большого объема энергии за раз), эти места нагреваются и являются своего рода ахиллесовой пятой суперконденсаторов предыдущего поколения. В отличие от призматических ячеек, решения на основе «банок» также занимают гораздо больше объема. А к объему добавляем еще и систему охлаждения.

Появление нового электролита и форм-фактора открыло возможности оборудования рекуперационными системами самого широкого спектра транспорта, а также другой техники, использующей электромоторы.

Испытания, проведенные российскими разработчиками и производителями рекуперационных систем из компании ТЭЭМП показали, что, к примеру, трамвай может регенерировать порядка 40% энергии, потребляемой при разгоне. Это 142 кВтч в день только с одной единицы транспорта — цифры сопоставимы с ежедневной выработкой солнечного парка в 1000 м².

Всего в России около 7700 трамваев. Если поставить на них систему накопления энергии, они выработают около 400 000 МВт*ч электроэнергии за год. Это позволит сэкономить на «топливе» более $29 млн и снизит выбросы CO2 в атмосферу на 180 тыс. тонн.

Если переложить показатели на масштабы такой компании, как РЖД, становится понятно, что потенциал экономии бюджетных средств может быть огромен. Крупнейший ж/д перевозчик потребляет порядка 6% всей электроэнергии, вырабатываемой в России. Почему бы не собрать эту энергию и не использовать ее повторно? Это поможет сэкономить до 50% бюджета на электроэнергию и уменьшить объем выбросов углекислого газа.

«Транспорт» может быть разным

С появлением гибридных болидов рекуперация пришла и в Формулу 1. Специально для нее в 2009 году создали KERS — кинетическую систему восстановления энергии. И польза от нее не только в экономии энергии. Система дает болидам буст, своеобразный «‎нитро» — прямо как в компьютерный играх. В 2014 году в автомобили стали устанавливать сразу две системы рекуперации: суммарно они увеличили их мощность на 160 л.с.

Как работает система: на трансмиссии собирается энергия, которая вырабатывается при торможении. Сопротивление генератора обеспечивает дополнительное тормозное усилие, и в то же время способствует заряду батарей болида. Когда нужна дополнительная мощность, пилот просто нажимает кнопку на руле и получает дополнительное ускорение. Электроника посылает заряд батареи на генератор, и он дает 80 дополнительных л.с. в течении почти 7 секунд.

Появление системы даже повлияло на стратегию управления болидом. Пилоты стали использовать технологию при выходе из поворотов на медленной и средней скорости. Также KERS используют на конкурентных участках — для обгона соперника или защиты позиции в гонке.

Говоря о новом форм-факторе, можно отметить, что это как раз один из тех кейсов, когда занимаемый объем и вес суперконденсаторного модуля критически важен.

Себастьян Феттель объясняет, как правильно использовать KERS

Также как и на гоночных болидах, на обычных серийных автомобилях устанавливают системы рекуперации — они запасают энергию при торможении и отдают ее двигателю обратно, когда это необходимо.

Система работает на автомобилях в рамках функции «старт-стоп». В момент сильной нагрузки на двигатель внутреннего сгорания генератор отключается, чтобы сэкономить энергию. И снова начинает работу в момент торможения — благодаря этому заряжается батарея аккумулятора. Однако тут содержится изрядная степень лукавства маркетологов – КПД подобных рекуперационных систем нигде не указывается и зачастую не превышает 3%, так как в качестве накопителя традиционно используется литий-ионный аккумулятор, не способный принимать весь объем потенциально возможной рекуперированной энергии.

Где еще?

Рекуперация находит свое применение не только на транспорте. Лифты и подъемные краны являются одним из наилучших и наиболее эффективных платформ, которые могут превращаться в импровизированную электростанцию попросту исходя из физики своей работы. По данным шведских исследователей из университета Gävle, при использовании систем рекуперации на основе суперконденсаторов на подъемно-транспортном оборудовании выработка

составляет ~ 75% от затраченного.

По сути все лифтовое хозяйство может также служить в качестве генерации. Это подтверждает опыт, полученный компанией Otis (передача энергии в домовую сеть) и испанским решением Epic Power (передача в накопитель с последующим использованием). Обе компании подтвердили эффективность на уровне 75%.

А что новенького у нас?

Energy ReCycler. Так называется рекуперационная система на основе современных суперконденсаторов, которая производится компанией ТЭЭМП. Технологию можно использовать для трамваев, поездов и электричек. Она работает на основе суперконденсаторов, что позволяет рекуперировать гораздо больше энергии, получаемой от торможения, чем это дают сделать литий-ионные накопители – 40% против 3-5%. В системе используется безопасный электролит нового поколения, а заявленный ресурс превышает 1 миллион циклов заряд-разряд. К тому же, данная система не требует регулярного обслуживания.

Исполнительный директор АО «НПП «ЭПРО», к.т.н. Владимир Анатольевич Шаряков:

«С электротранспортом мы работаем с 1991 года и у нас была хорошая возможность изучить очень многие нюансы его использования, понять каким образом расходуется энергия и где есть потенциал ее экономии. Испытания, которые мы провели совместно с московской компанией ТЭЭМП на трамвайном транспорте в Санкт-Петербурге показали, что современные системы рекуперации на основе суперконденсаторов позволяют повысить энергоэффективность подвижного состава на 40%. И эта энергия, собранная методом рекуперации в суперконденсаторы, может быть использована на месте для разгона трамвая либо повышения его автономности на участках, где питания сети отсутствует. При этом можно избежать потерь, связанных с передачей энергии по сети. Игнорировать подобные новые инструменты сохранения энергии в современных реалиях было бы попросту неразумно».

Energy ReCycler доказал свою эффективность на первых испытаниях, сейчас его используют на других тестовых проектах. По словам инженеров, окупаемость разработки в российских условиях — около 5 лет.

• рекуперация энергии
• электричество
• транспорт

• Научно-популярное
• Энергия и элементы питания

Рекуперация на электросамокатах

В технических характеристиках многих моделей электросамокатов можно увидеть упоминание о рекуперации. Далеко не все знакомы с сутью этой технологии, и еще меньше представляют, чем она может быть полезна. При этом цена таких девайсов на порядок выше. Как же работает рекуперация и зачем она нужна? Попробуем разобраться в данном вопросе.

Значение и суть рекуперации

Термин «рекуперация» произошел от латинского «recuperatio», что означает «обратное получение» или, другими словами, возвращение определенного количество потраченной энергии. Если рассматривать данное явление в рамках транспортных средств, то по сути это преобразование энергии кинетического вида в электрическую. И происходит данный процесс именно в момент торможения.

Проще говоря, рекуперация позволяет на короткий промежуток времени превратить электродвигатель в средство зарядки аккумулятора. Данная технология востребована на всех видах электротранспорта – в трамваях, электричках, электромобилях, эль-байках и конечно же в электросамокатах.

Возвращенная от рекуперации энергия благодаря инженерным решениям используется при последующем ускорении. А учитывая, что процесс начинается только при торможении, наиболее эффективно технология работает в городских условиях, где транспортное движение вынуждает водителей постоянно притормаживать.

Виды рекуперации

Различают три вида рекуперации – электрическую, механическую и гидравлическую. Механическая разновидность используется на спортивных болидах, гидравлическая – на городских автобусах и крупнотоннажном грузовом транспорте.

Однако наибольшее распространение получила именно электрическая рекуперация. Сегодня эта технология активно применяется производителями электрокаров и гибридов. Не обошли ее стороной также разработчики электрических самокатов и велосипедов.

Зачем нужна рекуперация: преимущества и недостатки

То, что в процессе торможения выделяется энергия, замечено было давно. Чтобы не терять эту «дармовую» энергию, ее сначала преобразовывали в тепло на резисторах. Однако, как показала практика, в теплое время года и без того горячие резисторы требовали увеличения расходов на систему охлаждения, что делало процесс нерентабельным. В итоге со временем была разработана рекуперационная технология, которая не имела первоначальных недостатков, зато быстро нашла свое применение в производстве электрического транспорта.

К основным преимуществам использования рекуперации в электросамокатах относят следующее:

1. Удобство использования девайса в черте города, где требуется частое притормаживание. Эффективность технологии тесно связана с количеством препятствий во время движения.
2. Возможность применения электродвигателя в качестве генератора на участках дорог с уклоном (электросамокат двигается накатом).
3. Увеличение запаса хода на 7-10% благодаря частичной подзарядке аккумулятора во время рекуперации.

Эффективность технологии зависит от основных элементов транспортного средства: контроллера, АКБ, двигателя. Соответственно при выборе электросамоката стоит отдать предпочтение моделям с рекуперацией, но при этом обратить внимание и на их основные технические характеристики.

Однако рекуперация в самокате – это не только плюсы. Технология имеет и свои недостатки. И первый из них – стоимость. Электросамокат с рекупераций стоит на порядок дороже аналогичных моделей без нее. Прибавка к ценнику может составлять от 20 до 40%. А это весьма существенно для кошелька покупателя.

Рекуперация бесполезна при езде по ровной трассе с низкой интенсивностью движения. В этом случае стоит отказаться от девайса с данной технологией. Она просто не окупится.

Технология рекуперации повышает сложность конструкции электросамоката, а значит и затраты на его ремонт могут возрасти. Мастер, который производит обслуживание такого транспорта, должен обладать необходимыми знаниями, опытом и квалификацией, чтобы справиться с проблемой.

Как работает рекуперация энергии при торможении на электросамокате?

Принцип работы рекуперации довольно прост. Обычно в момент торможения кинетическая энергия преобразовывается в тепловую. Об этом можно судить по нагреву тормозных колодок. В большинстве случаев тепло рассевается, однако технология рекуперация не позволяет этому произойти. За счет двигателя, работающего на постоянном токе, она преобразовывает энергию торможения не в тепловую, а в электрическую, и затем направляет ее в аккумуляторную батарею.

Эффективна ли рекуперация?

Мнения специалистов по поводу эффективности рекуперации расходятся. Некоторые считаются, что процент ее полезности слишком низкий, а стоимость внедрения при этом высокая. Другие утверждают, что иногда и этого количества возвращенной энергии достаточно, чтобы райдер мог доехать до пункта назначения.

Однозначно можно сказать следующее:

• рекуперация позволяет экономить энергию в процессе передвижения (торможения) на электрическом самокате;
• величина последней зависит от частоты и продолжительности торможения, скорости и технических характеристик устройства;
• рекуперативное торможение продлевает срок службы тормозных колодок (они меньше нагреваются).

Покупая электросамокат с технологией рекуперации, райдер должен заранее ответить на вопрос, где будет использоваться транспортное средство и окупится ли функция в результате эксплуатации устройства. Необходимо понимать, что увеличить пробег в несколько раз за счет использования данной технологии не получится, а вот выиграть пару-тройку лишних километров – вполне.

Купить электросамокат с рекуперацией предлагаем в нашем онлайн-магазине. У нас вы найдете широкий выбор транспорта под любой бюджет и технические требования. Доставка осуществляется по всей территории РФ.