imported>Friedrich Hoffmann: Prinzip missverstanden, das Bild ist für den Artikel ungeeignet: Das, was hier "hinter der Felge" zu sehen ist, ist eine (mechanische) Scheibenbremse. Diese hat nichts mit der elektrischen Energierückgewinnung der Nutzbremse zu tun, die in diesem Fahrzeug elektromotorisch in einer schnelldrehenden Schwungmasse gespeichert wird. Von der "Nutzbremse" ist auf diesem Bild nichts zusehen, sie ist von außen überhaupt nicht erkennbar.

2026-04-18T10:57:42Z

Prinzip missverstanden, das Bild ist für den Artikel ungeeignet: Das, was hier "hinter der Felge" zu sehen ist, ist eine (mechanische) Scheibenbremse. Diese hat nichts mit der elektrischen Energierückgewinnung der Nutzbremse zu tun, die in diesem Fahrzeug elektromotorisch in einer schnelldrehenden Schwungmasse gespeichert wird. Von der "Nutzbremse" ist auf diesem Bild nichts zusehen, sie ist von außen überhaupt nicht erkennbar.

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[[Datei:120-002.jpg|mini|Ende der 1970er-Jahre entwickelte [[Drehstromantrieb (Eisenbahn)|Drehstromlokomotive]] der [[DB-Baureihe 120#Die Vorserienlokomotiven Baureihe 120.0|DB-Baureihe 120.0]], der Drehstromantrieb ermöglicht die Rückspeisung von Bremsenergie in die [[Fahrleitung]]]]

Die '''Nutzbremse''' oder '''[[Rekuperation (Technik)|Rekuperations]]<nowiki/>bremse''' ist eine Methode, um Bewegungsenergie in [[elektrische Energie]] umzuwandeln, und das Fahrzeug dadurch abbremsen zu lassen. Bei diesem '''regenerativen Bremsen''' muss die elektrische Energie dabei entweder abgespeichert (als Beispiel in [[Superkondensator]]en oder [[Lithium-Ionen-Akkumulator|Lithium-Ionen-Akkus]]) oder in ein elektrisches Netz (als Beispiel in das Fahrleitungsnetz) eingespeist werden. Verwendet wird sie z. B. bei elektrischen [[Lokomotive]]n, [[Triebwagen]], [[Oberleitungsbus]]sen, [[Förderband|Förderbändern]] im Bergbau und [[Seilbahn]]en, insbesondere [[Materialseilbahn|Erztransport- und Materialseilbahnen]], [[Elektroauto]]s, [[Hybridelektrokraftfahrzeug]]en und Verbrenner-Pkw mit Stromspeicher sowie [[Fahrradbremse#Rekuperationsbremse|Elektrofahrrädern]].

Die Nutzbremse arbeitet wie jede elektrodynamische Bremse verschleißfrei. Die Bremswirkung kommt zustande, indem die [[Fahrmotor]]en als [[Elektrischer Generator|elektrische Generatoren]] betrieben werden. Eine solche Nutzbremse ist eine besondere Form der [[Elektromotorische Bremse|elektromotorischen Bremse]]. Im Gegensatz zur reinen [[Widerstandsbremse]] wird die aus der [[Kinetische Energie|Bewegungsenergie]] zurückgewonnene elektrische Energie bei der Nutzbremse nicht in Bremswiderständen in Wärme umgewandelt, sondern entweder in das [[Fahrleitung]]snetz zurückgespeist oder in einem Speicher im Fahrzeug, beispielsweise einem [[Akkumulator]] oder [[Superkondensator]], gespeichert. Die Bremswirkung ist durch die Leistung des Motors im Generatorbetrieb sowie durch die Aufnahmefähigkeit des Speichers oder des Fahrleitungsnetzes begrenzt.

== Schienenfahrzeuge ==
=== Elektrischer Antrieb ===
[[Datei:Ce6 8 13254.jpg|mini|[[SBB Ce 6/8 II|SBB Ce 6/8]] „Krokodil“ mit Nutzbremse]]
[[Datei:128N-3610, Warszawa, 2015-08-01.jpg|mini|Die Straßenbahntriebwagen [[Pesa Jazz Duo]] speichern Bremsenergie in [[Superkondensator]]en]]

Schon in der Anfangszeit der elektrischen Eisenbahnen wurden einige Lokomotiven mit Nutzbremsen ausgerüstet, zum Beispiel die [[SBB Ce 6/8 II|SBB Ce 6/8]] „Krokodil“. Beim Bremsen werden die Fahrmotoren zu Generatoren umgeschaltet. Der produzierte Strom wird bei konventionellen Wechselspannungslokomotiven und -triebwagen über komplexe Schaltungen wieder zum [[Transformator]] geleitet und in die Fahrleitung eingespeist. Mit dieser Technik war anfangs eine Rückgewinnung von nur etwa fünf Prozent der verbrauchten Energie möglich, die Bremskraft war zudem schwach und unregelmäßig. Diese Bremsen führten zu einer unerwünschten [[Blindstrom]]belastung des Fahrleitungsnetzes.<ref>Hans Streiff: {{Webarchiv | url=http://www.seak.ch:80/Ftxt_Bremsenergie_1.htm | wayback=20050213084527 | text=''Rückgewinnung von Bremsenergie bei Schienenverkehrsmitteln (Teil I)''}} und {{Webarchiv | url=http://www.seak.ch:80/Ftxt_Bremsenergie_2.htm | wayback=20050220035304 | text=''(Teil II).''}}</ref>

Mit [[Traktionsstromrichter]]n ausgestattete moderne Fahrzeuge können die Bremsenergie besser ausnutzen. Die Fahrmotoren der Lokomotive speisen dabei die [[Stromrichter]] mit [[Drehstrom]]. Diese wiederum wandeln die Energie in Wechselstrom um, der hochtransformiert und in die Fahrleitung eingespeist wird. Diese Schaltung funktioniert im gesamten Geschwindigkeitsbereich bis zur vollen Leistung der Fahrmotoren und erlaubt die Rückgewinnung von etwa 25 bis 30 Prozent der zum Antrieb benötigten Energie. Moderne Systeme können bis zu 40 % der für die Beschleunigung benötigten Energie zurückgewinnen.<ref>{{Literatur |Autor=M. Khodaparastan, A. Mohamed |Titel=A study on super capacitor wayside connection for energy recuperation in electric rail systems |Sammelwerk=2017 IEEE Power Energy Society General Meeting |Datum=2017-07 |Seiten=1–5 |DOI=10.1109/pesgm.2017.8273915 |Online=http://ieeexplore.ieee.org/document/8273915/ |Abruf=2018-02-15}}</ref>

Bei Drehstromeisenbahnsystemen, besonders dem norditalienischen Netz von etwa 1902 bis 1976, aber auch einigen Bergbahnen wie der [[Gornergratbahn]] bei [[Zermatt]], wurden wesentlich höhere Rückspeisegewinne (um 50 %) bei einer sehr zuverlässigen Bremskraft mit einfachen [[Asynchronmotor]]en erreicht (siehe [[Geschichte des elektrischen Antriebs von Schienenfahrzeugen#Italien|Geschichte des elektrischen Antriebs von Schienenfahrzeugen (Italien)]]).

Wechselstrom-Oberleitungsnetze können den von Triebfahrzeugen produzierten Strom im Normalfall immer aufnehmen, da sie rückspeisefähig sind und der Strom im gesamten Bahnstromnetz verwendet werden kann (lediglich bei massiven weiteren Störungen kann es zu Überlastungen und damit zu einem Stromausfall kommen, so etwa in der Schweiz am 22. Juni 2005). Gleichstromnetze sind, wenn sie nicht in das Landesnetz rückspeisefähig sind, nur bedingt aufnahmefähig; der eingespeiste Strom kann dann nur lokal verwendet werden. Wenn sich kein Abnehmer, beispielsweise ein bergfahrendes Fahrzeug, im selben Speiseabschnitt befindet, kann auch kein Bremsstrom eingespeist werden. Die Fahrleitungsspannung würde ansonsten unzulässig ansteigen. Um auch in Gleichstromnetzen eine Zwischenspeicherung der elektrischen Energie zu ermöglichen, gibt es Versuche beispielsweise mit [[Schwungrad|Schwungrädern]] (Straßenbahnnetz Hannover) oder [[Superkondensator]]en ([[Straßenbahn Warschau]]).<ref name='pesa'>[http://www.pesa.pl/please-translate-in-de_de-please-translate-in-en_us-produkty/strassenbahnen/jazz/ ''Produkte: Jazz''] Website von Pesa, abgerufen am 12. Oktober 2015.</ref><ref name='kurier-kolejowy'>[http://www.kurierkolejowy.eu/aktualnosci/13241/Jazz-Duo-dotra-za-rok-do-stolicy.html ''Jazz Duo dotrą za rok do stolicy''] ''auf kurierkolejowy.eu'' (polnisch), 21. März 2013, abgerufen am 12. Oktober 2015.</ref> Moderne Gleichstrom- und gleichstromfähige [[Mehrsystemfahrzeug|Mehrsystemlokomotiven]] verfügen über [[Widerstandsbremse|Bremswiderstände]], damit auch in Situationen, in denen die elektrische Energie nicht rückgespeist werden kann, die verschleißfreien elektrischen Bremsen genutzt werden können.

Straßenbahnzüge können mit Kondensatoren ([[Doppelschichtkondensator]]en) ausgerüstet werden, die die Bremsenergie an Bord speichern, um sie beim nächsten Anfahren zu nutzen. Weiterhin gibt es die Möglichkeit, Kondensatorstationen an den Strecken zu errichten, um die Energie aufnehmen zu können.

== Straßenfahrzeuge ==
[[Datei:Prius2004.JPG|mini|[[Toyota Prius]], erster Großserien-Pkw mit Nutzbremse]]
[[Datei:Tesla Model S P85+ 60 kW Regenerative Braking (cropped).jpg|mini|Ein [[Tesla Model S]], der durch seine Nutzbremse mit über 60 kW bremst. Der Leistungsindikator wird dabei grün]]

Autos mit [[Elektroauto|Elektro-]], [[Hybridelektrokraftfahrzeug|Hybrid-]] oder [[Gyroantrieb]] sind meist zur Nutzbremsung in der Lage. Sie führen Bremsenergie in ihre Akkumulatoren, in Akkumulatoren puffernde [[Superkondensator]]en oder in ein Schwungrad zurück.<ref>[https://www.youtube.com/watch?v=V908DvLtXZ8&feature=youtu.be Energierückgewinnung eines Prius Plugin während der Bergabfahrt] Zeitraffer Youtube-Video abgerufen am 15. August 2015</ref>

Auch [[Elektrofahrrad|Elektrofahrräder]] sind vereinzelt zur Nutzbremsung in der Lage.

[[BMW]] hat im Jahr 2007 unter dem Schlagwort [[BMW EfficientDynamics|Efficient Dynamics]] u. a. eine Bremsenergierückgewinnung für viele seiner Benzin- und Dieselfahrzeuge eingeführt. Dabei handelt es sich nicht um eine Rückgewinnung im eigentlichen Sinne, sondern das Laden der Bordbatterie wird, soweit möglich, nur bei [[Schubbetrieb]] ([[Motorbremse]]) des Fahrzeugs durchgeführt. Hierdurch wird im Reisebetrieb der Energieverbrauch des Generators und damit der Treibstoffverbrauch verringert.

=== Auto-Rennsport ===
In der [[Formel 1]] wird seit der [[Formel-1-Saison 2009|Saison 2009]] eine Variante der Nutzbremse, das sogenannte [[Kinetic Energy Recovery System]], eingesetzt. [[Porsche]] hat beim [[Rennwagen]] [[Porsche 911 GT3#GT3 R Hybrid (2010; 473 kW / 643 PS)|911 GT3 R Hybrid (2010)]] eine Nutzbremse eingebaut, bei der die gewonnene Energie in einen [[Schwungradspeicherung|Schwungradspeicher]] eingespeist wird.<ref>{{Internetquelle|url=http://www.classicdriver.com/de/magazine/3100.asp?id=5357|hrsg=Classic Driver|titel=Porsche 911 GT3 R Hybrid – Auto der Woche|zugriff=27. Februar 2010}}</ref><ref>{{Internetquelle|url=https://www.motorsport-total.com/mehr/news/2010/02/Porsche_Hybrid-GT-Wagen_mit_Williams-KERS_10021103.html|titel=Porsche: Hybrid-GT-Wagen mit Williams-Technologie|zugriff=5. Juli 2010}}</ref><ref>{{Internetquelle|url=http://www.hybridmarkt.com/20100211133/porsche-911-gt3-r-hybrid-2010.html|hrsg=hybridmarkt.com|titel=Porsche 911 GT3 R Hybrid 2010|archiv-url=https://web.archive.org/web/20100309051346/http://www.hybridmarkt.com/20100211133/porsche-911-gt3-r-hybrid-2010.html|archiv-datum=2010-03-09|zugriff=23. Februar 2010}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[Predictive Energy Control]]

== Weblinks ==
{{Commonscat|Regenerative brakes|Nutzbremse}}
* Hans Streiff: {{Webarchiv | url=http://www.seak.ch:80/Ftxt_Bremsenergie_1.htm | wayback=20050213084527 | text=''Rückgewinnung von Bremsenergie bei Schienenverkehrsmitteln (Teil I)''}} und {{Webarchiv | url=http://www.seak.ch:80/Ftxt_Bremsenergie_2.htm | wayback=20050220035304 | text=''(Teil II).''}} In: Homepage des ''Schweizerischen Eisenbahn-Amateur-Klubs Zürich (SEAK)'', 1999.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Bremse]]
[[Kategorie:Hybridantriebstechnik]]
[[Kategorie:Schienenfahrzeugbremse]]
[[Kategorie:Fahrzeugtechnik]]

Nutzbremse - Versionsgeschichte