Qué es la frenada regenerativa y cómo funciona

¿Qué es la frenada regenerativa?

La frenada regenerativa es un modo de frenado presente en algunos vehículos eléctricos capaz de transformar la energía cinética de un vehículo en energía eléctrica que vuelve a cargar la batería. Es decir, se trata de un sistema capaz de aprovechar la energía que tiene el vehículo por el hecho de estar moviéndose y tener cierta masa; en energía útil que poder usar después para mover esa misma masa.

La frenada regenerativa se inventó para coches tirados por caballos

Corría el año 1890 en París, y el diseñador Louis Antoine Kriéger tomó el cuerpo del carruaje de tipo landaulette, tirado por caballos, para diseñar uno de los primeros vehículos eléctricos con su empresa Kriéger Company of Electric Vehicles. Estos vehículos fueron pioneros en incluir un freno eléctrico regenerativo en su eje delantero gracias a una bobina.

Desde poco después, en pleno asentamiento del sistema ferroviario eléctrico en Inglaterra, los controles regenerativos automáticos se popularizaron dentro de ciudades como Birmingham, en la que los tranvías usaban el freno regenerativo para verter energía cinética a la red, transformándola previamente en eléctrica.

Algo más de un siglo después de Kriéger, la evolución de este sistema tenía su punta de lanza tecnológica en la Fórmula 1 con el sistema KERS (kinetic energy recovery system o sistema de recuperación de energía cinética), donde alcanzó un desarrollo notable y abrió la puerta a su comercialización fuera de los circuitos de carreras.

¿Qué ocurre en los coches sin frenada regenerativa?

Cuando un vehículo convencional frena, toda la energía cinética (se calcula como 1/2·m·v2) se pierde en forma de algo de ruido y bastante calor. Para frenar, un vehículo convencional tiene que desgastar las pastillas de freno, los neumáticos y hasta el asfalto, deteriorando los tres elementos y transformando toda esa energía en energía que acaba en el aire en forma de calor.

 

Por ejemplo, un turismo convencional de 1000 kg que pase de 50 km/h a 0 km/h al frenar en un semáforo, sin frenada regenerativa, pierde unos 96,4 millones de julios por fricción. Es energía completamente perdida que nos ha costado mucho generar.

 

Así es como funciona el freno regenerativo: la magia reversible del motor eléctrico

Un motor de combustión hace explotar el combustible para usar ondas de presión con las que imprimir movimiento a las ruedas. Pero no existe una forma eficiente de usar movimiento para “secuestrar” la contaminación del aire y convertirla de nuevo en combustible. Hay algunas opciones de secuestro de carbono, pero no es químicamente posible transformar movimiento en gasolina, de la misma forma que no es posible separar la leche del café una vez mezclados.

Un motor eléctrico, por otro lado, es virtualmente idéntico a un generador eléctrico. Es, de hecho, exactamente la misma tecnología pero usada al revés:

 

• Cuando la electricidad fluye por las bobinas del estator, estas generan un campo magnético que imprime movimiento circular al rotor. En un coche, esto hace que se muevan las ruedas. Es la misma tecnología que hace que un taladro gire o que el secador de pelo expulse aire.
• Cuando el rotor gira dentro de un estator, el campo magnético generado por el primero induce una corriente eléctrica en la bobina del estator. En un aerogenerador, esto hace que se genere energía eléctrica. Es la misma tecnología de los generadores eléctricos de una presa o de la dinamo de una bicicleta.
   

La realidad es que el freno regenerativo usa exactamente los mismos componentes que el motor eléctrico: son lo mismo, invirtiendo el mecanismo, de forma similar a cómo la bomba de calor puede servir tanto para calentar como para enfriar. De modo que sí, cuando un coche eléctrico frena, su motor está haciendo exactamente lo mismo que un generador eólico.

 

Y es que un coche eléctrico con freno regenerativo puede hacer ambas cosas, una detrás de otra. Para acelerar, impulsa fluído eléctrico gracias a una diferencia de potencial, pasando este por unas bobinas que imprimen de par al eje tractor. Al frenar, se invierte el funcionamiento de la máquina rotativa y es el rotor el que crea un campo magnético que el estator convierte en energía eléctrica.

 

Beneficios de la frenada regenerativa

Pongamos un símil. En algún lugar de la región, un aerogenerador, cuyo coste no es precisamente pequeño y cuyas emisiones e impacto de construcción rara vez son nulos, ha girado durante toda una noche para generar cierta cantidad de energía eléctrica que ha ido a parar a una batería de coche eléctrica. El sistema tiene un coste y conviene que se haga el mejor uso posible de esa energía.

 

Esto es precisamente lo que hace el freno regenerativo, que usa energía cinética no útil en energía eléctrica almacenada de nuevo en la batería para, cuando sea necesario, volver a transformarla en energía cinética. Esta tecnología, única en vehículos eléctricos como los Renault E-Tech, permite usar la energía ya generada de forma más eficiente y, por tanto, optimizar autonomía y reducir el impacto ambiental respecto a modos no eléctricos.