पुनर्जनक आरोधन

पुनर्जनक आरोधन (रीजेनरेटिव ब्रेकिंग) एनर्जी रिकवरी मैकेनिज्म है जो किसी गतिमान वाहन या वस्तु को उसकी गतिज ऊर्जा को ऐसे रूप में परिवर्तित करके धीमा कर देता है जिसे या तो तुरंत उपयोग किया जा सकता है या आवश्यकता पड़ने तक संग्रहीत किया जा सकता है। इस तंत्र में, इलेक्ट्रिक ट्रैक्शन मोटर ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करने के लिए वाहन की गति का उपयोग करती है जो अन्यथा ब्रेक डिस्क में ऊष्मा के रूप में विलुप्त हो जाएगी। यह विधि पारंपरिक ब्रेकिंग सिस्टम के विपरीत है। उन प्रणालियों में, अतिरिक्त गतिज ऊर्जा को ब्रेक में घर्षण के कारण अवांछित और व्यर्थ ऊष्मा में परिवर्तित किया जाता है, या रियोस्टैटिक ब्रेक के साथ, जहां जनरेटर के रूप में विद्युत् की मोटरों का उपयोग करके ऊर्जा को पुनर्प्राप्त किया जाता है, किन्तु प्रतिरोधों में ऊष्मा के रूप में तुरंत नष्ट हो जाता है। इस प्रकार वाहन की समग्र दक्षता में सुधार के अतिरिक्त, पुनर्जनन ब्रेकिंग सिस्टम के क्षमता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकता है क्योंकि यांत्रिक भाग शीघ्रता से व्यर्थ नहीं होते है।

सामान्य सिद्धांत
रीजेनरेटिव ब्रेक के सबसे सामान्य रूप में विद्युत जनरेटर के रूप में विद्युत मोटर कार्य करना सम्मिलित है। विद्युत रेल परिवहन में, उत्पन्न विद्युत् को रेलवे विद्युतीकरण प्रणाली में पुनः फीड किया जाता है। बैटरी इलेक्ट्रिक वाहन और हाइब्रिड वाहनों में, ऊर्जा रासायनिक रूप से इलेक्ट्रिक बैटरी में, विद्युत रूप से कैपेसिटर के बैंक में, या यांत्रिक रूप से घूर्णन फ्लाईव्हील ऊर्जा संग्रहण में संग्रहीत होती है। इस प्रकार हाइड्रोलिक हाइब्रिड वाहन संपीड़ित वायु ऊर्जा संग्रहण के रूप में ऊर्जा को संग्रहित करने के लिए हाइड्रोलिक मोटर्स का उपयोग करते हैं। हाइड्रोजन ईंधन सेल संचालित वाहन में, मोटर द्वारा उत्पन्न विद्युत ऊर्जा को बैटरी और हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहनों के समान बैटरी में रासायनिक रूप से संग्रहीत किया जाता है।

व्यावहारिक रीजेनरेटिव ब्रेकिंग
इस प्रकार रीजेनरेटिव ब्रेकिंग अपने आप में पर्याप्त नहीं है, क्योंकि यह किसी वाहन को सुरक्षित रूप से स्थिर करने या इसे आवश्यकतानुसार धीमा करने का एकमात्र साधन है, इसलिए इसे अन्य ब्रेकिंग सिस्टम जैसे कि घर्षण-आधारित ब्रेकिंग के साथ संयोजन में उपयोग किया जाना चाहिए।
 * रीजेनरेटिव ब्रेकिंग प्रभाव कम गति पर गिर जाता है और वर्तमान तकनीक के साथ वाहन को यथोचित रूप से पूरी तरह से रोक नहीं सकता है। चूंकि, शेवरले बोल्ट जैसी कुछ कारें वाहन को सम सतहों पर पूरी तरह से रोक सकती हैं, जब चालक वाहन की रीजेनरेटिव ब्रेकिंग दूरी को जानता है। इसे वन पेडल ड्राइविंग कहा जाता है।
 * वर्तमान रीजेनरेटिव ब्रेक स्थिर वाहन को स्थिर नहीं करते हैं; पार्किंग ब्रेक की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए वाहनों को पहाड़ियों से गिरने से रोकने के लिए उपयोग किया जाता है।
 * रीजेनरेटिव ब्रेकिंग वाले विभिन्न सड़क वाहनों में सभी पहियों पर ड्राइव मोटर नहीं होते हैं (जैसा कि दो-पहिया ड्राइव कार में होता है); रीजेनरेटिव ब्रेकिंग सामान्यतः केवल मोटर वाले पहियों पर प्रयुक्त होती है। सुरक्षा के लिए, सभी पहियों को ब्रेक लगाने की क्षमता की आवश्यकता होती है।
 * इस प्रकार उपलब्ध रीजेनरेटिव ब्रेकिंग प्रभाव सीमित है, और पर्याप्त गति में कमी के लिए, वाहन को रोकने के लिए, या वाहन को स्थिर रखने के लिए यांत्रिक ब्रेकिंग अभी भी आवश्यक है।

इस प्रकार रीजेनरेटिव और घर्षण ब्रेकिंग दोनों का उपयोग किया जाना चाहिए, आवश्यक कुल ब्रेकिंग का उत्पादन करने के लिए उन्हें नियंत्रित करने की आवश्यकता उत्पन्न करना है। जीएम जनरल मोटर्स ईवी1 या ईवी-1 ऐसा करने वाली पहली व्यावसायिक कार थी। 1997 और 1998 में इंजीनियरों अब्राहम फराग और लोरेन माजर्सिक को इस ब्रेक-बाय-वायर तकनीक के लिए दो पेटेंट प्रारंभ किए गए थे।

प्रारंभिक अनुप्रयोग सामान्यतः गंभीर सुरक्षा खतरे से ग्रस्त थे: रीजेनरेटिव ब्रेकिंग वाले विभिन्न प्रारंभिक इलेक्ट्रिक वाहनों में, एक ही नियंत्रक स्थिति का उपयोग शक्ति को प्रयुक्त करने और रीजेनरेटिव ब्रेक को प्रयुक्त करने के लिए किया जाता था, जिसमें भिन्न मैनुअल स्विच द्वारा कार्यों को परिवर्तित किया जाता था। इसके कारण विभिन्न गंभीर दुर्घटनाएँ हुईं, जब ड्राइवरों ने ब्रेक लगाने के उद्देश्य से गलती से गति बढ़ा दी थी, जैसे कि 1948 में वेडेंसविल, स्विट्जरलैंड में रेल दुर्घटनाओं की सूची (1930-49) 1948, जिसमें इक्कीस लोग मारे गए थे।

विद्युत ऊर्जा में रूपांतरण: जनरेटर के रूप में मोटर
इलेक्ट्रिक मोटर्स, जब रिवर्स में उपयोग किया जाता है, विद्युत जनरेटर के रूप में कार्य करता है और फिर यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। विद्युत मोटरों द्वारा संचालित वाहन रीजेनरेटिव ब्रेकिंग का उपयोग करते समय उन्हें जनरेटर के रूप में उपयोग करते हैं, पहियों से यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत भार में स्थानांतरित करके ब्रेक लगाते हैं।

इस प्रणाली के प्रारंभिक उदाहरण 1890 के दशक में पेरिस में लुइस एंटोनी क्राइगर द्वारा हॉर्स से खींचे जाने वाले कैब्रियोलेट (गाड़ी) का फ्रंट-व्हील ड्राइव रूपांतरण थे। क्राइगर इलेक्ट्रिक लैंडौलेट (कार) में रीजेनरेटिव ब्रेकिंग के लिए समानांतर वाइंडिंग्स (बिफिलर कॉइल) के दूसरे सेट के साथ प्रत्येक फ्रंट व्हील में ड्राइव मोटर थी। डब्ल्यूडब्ल्यू1 के समय रैनसम, सिम्स और जेफ़रीज़ द्वारा इंग्लैंड में प्रस्तुत किए गए ऑरवेल इलेक्ट्रिक ट्रक में रीजेनरेटिव ब्रेकिंग का उपयोग किया गया था जो ड्राइवर द्वारा स्विच किया गया था।

इंग्लैंड में, जॉन एस. रावोर्थ के ट्रैक्शन पेटेंट्स 1903-1908 द्वारा ट्रामवे ऑपरेटरों के लिए स्वत: रीजेनरेटिव नियंत्रण की प्रारंभ की गई थी, जो उन्हें आर्थिक और परिचालन लाभ प्रदान करता है। जैसा कि उनके बेटे साउथर्न रेलवे (यूके) अन्य इंजीनियरों द्वारा कुछ विस्तार से बताया गया है। इनमें डेवोनपोर्ट (1903), रॉटेनस्टॉल कॉर्पोरेशन ट्रामवेज़, बर्मिंघम कॉर्पोरेशन ट्रामवेज़, क्रिस्टल पैलेस-क्रॉयडन (1906) और विभिन्न अन्य ट्रामवे सिस्टम सम्मिलित थे। कारों की गति को धीमा करना या उतरते प्रवणता पर नियंत्रण में रखना, मोटरों ने जनरेटर के रूप में कार्य किया और वाहनों को ब्रेक लगा दिया गया था। ट्राम कारों में व्हील ब्रेक और ट्रैक स्लिपर ब्रेक भी होते थे जो इलेक्ट्रिक ब्रेकिंग सिस्टम के विफल होने पर ट्राम को रोक सकते थे। विभिन्न स्थितियों में ट्राम कार मोटर्स श्रृंखला हानि के अतिरिक्त शंट हानि थे, और क्रिस्टल पैलेस लाइन पर सिस्टम श्रृंखला-समानांतर नियंत्रकों का उपयोग करते थे। रॉटेनस्टॉल में गंभीर दुर्घटना के पश्चात्, 1911 में इस प्रकार के कर्षण पर प्रतिबंध लगाया गया था; रीजेनरेटिव ब्रेकिंग सिस्टम को बीस साल पश्चात् पुनः प्रारंभ किया गया था।

रीजेनरेटिव ब्रेकिंग विभिन्न दशकों से रेलवे पर व्यापक उपयोग में है। बाकू-त्बिलिसी-बटुमी रेलवे (ट्रांसकाकेशस रेलवे या जॉर्जियाई रेलवे) ने 1930 के दशक की प्रारंभ में रीजेनरेटिव ब्रेकिंग का उपयोग करना प्रारंभ कर दिया था। यह विशेष रूप से खड़ी और खतरनाक सुरमी निकट पर प्रभावी था। स्कैंडिनेविया में किरुना से नारविक विद्युतीकृत रेलवे, जिसे स्वीडिश पक्ष में मलमबानन और नॉर्वेजियन पर ओफ़ोटेन लाइन के रूप में जाना जाता है, स्वीडन के उत्तर में, किरुना में खानों से नारविक के पोर्ट तक नीचे की ओर जाने वाले मार्ग पर लौह अयस्क की ढुलाई करता है। नॉर्वे में आज तक नारविक के रास्ते में रेल कारें हजारों टन लौह अयस्क से भरी हुई हैं, और यह ट्रेनें 750 न्यूटन (बल) की अधिकतम पुनरावर्ती ब्रेकिंग बल के साथ रीजेनरेटिव ब्रेकिंग द्वारा बड़ी मात्रा में विद्युत् उत्पन्न करती हैं। राष्ट्रीय सीमा पर रिक्सग्रैनसेन से नारविक पोर्ट तक, ट्रेनें वह पुन: उत्पन्न होने वाली शक्ति का केवल पांचवां भाग उपयोग करते हैं। पुनर्जीवित ऊर्जा खाली ट्रेनों को राष्ट्रीय सीमा तक पुनः लाने के लिए पर्याप्त है। रेलवे से कोई भी अतिरिक्त ऊर्जा क्षेत्र में घरों और व्यवसायों की आपूर्ति के लिए पावर ग्रिड में पंप की जाती है, और रेलवे विद्युत् का शुद्ध जनरेटर है।

प्रारंभिक प्रयोगों के पश्चात् से इलेक्ट्रिक कारों ने रीजेनरेटिव ब्रेकिंग का उपयोग किया था, किन्तु यह अधिकांशतः समष्टि स्थिति था जहां चालक को इसका उपयोग करने के लिए विभिन्न परिचालन मोड के मध्य स्विच फ्लिप करना पड़ता था। बेकर मोटर वाहन और ओवेन मैग्नेटिक प्रारंभिक उदाहरण थे, जो अपने विद्युत प्रणाली के भाग के रूप में महंगे ब्लैक बॉक्स या ड्रम स्विच द्वारा नियंत्रित विभिन्न स्विच और मोड का उपयोग करते थे। यह, क्राइगर डिज़ाइन की तरह, व्यावहारिक रूप से केवल यात्रा के डाउनहिल भागों पर उपयोग किए जा सकते थे, और उन्हें मैन्युअल रूप से लगे रहना पड़ता था।

इलेक्ट्रॉनिक्स में सुधार ने इस प्रक्रिया को पूरी तरह से स्वचालित होने की अनुमति दी थी, जिसकी प्रारंभ 1967 की एएमसी एमिट्रॉन प्रायोगिक इलेक्ट्रिक कार से हुई थी। गुल्टन इंडस्ट्रीज द्वारा डिज़ाइन किया गया था जब ब्रेक पैडल लगाया गया तो मोटर कंट्रोलर ने स्वचालित रूप से बैटरी चार्ज करना प्रारंभ कर दिया गया था। विभिन्न आधुनिक हाइब्रिड और इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी पैक की सीमा का विस्तार करने के लिए इस तकनीक का उपयोग करते हैं, विशेष रूप से एसी ड्राइव ट्रेन का उपयोग करने वाले (अधिकतर पुराने डिजाइन डीसी पावर का उपयोग करते हैं)।

पुनर्जीवित ऊर्जा को स्टोर करने के लिए एसी/डीसी रेक्टीफायर और बहुत बड़े कैपेसिटर का उपयोग किया जा सकता है, बैटरी के अतिरिक्त संधारित्र का उपयोग ऊर्जा के अधिक तीव्र चरम संग्रहण और उच्च वोल्टेज पर अनुमति देता है। इस प्रणाली का उपयोग कुछ वर्तमान (2018) सड़क कारों में करती है, जहाँ इसे i-एलूप ब्रांड किया गया है।

विद्युत रेलमार्ग
1886 में फ्रैंक जे. स्प्रेग द्वारा स्थापित स्प्राग इलेक्ट्रिक रेलवे एंड मोटर कंपनी ने दो महत्वपूर्ण आविष्कार किए थे: स्थिर ब्रश के साथ स्थिर-गति, गैर-स्पार्किंग मोटर, और रीजेनरेटिव ब्रेकिंग है।

इस प्रकार ब्रेक लगाने के समय, कर्षण मोटर कनेक्शन को विद्युत जनरेटर में परिवर्तन के लिए परिवर्तित कर दिया जाता है। मोटर क्षेत्र मुख्य कर्षण जनरेटर (एमजी) से जुड़े होते हैं और मोटर आर्मेचर लोड से जुड़े होते हैं। एमजी अब मोटर क्षेत्रों को उत्तेजित करता है। रोलिंग लोकोमोटिव या मल्टीपल यूनिट व्हील्स मोटर आर्मेचर को चालू करते हैं, और मोटर्स जनरेटर के रूप में कार्य करते हैं, या तो ऑनबोर्ड रेसिस्टर्स (डायनेमिक ब्रेकिंग) के माध्यम से उत्पन्न करंट भेजते हैं या आपूर्ति (रीजेनेरेटिव ब्रेकिंग) में पुनः भेजते हैं। विद्युत-वायवीय घर्षण ब्रेक की तुलना में, ट्रैक्शन मोटर्स के साथ ब्रेकिंग को तेजी से विनियमित किया जा सकता है, जिससे व्हील स्लाइड सुरक्षा के प्रदर्शन में सुधार होता है।

यात्रा की दी गई दिशा के लिए, ब्रेकिंग के समय मोटर आर्मेचर के माध्यम से धारा प्रवाह मोटरिंग के समय विपरीत होती है। इसलिए, मोटर रोलिंग दिशा से विपरीत दिशा में टोक़ लगाती है।

ब्रेकिंग का प्रयास फील्ड वाइंडिंग की चुंबकीय शक्ति के उत्पाद के समानुपाती होता है, जो आर्मेचर वाइंडिंग से गुणा होता है।

इस प्रकार 17% की बचत, और घर्षण ब्रेकिंग घटकों पर कम घिसाव, ब्रिटिश रेल क्लास 390s के लिए प्रमाणित किया जाता है। दिल्ली मेट्रो ने कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा कम की 2004 और 2007 के मध्य रीजेनरेटिव ब्रेकिंग सिस्टम के उपयोग के माध्यम से 112,500 मेगावाट घंटे विद्युत् का पुन: उत्पादन करके लगभग 90,000 टन वातावरण में छोड़ा गया। यह उम्मीद की गई थी कि दिल्ली मेट्रो अपने उत्सर्जन को 100,000 टन से अधिक कम कर देगी। इस प्रकार  रीजेनरेटिव ब्रेकिंग के उपयोग के माध्यम से प्रति वर्ष बार इसका चरण II पूरा हो गया था।

रीजेनरेटिव ब्रेकिंग द्वारा उत्पन्न विद्युत् को ट्रैक्शन विद्युत् आपूर्ति में पुनः फीड किया जा सकता है; या तो उस समय नेटवर्क पर अन्य विद्युत मांग के विरुद्ध ऑफसेट, हेड एंड पावर लोड के लिए उपयोग किया जाता है, या पश्चात् में उपयोग के लिए काइनेटिक ट्रैक्शन सिस्टम में संग्रहीत किया जाता है।

रीजेनरेटिव ब्रेकिंग के रूप में वर्णित रूप का उपयोग लंदन अंडरग्राउंड के कुछ भागो में किया जाता है, जो स्टेशनों से ऊपर और नीचे जाने वाली छोटी ढलानों के द्वारा प्राप्त किया जाता है। ट्रेन चढ़ाई से धीमी हो जाती है, और फिर ढलान छोड़ देती है, इसलिए गतिज ऊर्जा स्टेशन में गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। यह सामान्यतः नेटवर्क के गहरे सुरंग खंडों पर पाया जाता है और सामान्यतः मेट्रोपॉलिटन और जिला लाइनों के सुरंग कट-एंड-कवर अनुभागों पर पृथ्वी से ऊपर नहीं होता है।

गतिशील और रीजेनरेटिव ब्रेक की तुलना
विद्युत कर्षण प्रणालियों पर गतिशील ब्रेक (ब्रिटिश अंग्रेजी में रियोस्टैटिक ब्रेक) के रूप में वर्णित किया गया है, रीजेनरेटिव ब्रेक के विपरीत, प्रतिरोधों के बड़े बैंकों के माध्यम से वर्तमान को पारित करके, इसका उपयोग करने के अतिरिक्त ऊष्मा के रूप में विद्युत ऊर्जा को नष्ट कर देता है। डायनेमिक ब्रेक का उपयोग करने वाले वाहनों में फोर्कलिफ्ट ट्रक, डीजल-इलेक्ट्रिक ट्रांसमिशन या डीजल-इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव और ट्राम सम्मिलित हैं। इस ऊष्मा का उपयोग वाहन के इंटीरियर को गर्म करने के लिए किया जा सकता है, या बाहरी रूप से बड़े रेडिएटर जैसे काउल्स द्वारा प्रतिरोधी बैंकों को रखने के लिए किया जा सकता है।

जनरल इलेक्ट्रिक के प्रायोगिक 1936 जीई स्टीम टर्बाइन लोकोमोटिव में सही पुनर्जनन था। अधिकांश गतिशील ब्रेक में एयर कूलिंग का उपयोग करने के विपरीत, इन दो लोकोमोटिव ने प्रतिरोधक पैक्स पर भाप के जल को चलाया था। इस ऊर्जा ने जल को गर्म रखने के लिए सामान्य रूप से जलाए जाने वाले तेल को विस्थापित कर दिया था, और इस प्रकार ऊर्जा को पुनः प्राप्त किया जिसका उपयोग फिर से तेज करने के लिए किया जा सकता था।

गतिशील ब्रेक की तुलना में रीजेनरेटिव ब्रेक का मुख्य हानि आपूर्ति विशेषताओं और लाइनों की बढ़ी हुई रखरखाव निवेश के साथ उत्पन्न वर्तमान से निकटता से मेल खाने की आवश्यकता है। डीसी आपूर्ति के साथ, यह आवश्यक है कि वोल्टेज को सूक्ष्मता से नियंत्रित किया जाए। एसी विद्युत् की आपूर्ति और फ्रीक्वेंसी कन्वर्टर अग्रणी मिरो ज़ोरिक और उनके पहले एसी पावर इलेक्ट्रॉनिक्स ने भी एसी आपूर्ति के साथ इसे संभव बनाया है। आपूर्ति आवृत्ति का भी मिलान किया जाना चाहिए (यह मुख्य रूप से लोकोमोटिव पर प्रयुक्त होता है जहां एसी आपूर्ति डीसी मोटर्स के लिए सुधारक है)।

ऐसे क्षेत्रों में जहां वाहन चलाने के लिए असंबंधित शक्ति की निरंतर आवश्यकता होती है, जैसे कि इलेक्ट्रिक ट्रेन ऊष्मा या एयर कंडीशनिंग, इस लोड आवश्यकता को आधुनिक वैरिएबल-आवृत्ति ड्राइव के माध्यम से पुनर्प्राप्त ऊर्जा के लिए सिंक के रूप में उपयोग किया जा सकता है। यह विधि उत्तर अमेरिकी यात्री रेलमार्गों के साथ लोकप्रिय हो गई है, जहां हेड एंड पावर लोड सामान्यतः 500 kW वर्ष समय के क्षेत्र में होता है। इस तरह से एचईपी लोड का उपयोग करने से एएलपी-46 और एसीएस-64 जैसे वर्तमान के इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव डिजाइनों को डायनेमिक ब्रेक रेसिस्टर ग्रिड के उपयोग को खत्म करने के लिए प्रेरित किया गया है और स्व-संचालित वाहनों को अनुमति देने वाली विद्युत् आपूर्ति को समायोजित करने के लिए किसी भी बाहरी विद्युत् के मूलभूत प्रारूप की आवश्यकता को भी समाप्त कर दिया गया है। रीजेनरेटिव ब्रेकिंग को भी नियोजित करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है।

बहुत कम संख्या में स्टीप ग्रेड रेलवे ने थ्री-फेज या 3-फेज पावर सप्लाई और इंडक्शन मोटर्स का उपयोग किया है। इसका परिणाम सभी ट्रेनों के लिए लगभग स्थिर गति के रूप में होता है, क्योंकि ड्राइविंग और ब्रेकिंग दोनों समय मोटर आपूर्ति आवृत्ति के साथ घूमते हैं।

काइनेटिक एनर्जी रिकवरी सिस्टम
काइनेटिक एनर्जी रिकवरी सिस्टम (केर्स) का उपयोग मोटर स्पोर्ट फ़ॉर्मूला वन के 2009 फ़ॉर्मूला वन वर्ल्ड चैंपियनशिप के लिए किया गया था, और सड़क वाहनों के लिए विकास के अधीन हैं। केर्स को 2010 फॉर्मूला वन वर्ल्ड चैंपियनशिप के लिए छोड़ दिया गया था, किन्तु 2011 फॉर्मूला वन वर्ल्ड चैंपियनशिप के लिए फिर से प्रस्तुत किया गया था। 2013 फ़ॉर्मूला वन वर्ल्ड चैम्पियनशिप तक, सभी टीमें केर्स का उपयोग कर रही थीं और 2013 सीज़न के लिए मारुसिया F1 का उपयोग प्रारंभ हो गया था। मुख्य कारणों में से है कि सभी कारें तुरंत केर्स का उपयोग नहीं करती हैं क्योंकि यह कार के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को उठाती है, और कार को संतुलित करने के लिए उपलब्ध गिट्टी के वजन को कम करती है जिससे मुड़ते समय यह अधिक अनुमानित होते है। एफआईए नियम सिस्टम के शोषण को भी सीमित करते हैं। फ्लाईव्हील ऊर्जा संग्रहण का उपयोग करके वाहन की गतिज ऊर्जा को स्थानांतरित करने की अवधारणा को 1950 के दशक में भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन द्वारा पोस्ट किया गया था। और ज़ायटेक, फ्लाईब्रिड, जैसी प्रणालियों में इसका उदाहरण है। टोर्ट्रैक और एक्सट्रैक एफ1 में प्रयोग किया जाता है। डिफरेंशियल (मैकेनिकल डिवाइस) आधारित सिस्टम भी उपस्थित हैं जैसे कैम्ब्रिज पैसेंजर / कमर्शियल व्हीकल काइनेटिक एनर्जी रिकवरी सिस्टम (सीपीसी-केर्स) का भी उपयोग किया जाता है।

इस प्रकार एक्स्ट्राक और फ्लाईब्रिड दोनों ही टोरोट्रैक की प्रौद्योगिकियों के लाइसेंस हैं, जो सतत वैरिएबल संचरण (सीवीटी) को सम्मिलित करते हुए छोटे और परिष्कृत सहायक गियरबॉक्स का उपयोग करते हैं। सीपीसी-केर्स समान है क्योंकि यह ड्राइवलाइन असेंबली का भी भाग है। चूंकि, फ्लाईव्हील सहित पूरा तंत्र पूरी तरह से वाहन के हब (ड्रम ब्रेक की तरह दिखने वाला) में बैठता है। सीपीसी-केर्स में, डिफरेंशियल सीवीटी का स्थान लेता है और फ्लाईव्हील, ड्राइव व्हील और रोड व्हील के मध्य टॉर्क ट्रांसफर करता है।

इतिहास
इस प्रकार प्रकट होने वाली इन प्रणालियों में से पहली फ्लाईब्रिड थी। इस प्रणाली का वजन 24 किलोग्राम है और आंतरिक हानि की अनुमति देने के पश्चात् इसकी ऊर्जा क्षमता 400 kJ है। की अधिकतम शक्ति वृद्धि 60 kW 6.67 सेकंड के लिए उपलब्ध है। 240 मिमी व्यास वाले फ्लाईव्हील का वजन 5.0 किलोग्राम है और यह 64,500 आरपीएम तक घूमता है। अधिकतम टॉर्क 18 Nm (13.3 ftlbs) है। प्रणाली में 13 लीटर की मात्रा होती है।

फॉर्मूला वन
इस प्रकार फ़ॉर्मूला वन ने कहा है कि वे विश्व की पर्यावरणीय चुनौतियों के उत्तरदायित्वपूर्ण समाधानों का समर्थन करते हैं, और फ़ेडरेशन इंटरनेशनेल डी ल'ऑटोमोबाइल ने इसके 60 kW उपयोग की अनुमति दी थी 2009 फॉर्मूला वन सीज़न के नियमों में केर्स टीमों ने 2008 में प्रणालियों का परीक्षण प्रारंभ किया था: ऊर्जा या तो यांत्रिक ऊर्जा (फ्लाईव्हील में) या विद्युत ऊर्जा (बैटरी या सुपरकैपेसिटर के रूप में) के रूप में संग्रहीत की जा सकती है। इसमें केईआरएस सिस्टम के परीक्षण के समय दो सामान्य घटनाओं की सूचना मिली थी पहली घटना तब हुई जब रेड बुल रेसिंग टीम ने जुलाई में पहली बार अपनी केर्स बैटरी का परीक्षण किया था: यह व्यर्थ हो गई और आग लगने का डर उत्पन्न हो गया जिसके कारण टीम के कारखाने को खाली कर दिया गया था। दूसरा सप्ताह से भी कम समय के पश्चात् था जब सॉबर मोटरस्पोर्ट मैकेनिक को सर्किटो डी जेरेज़ में परीक्षण के समय क्रिश्चियन क्लेन की केर्स-सुसज्जित कार को स्पर्श करने पर विद्युत् का झटका लगा था।

इस प्रकार 2009 सीज़न में केर्स की प्रारंभ के साथ, चार टीमों ने सीज़न में किसी बिंदु पर इसका उपयोग किया था: स्कुडेरिया फेरारी, रेनॉल्ट F1, सॉबर मोटरस्पोर्ट, और मैकलारेन सीज़न के समय, रेनॉल्ट और बीएमडब्ल्यू ने सिस्टम का उपयोग करना बंद कर दिया था। जब लुईस हैमिल्टन ने 26 जुलाई 2009 को 2009 हंगेरियन ग्रांड प्रिक्स जीता तब मैकलारेन केर्स सुसज्जित कार का उपयोग करके एफ1 जीपी जीतने वाली पहली टीम बन गई थी। उनकी दूसरी केर्स सुसज्जित कार पांचवें स्थान पर रही है। निम्नलिखित रेस में, लुईस हैमिल्टन केर्स कार के साथ पोल पोजीशन लेने वाले पहले ड्राइवर बने, उनकी टीम के साथी हिक्की कोवलैनेन दूसरे स्थान पर रहे थे। यह सभी केर्स फ्रंट रो का पहला उदाहरण भी था। 30 अगस्त 2009 को किमि राइकोनेन ने अपनी केर्स सुसज्जित फेरारी के साथ बेल्जियम ग्रांड प्रिक्स जीता था। यह पहली बार था जब केर्स ने रेस की जीत में सीधे योगदान दिया था, दूसरे स्थान पर रहे जियानकार्लो फिस्चिल्ला ने वास्तव में प्रमाणित किया कि मैं किमी से तेज था। वह मुझे केवल प्रारंभ में केर्स के कारण ले गया था।

चूंकि केर्स अभी भी 2010 सीज़न में फ़ॉर्मूला 1 में वैध था, किन्तु सभी टीमें इसका उपयोग नहीं करने पर सहमत हुई थीं। 2011 F1 सीज़न के लिए नए नियम, जिसने कार और ड्राइवर की न्यूनतम वजन सीमा को 20 किग्रा से बढ़ाकर 640 किग्रा कर दिया था, फोटा टीमों के साथ केर्स उपकरणों के बार फिर उपयोग के लिए सहमत होने का कारण था कि केर्स 2011 सीज़न के लिए पुनः आ गया था। यह अभी भी वैकल्पिक है जैसा कि 2009 सीज़न में था; 2011 सीज़न में 3 टीमें इसका उपयोग नहीं करने के लिए चुनी गईं थी। 2012 फॉर्मूला वन वर्ल्ड चैम्पियनशिप के लिए, केवल मारुसिया और एचआरटी फॉर्मूला 1 टीम ने केईआरएस के बिना रेस लगाई, और 2013 तक, एचआरटी की वापसी के साथ, ग्रिड पर सभी 11 टीमें केईआरएस चला रही थीं।

2014 फ़ॉर्मूला वन वर्ल्ड चैंपियनशिप में, एमजीयू-के (केर्स और ईआरएस सिस्टम का भाग जिसमें टर्बोचार्जर वेस्ट हीट रिकवरी यूनिट सिस्टम भी सम्मिलित है) का पावर आउटपुट 60 kW से बढ़ाकर 120 kW कर दिया गया था और यह था प्रति लैप 2 मेगा-जूल पुनर्प्राप्त करने की अनुमति दी गई। यह 2.4-लीटर V8 इंजन से 1.6-लीटर V6 इंजन में गेम की चाल को संतुलित करने के लिए था। ब्रेक-बाय-वायर सिस्टम की विफल-सुरक्षित सेटिंग्स जो अब केईआरएस को पूरक करती हैं, 2014 जापानी ग्रैंड प्रिक्स में जूल्स बियांची एफआईए प्रतिक्रिया और जांच की घातक दुर्घटना में योगदान कारक के रूप में जांच के अनुसार आई थीं।

ऑटोपार्ट निर्माता
रॉबर्ट बॉश जीएमबीएच मोटरस्पोर्ट सर्विस मोटर रेसिंग में उपयोग के लिए केर्स विकसित कर रही है। हाइब्रिड और इंजन कार्यों के लिए इन विद्युत् संग्रहण प्रणालियों में स्केलेबल क्षमता वाली लिथियम-आयन बैटरी या फ्लाईव्हील, चार से आठ किलोग्राम इलेक्ट्रिक मोटर (60 kW अधिकतम विद्युत् स्तर के साथ) सम्मिलित हैं। साथ ही विद्युत् और बैटरी प्रबंधन के लिए केर्स नियंत्रक बॉश वाणिज्यिक और लाइट-ड्यूटी अनुप्रयोगों के लिए इलेक्ट्रिक हाइब्रिड सिस्टम की श्रृंखला भी प्रदान करता है।

कार निर्माता
होंडा सहित वाहन निर्माता केर्स सिस्टम का परीक्षण कर रहे हैं। 2008 1000 किमी सिल्वरस्टोन|2008 1,000 किमी सिल्वरस्टोन पर, प्यूज़ो स्पोर्ट ने प्यूज़ो 908 एचडीआई एफएपी का अनावरण किया था, जो केईआरएस के साथ डीजल 908 का हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन संस्करण है। प्यूज़ो ने 2009 ले मैंस सीरीज़ सीज़न में कार का प्रचार करने की योजना बनाई थी, चूंकि यह चैंपियनशिप अंक हासिल करने में सक्षम नहीं थी। प्यूज़ो हाइब्रिड एयर नामक कंप्रेस्ड एयर रीजनरेटिव ब्रेकिंग पावरट्रेन की भी योजना बना रहा है।

मैकलेरन ने सितंबर 2008 में 2009 एफ1 सीज़न की तैयारी के लिए जेरेज़ टेस्ट ट्रैक पर अपने केईआरएस का परीक्षण प्रारंभ किया था, चूंकि उस समय यह अभी तक ज्ञात नहीं था कि वे विद्युत या यांत्रिक प्रणाली का संचालन करेंगे या नहीं। नवंबर 2008 में यह घोषणा की गई थी कि फ्रीस्केल सेमीकंडक्टर 2010 के पश्चात् से मैकलेरन की फॉर्मूला वन कार के लिए अपने केर्स को और विकसित करने के लिए मैकलेरन इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम्स के साथ सहयोग करेगा। दोनों पक्षों का मानना ​​था कि यह सहयोग मैकलेरन के केईआरएस सिस्टम में सुधार करेगा और सिस्टम को सड़क कार प्रौद्योगिकी में फ़िल्टर करने में सहायता करेगा।

टोयोटा ने टोयोटा सुप्रा एचवी-आर हाइब्रिड रेस कार पर पुनर्जनन के लिए इलेक्ट्रिक डबल-लेयर कैपेसिटर का उपयोग किया है जिसने जुलाई 2007 में टोकाची 24 घंटे की रेस जीती थी।

बीएमडब्लू (बीएमडब्ल्यू) ने अपनी E90 3 सीरीज़ के साथ-साथ एफिशिएंट डायनेमिक्स मोनिकर के अनुसार F25 5 सीरीज़ जैसे वर्तमान मॉडलों में रीजेनरेटिव ब्रेकिंग का उपयोग किया है। वोक्सवैगन के निकट वोक्सवैगन गोल्फ Mk7 और Mk7 गोल्फ एस्टेट / वैगन मॉडल जैसे मॉडल, सीट, स्कोडा ऑटो और ऑडी जैसे अन्य वीडब्ल्यू समूह ब्रांडों में ब्लूमोशन ब्रांड के अनुसार रीजेनरेटिव ब्रेकिंग तकनीकें हैं।

मोटरसाइकिल
केटीएम रेसिंग मालिक हैराल्ड बार्टोल ने खुलासा किया है कि 2008 के सीज़न-एंडिंग 125 सीसी वालेंसियन कम्युनिटी मोटरसाइकिल ग्रैंड प्रिक्स के समय टोमोयोशी कोयामा की मोटरसाइकिल में लगे गुप्त काइनेटिक एनर्जी रिकवरी सिस्टम (केईआरएस) के साथ कारखाने में रेस लगाई गई थी। यह नियमों के विरुद्ध था, इसलिए पश्चात् में उन्हें ऐसा करने से प्रतिबंधित कर दिया गया था।

रेस
ऑटोमोबाइल क्लब डी ल'ऑएस्ट, वार्षिक 24 घंटे के ले मैंस कार्यक्रम और ले मैंस श्रृंखला के पीछे आयोजक, ले मैंस प्रोटोटाइप के लिए विशिष्ट नियमों का अध्ययन कर रहा था जो 2007 में गतिज ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली से सुसज्जित होगा। प्यूज़ो सिल्वरस्टोन में 2008 ऑटोस्पोर्ट 1000 km रेस में 908 HY के रूप में पूरी तरह से कार्य करने वाली एलएमपी1 कार का अनावरण करने वाली पहली निर्माता थी।

साइकिल
रीजेनरेटिव ब्रेकिंग गैर-इलेक्ट्रिक साइकिल पर भी संभव है। इस प्रकार यूनाइटेड स्टेट्स एनवायरनमेंटल प्रोटेक्शन एजेंसी, मिशिगन विश्वविद्यालय के छात्रों के साथ कार्य करते हुए, हाइड्रोलिक रीजेनरेटिव ब्रेक लॉन्च असिस्ट (आरबीएलए) विकसित किया था। यह डायरेक्ट-ड्राइव हब मोटर्स के साथ इलेक्ट्रिक साइकिल पर उपलब्ध है।

कार
विभिन्न हाइब्रिड इलेक्ट्रिक और पूरी तरह से इलेक्ट्रिक वाहन घर्षण ब्रेकिंग के साथ रीजेनरेटिव ब्रेकिंग का उपयोग करते हैं, पहली बार अमेरिका में 1967 एएमसी एमिट्रॉन इलेक्ट्रिक कॉन्सेप्ट कार द्वारा उपयोग किया गया था। इस प्रकार रीजेनरेटिव ब्रेकिंग सिस्टम ड्राइवरों के लिए पारंपरिक ब्रेक फ़ंक्शन का पूरी तरह से अनुकरण करने में सक्षम नहीं हैं, किन्तु निरंतर प्रगति हो रही है। अंशांकन यह निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है कि ऊर्जा कब पुनर्जीवित होगी और जब वाहन को धीमा करने के लिए घर्षण ब्रेकिंग का उपयोग किया जाता है, जिससे चालक को ब्रेकिंग क्रिया को अनुभव करने के विधि को प्रभावित करता है।

केर्स फ्लाईव्हील
फ्लाईव्हील की ऊर्जा को इस सामान्य ऊर्जा समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है, यह मानते हुए कि फ्लाईव्हील प्रणाली है:
 * $$ E_\text{in}-E_\text{out}= \Delta E_\text{system}$$

जहाँ पर
 * $$E_\text{in}$$ फ्लाईव्हील में ऊर्जा है।
 * $$E_\text{out}$$ फ्लाईव्हील से निकलने वाली ऊर्जा है।
 * $$\Delta E_\text{system}$$ फ्लाईव्हील की ऊर्जा में परिवर्तन है।

एक धारणा बनाई जाती है कि ब्रेक लगाने के समय स्थितिज ऊर्जा, फ्लाईव्हील की एन्थैल्पी, फ्लाईव्हील के दबाव या आयतन में कोई परिवर्तन नहीं होता है, इसलिए केवल गतिज ऊर्जा पर विचार किया जाएगा। जैसे ही कार ब्रेक लगाती है, फ्लाईव्हील से कोई ऊर्जा नहीं फैलती है, और फ्लाईव्हील में एकमात्र ऊर्जा कार की प्रारंभिक गतिज ऊर्जा होती है। समीकरण को सरल बनाया जा सकता है:
 * $$\frac{mv^2} {2} = \Delta E_\text{fly}$$

जहाँ पर
 * $$m$$ कार का द्रव्यमान है।
 * $$v$$ ब्रेक लगाने से ठीक पहले कार का प्रारंभिक वेग है।

इस प्रकार फ्लाईव्हील कार की प्रारंभिक गतिज ऊर्जा का प्रतिशत एकत्र करता है, और इस प्रतिशत को निम्न $$\eta_\text{fly}$$ द्वारा प्रदर्शित किया जा सकता है फ्लाईव्हील ऊर्जा को घूर्णी गतिज ऊर्जा के रूप में संग्रहीत करता है। क्योंकि ऊर्जा को गतिज ऊर्जा के रूप में रखा जाता है और किसी अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित नहीं किया जाता है, यह प्रक्रिया कुशल होती है। चूंकि, फ्लाईव्हील केवल इतनी ऊर्जा संग्रहीत कर सकता है, और यह इसकी अधिकतम मात्रा में घूर्णी गतिज ऊर्जा द्वारा सीमित है। इस प्रकार यह फ्लाईव्हील की जड़ता और उसके कोणीय वेग के आधार पर निर्धारित किया जाता है। जैसे ही कार बेकार बैठती है, समय के साथ थोड़ी घूर्णी गतिज ऊर्जा लुप्त हो जाती है, इसलिए फ्लाईव्हील में ऊर्जा की प्रारंभिक मात्रा को फ्लाईव्हील द्वारा वितरित ऊर्जा की अंतिम मात्रा के बराबर माना जा सकता है। फ्लाईव्हील द्वारा वितरित गतिज ऊर्जा की मात्रा इसलिए है:


 * $$KE_\text{fly}=\frac{\eta_\text{fly} mv^2} {2} $$

रीजेनरेटिव ब्रेक
रीजेनरेटिव ब्रेकिंग में यांत्रिक फ्लाईव्हील के समीकरण के समान ऊर्जा समीकरण है। रीजेनरेटिव ब्रेकिंग दो-चरणीय प्रक्रिया है जिसमें मोटर/जनरेटर और बैटरी सम्मिलित होती है। प्रारंभिक गतिज ऊर्जा को जनरेटर द्वारा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है और फिर बैटरी द्वारा रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। यह प्रक्रिया फ्लाईव्हील की तुलना में कम कुशल है। जनरेटर की दक्षता का प्रतिनिधित्व इस प्रकार किया जा सकता है:
 * $$ \eta_\text{gen}=\frac{W_\text{out}}{W_\text{in}}$$

जहाँ पर
 * $$W_\text{in}$$ जनरेटर में कार्य है।
 * $$W_\text{out}$$ जनरेटर द्वारा उत्पादित कार्य है।

जनरेटर में एकमात्र कार्य कार की प्रारंभिक गतिज ऊर्जा है और जनरेटर द्वारा उत्पादित एकमात्र कार्य विद्युत ऊर्जा है। जनरेटर द्वारा उत्पादित शक्ति को हल करने के लिए इस समीकरण को पुनर्व्यवस्थित करने से यह समीकरण मिलता है:
 * $$P_\text{gen}= \frac{\eta_\text{gen} mv^2}{2 \, \Delta t} $$

जहाँ पर
 * $$\Delta t$$ वह समय है जब कार ब्रेक लगाती है।
 * $$m$$ कार का द्रव्यमान है।
 * $$v$$ ब्रेक लगाने से ठीक पहले कार का प्रारंभिक वेग है।

बैटरी की दक्षता को इस प्रकार वर्णित किया जा सकता है:
 * $$ \eta_\text{batt}=\frac{P_\text{out}} {P_\text{in}} $$

जहाँ पर
 * $$P_\text{in}=P_\text{gen}$$
 * $$P_\text{out}=\frac{W_\text{out}}{\Delta t}$$

बैटरी का कार्य रीजेनरेटिव ब्रेक द्वारा उत्पादित ऊर्जा की मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है। इसके द्वारा प्रतिनिधित्व किया जा सकता है:
 * $$ W_\text{out}=\frac{\eta_\text{batt} \eta_\text{gen} mv^2}{2}$$

कारों में
फाइल: कारों में ऊर्जा का प्रवाह (हरे रंग में स्वस्थ होना) .pdf|thumb.

युनाइटेड स्टेट्स डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी (डीओई) द्वारा आरेख आंतरिक दहन इंजन वाली कारों को सिटी ड्राइविंग में सामान्यतः 13%, राजमार्ग स्थितियों में 20% की दक्षता के रूप में दिखाता है। उपयोगी मैकेनिक ऊर्जा के अनुपात में ब्रेक लगाना शहरों में 6/13 अर्थात 46% और मोटर पर 2/20 अर्थात 10% है।

डीओई बताता है कि इलेक्ट्रिक कारें ग्रिड से 77% से अधिक विद्युत ऊर्जा को पहियों पर विद्युत् में परिवर्तित करती हैं। इस प्रकार इलेक्ट्रिक नेटवर्क, हीटिंग और एयर कंडीशनिंग के कारण होने वाले हानि को ध्यान में रखते हुए, इलेक्ट्रिक वाहन की दक्षता लगभग 50% है, जीन-मार्क जानकोविसी के अनुसार (चूंकि समग्र रूपांतरण के लिए देखें सन्निहित ऊर्जा या ऊर्जा क्षेत्र में सन्निहित ऊर्जा)।

विद्युत मोटर दक्षता $$\eta_\text{eng}=0.5$$ पर और शहरों में ब्रेकिंग अनुपात $$p=0.46$$ और मोटर $$p=0.1$$ पर विचार करें

.

आइए हम $$\eta_\text{recup}$$ का परिचय दें जो ब्रेकिंग ऊर्जा का पुनर्प्राप्त अनुपात है। मान लो की $$\eta_\text{recup}=0.6$$.

इन परिस्थितियों में, $$E$$ विद्युत इंजन पर पहुंचने वाला ऊर्जा प्रवाह, $$E_\text{braking}$$ ब्रेकिंग के समय ऊर्जा प्रवाह विलुप्त हो गया और $$E_\text{recup}$$ पुनः प्राप्त ऊर्जा प्रवाह, समीकरणों के अनुसार संतुलन तक पहुँच जाता है

$$E_\text{braking}=(E + E_\text{recup}) \cdot \eta_\text{eng} \cdot p$$ और $$E_\text{recup}=\eta_\text{recup} \cdot E_\text{braking}$$ इस प्रकार $$E_\text{braking}=\frac {E \cdot \eta_\text{eng} \cdot p} {1-\eta_\text{eng} \cdot p \cdot \eta_\text{recup}}$$

इन परिस्थितियों में, $$E$$ विद्युत इंजन में आने वाला ऊर्जा प्रवाह है, $$E \cdot (1-\eta_\text{eng} \cdot p \cdot \eta_\text{recup})$$ ब्रेक लगाने के समय खो गई ऊर्जा प्रवाह और $$\eta_\text{eng} \cdot p \cdot \eta_\text{recup}$$ पुनर्प्राप्त ऊर्जा प्रवाह, समीकरणों के अनुसार एक संतुलन प्राप्त होता है

इलेक्ट्रिक मोटर और पहियों के मध्य दक्षता जितनी अधिक होगी, उतनी ही अधिक रिकवरी होगी।

ब्रेकिंग अनुपात जितना अधिक होगा, रिकवरी उतनी ही अधिक होगी।

मोटर पर यह अनुपात 3% होगा, और शहरों में यह 14% है।

यह भी देखें

 * काइनेटिक एनर्जी रिकवरी सिस्टम
 * ब्रेक (रेलवे)
 * विद्युत चुम्बकीय ब्रेक
 * रिजेनेरटिव (डिजाइन)
 * रिजेनेरटिव शॉक अब्सॉर्बेर
 * हाइब्रिड सिनर्जी ड्राइव
 * रैम एयर टर्बाइन
 * डायनेमिक ब्रेकिंग
 * विद्युत मोटर
 * सेल्फ-वाइंडिंग वाच
 * ब्रेक रन
 * विद्युत चुम्बकीय क्लच
 * एड़ी करंट ब्रेक