Istotne informacje o pompach ciepła w pojazdach elektrycznych
- Pompy ciepła w samochodach elektrycznych podnoszą efektywność ogrzewania, pobierając energię cieplną z zewnątrz do ogrzania wnętrza kabiny i akumulatora, co przekłada się na większy zasięg w chłodne dni.
- Wprowadzenie pomp ciepła do konstrukcji pojazdu elektrycznego podnosi koszt jego produkcji, jednak eksploatacja pojazdów wyposażonych w to rozwiązanie jest nadal bardziej ekonomiczna niż aut spalinowych.
- Konieczność instalacji pompy ciepła w samochodzie elektrycznym jest podyktowana przede wszystkim warunkami klimatycznymi, gdzie rejony z mroźnymi zimami odnoszą największe korzyści z tego rozwiązania.
Pompy ciepła znajdują zastosowanie w wielu obszarach – służą do ogrzewania domów, suszenia prania, a także montowane są w samochodach elektrycznych. W tych ostatnich jednak, montaż pompy ciepła bywa często opcjonalnym udogodnieniem. Jaką rolę pełni to urządzenie i czy warto w nie inwestować?
Czym jest pompa ciepła?
Choć nie każdy ma w swoim domu pompę ciepła, większość z nas korzysta z urządzenia działającego na podobnej zasadzie – lodówki. Lodówka wykorzystuje gazowy czynnik chłodniczy, który jest sprężany przez kompresor (pełniący rolę pompy). Sprężony gaz przepływa przez skraplacz, gdzie pod wpływem ciśnienia zamienia się w ciecz, oddając ciepło do otoczenia. Następnie ciecz trafia do parownika, gdzie powraca do stanu gazowego, pochłaniając ciepło. W przypadku lodówki, parownik odbiera ciepło z jej wnętrza.
Pompa ciepła wykorzystuje podobny schemat działania, ale z odmiennym efektem – do ogrzewania wykorzystuje się ciepło emitowane przez skraplacz.
Jak działa pompa ciepła w samochodzie elektrycznym?
Pompa ciepła w pojeździe elektrycznym zasysa powietrze z zewnątrz, przepuszczając je przez sprężarkę. Ciepło uzyskane w skraplaczu jest następnie kierowane do wnętrza kabiny pasażerskiej, gdzie ogrzewa powietrze. Alternatywnie, ciepło to może zostać wykorzystane do ogrzania akumulatora samochodu, który również nie toleruje niskich temperatur.
W przeciwieństwie do tego, pojazdy elektryczne nieposiadające pompy ciepła, korzystają zazwyczaj z ogrzewania rezystancyjnego. W tym procesie, przepływ prądu elektrycznego przez materiał o określonym oporze powoduje powstanie ciepła, dzięki zjawisku tarcia. Jest to efektywny sposób generowania ciepła, ponieważ cała energia elektryczna zamienia się w ciepło. Jednak, w kontekście efektywności, pompa ciepła, poprzez transfer ciepła z jednego miejsca do drugiego, jest w stanie dostarczyć więcej ciepła niż sama zużywa energii.
Pompa ciepła zwiększa zasięg zimowy
Źródło zdjęcia: Bertel King/MakeUseOf
Zimą, zasięg pojazdów elektrycznych ulega skróceniu. Warto zaznaczyć, że nie jest to zjawisko unikalne dla elektryków – samochody spalinowe również wykazują mniejszy zasięg w chłodniejsze dni. Jednakże, ze względu na powszechną dostępność stacji paliw i fakt, że większość aut spalinowych wyświetla jedynie orientacyjny poziom paliwa, spadek zasięgu bywa mniej odczuwalny dla kierowców. W przypadku samochodów elektrycznych, zmniejszenie zasięgu z letnich 400 km do zimowych 320 km jest bardziej widoczne i w połączeniu z potencjalnymi problemami z ładowaniem w miejscach publicznych, budzi obawy o zasięg.
Pompa ciepła minimalizuje straty zasięgu w okresie zimowym. Baterie litowe wykazują obniżoną efektywność w niskich temperaturach, przez co w cieplejszych miesiącach można pokonać większy dystans. Poprzez efektywne ogrzewanie kabiny i akumulatora, z mniejszym zużyciem energii, pompa ciepła pozwala zachować więcej energii na faktyczną jazdę. Dlatego wybierając model samochodu z pompą ciepła, zyskamy większy zasięg zimą, w porównaniu do wersji bez tej technologii.
Pompy ciepła generują dodatkowe koszty
Wyższa cena samochodów wyposażonych w pompy ciepła wynika z bardziej złożonej konstrukcji systemu. Zwiększona liczba komponentów przekłada się na wyższe koszty produkcji i potencjalną konieczność serwisowania większej liczby części (choć samochody elektryczne generalnie są tańsze w utrzymaniu niż pojazdy spalinowe).
Często, pompy ciepła instalowane są równolegle z, a nie zamiast, tradycyjnego ogrzewania rezystancyjnego. Dzięki temu, nawet w ekstremalnie niskich temperaturach, gdzie pompa ciepła może nie być wystarczająco efektywna, kierowca ma dostęp do alternatywnego źródła ogrzewania. Z perspektywy inżynieryjnej, pompa ciepła jest traktowana jako element wyposażenia opcjonalnego.
Czy samochód elektryczny potrzebuje pompy ciepła?
Decyzja o wyborze samochodu z pompą ciepła powinna być podyktowana przede wszystkim miejscem zamieszkania. W rejonach, gdzie występują obfite opady śniegu, posiadanie pojazdu z pompą ciepła jest zdecydowanie zalecane, nawet jeśli ogrzewanie rezystancyjne włącza się w wyjątkowo mroźne dni. Nawet w klimatach, gdzie zimy są łagodniejsze, ale wystarczająco chłodne, by nosić kurtkę, pompa ciepła jest rozwiązaniem wartym rozważenia.
Z drugiej strony, w rejonach, gdzie zimy są na tyle łagodne, że rzadko korzysta się z ogrzewania, korzyści z posiadania pompy ciepła mogą być minimalne. W takim przypadku, warto rozważyć oszczędność finansową, jeśli nasz model samochodu daje taką możliwość.