Varmepumpe i elbil

En varmepumpe i en elbil er et opvarmningssystem til kabinen, der flytter eksisterende varme ind i bilen i stedet for at skabe den fra bunden, og det er en af de mest værdifulde teknologier til klimastyring i en moderne elbil. Fordi en elbil ikke har en varm motor at hente spildvarme fra, var de første elbiler afhængige af en modstandsvarmer, i bund og grund et stort elektrisk element, der omdanner batteriets energi direkte til varme. Den løsning virker, men er ødsel, og i koldt vejr kan den sluge en betydelig del af batteriet og skære rækkevidden ned netop, når forholdene allerede er imod bilen.

Varmepumpen omgår dette spild ved at udnytte det samme termodynamiske kredsløb, som findes i et køleskab eller et anlæg til luftkonditionering, blot kørt i opvarmningsretningen. Et kølemiddel cirkulerer i et lukket kredsløb; det optager lavtempereret varme fra den udvendige luft, fra motoren og effektelektronikken eller fra batteriet, komprimeres derefter for at hæve sin temperatur og afgiver den koncentrerede varme til kabinen, før det udvider sig og påbegynder kredsløbet igen. Pointen er, at elektriciteten kun bruges på at drive kompressoren og pumperne, ikke på at skabe selve varmen, som hentes gratis fra omgivelserne.

Derfor er en varmepumpe så meget mere effektiv end en modstandsvarmer. Hvor et modstandselement i bedste fald leverer én enhed varme for hver enhed elektricitet, leverer en varmepumpe typisk to til tre enheder varme pr. forbrugt enhed elektricitet, afhængigt af forholdene. I praksis betyder det en mærkbar forbedring af vinterrækkevidden og den samlede effektivitet, der ofte genvinder en betydelig andel af den rækkevidde, en modstandsopvarmet bil ville miste på en kold dag, og reducerer den energi, der bruges på komfort i kabinen gennem de køligere måneder.

Teknologien har dog sine grænser. Dens fordel afhænger af, at der er varme i omgivelserne at trække ud, så dens virkning aftager, efterhånden som temperaturen falder; i ekstrem kulde langt under frysepunktet er der kun lidt varme tilbage i den udvendige luft, og systemet vinder mindre, hvilket undertiden kræver supplerende modstandsvarme for at følge med. En varmepumpe tilføjer også omkostning og kompleksitet til bilen, og derfor monterer nogle producenter den som standard, mens andre tilbyder den som ekstraudstyr eller forbeholder den de dyrere udstyrsniveauer.

I det bredere termiske billede arbejder varmepumpen sjældent alene. Den integreres i stigende grad med batteriets termiske styringssystem og med forkonditioneringsfunktioner og deler varme mellem batteri, motor og kabine, så spildvarme fra én komponent bruges et andet sted. Når bilen er sat til opladning, kan forkonditioneringen varme kabinen og batteriet op ved hjælp af strøm fra nettet inden afgang, og en varmepumpe gør den proces billigere og hurtigere, idet den samarbejder med disse systemer om at beskytte både effektiviteten og rækkevidden i kulden.