Toplinska crpka u električnom vozilu

Toplinska crpka u električnom vozilu sustav je grijanja kabine koji postojeću toplinu premješta u automobil umjesto da je stvara ni iz čega, i jedna je od najkorisnijih tehnologija upravljanja klimom u suvremenom električnom vozilu. Budući da električno vozilo nema vrući motor iz kojega bi crpilo otpadnu toplinu, rani su se električni automobili oslanjali na otporni grijač, u biti veliki električni element koji energiju baterije izravno pretvara u toplinu. Taj pristup funkcionira, ali je rasipan, a u hladno vrijeme može progutati znatan dio baterije i upravo onda kada su uvjeti već nepovoljni za automobil okrnjiti domet.

Toplinska crpka zaobilazi to rasipanje iskorištavajući isti termodinamički ciklus kakav nalazimo u kućnom hladnjaku ili klima-uređaju, samo pokrenut u smjeru grijanja. Rashladno sredstvo struji zatvorenim krugom; upija nisku toplinu iz vanjskog zraka, iz motora i energetske elektronike ili iz baterije, zatim se sabija kako bi mu se podigla temperatura, a tu koncentriranu toplinu otpušta u kabinu prije nego što se širi i započinje ciklus iznova. Bit je u tome da se struja troši samo na pogon kompresora i crpki, a ne na stvaranje same topline, koja se besplatno prikuplja iz okoline.

Upravo je zbog toga toplinska crpka mnogo učinkovitija od otpornog grijača. Dok otporni element u najboljem slučaju isporučuje jednu jedinicu topline na svaku jedinicu struje, toplinska crpka obično isporučuje dvije do tri jedinice topline po jedinici utrošene struje, ovisno o uvjetima. U praksi se to pretvara u zamjetno poboljšanje zimskog dometa i ukupne učinkovitosti, čime se često vraća znatan postotak dometa koji bi automobil s otpornim grijanjem izgubio u hladnom danu te se smanjuje energija potrošena na udobnost kabine tijekom hladnijih mjeseci.

Tehnologija ipak ima granice. Njezina prednost ovisi o tome da u okolini postoji toplina koju treba izvući, pa joj djelotvornost slabi kako temperatura pada; na ekstremnoj hladnoći, duboko ispod ništice, u vanjskom je zraku ostalo malo topline pa sustav dobiva manje, ponekad pozivajući u pomoć dopunsko otporno grijanje kako bi održao korak. Toplinska crpka k tome dodaje cijenu i složenost vozilu, zbog čega je neki proizvođači ugrađuju serijski, a drugi je nude kao opciju ili rezerviraju za više razine opreme.

U širem toplinskom sklopu toplinska crpka rijetko radi sama. Sve se češće integrira sa sustavom toplinskog upravljanja baterijom i s funkcijama predklimatizacije, dijeleći toplinu između baterije, motora i kabine tako da se otpadna toplina jedne komponente iskoristi drugdje. Kada je automobil priključen, predklimatizacija može zagrijati kabinu i bateriju iz mrežne struje prije polaska, a toplinska crpka taj postupak čini jeftinijim i bržim, surađujući s tim sustavima u zaštiti i učinkovitosti i stvarnog dometa po hladnoći.