Varmepumpe i elbil

En varmepumpe i elbil er et kupéoppvarmingssystem som flytter eksisterende varme inn i bilen i stedet for å lage den fra bunnen av, og den utgjør en av de mest verdifulle delene av klimaanleggsteknologien i en moderne elbil. Fordi en elbil ikke har noen varm motor å hente spillvarme fra, var tidlige elbiler avhengige av en motstandsvarmer, i bunn og grunn et stort elektrisk element som gjør batterienergi direkte om til varme. Den løsningen virker, men er sløsende, og i kulde kan den fortære en betydelig del av batteriet og kutte rekkevidden nettopp når forholdene allerede er ugunstige.

Varmepumpen unngår dette sløseriet ved å utnytte den samme termodynamiske syklusen som finnes i et kjøleskap eller et klimaanlegg, bare kjørt i oppvarmingsretningen. Et kuldemedium sirkuleres i en lukket krets; det tar opp lavgradig varme fra uteluften, fra motoren og krafteleektronikken eller fra batteriet, komprimeres deretter for å heve temperaturen, og avgir den konsentrerte varmen til kupeen før det ekspanderer og syklusen begynner på nytt. Poenget er at strømmen kun brukes på å drive kompressoren og pumpene, ikke på å lage selve varmen, som hentes gratis fra omgivelsene.

Det er derfor en varmepumpe er så mye mer effektiv enn en motstandsvarmer. Mens et motstandselement i beste fall leverer én enhet varme for hver enhet strøm, leverer en varmepumpe typisk to til tre enheter varme per enhet strøm den bruker, avhengig av forholdene. I praksis gir dette en merkbar forbedring av rekkevidde og effektivitet om vinteren, og gjenvinner ofte en betydelig andel av rekkevidden en motstandsvarmet bil ville mistet på en kald dag, samtidig som energibruken til kupékomfort reduseres gjennom de kaldere månedene.

Teknologien har sine begrensninger. Fordelen avhenger av at det finnes omgivelsesvarme å hente ut, slik at virkningen avtar etter hvert som temperaturen synker; i ekstrem kulde, godt under frysepunktet, er det lite varme igjen i uteluften, og systemet vinner mindre og må iblant ty til supplerende motstandsvarme for å henge med. En varmepumpe legger også til kostnad og kompleksitet til bilen, og det er derfor noen produsenter monterer den som standard, mens andre tilbyr den som ekstrautstyr eller forbeholder den de dyrere utstyrsnivåene.

I det større termiske bildet arbeider varmepumpen sjelden alene. Den integreres i økende grad med batteriets termiske styringssystem og med forvarmingsfunksjoner, og deler varme mellom batteri, motor og kupé slik at spillvarme fra én komponent kommer til nytte et annet sted. Når bilen står tilkoblet, kan forvarmingen varme kupé og batteri med strøm fra nettet før avgang, og en varmepumpe gjør den prosessen billigere og raskere. Sammen verner disse systemene både effektiviteten og den reelle rekkevidden i kulde.