Tepelné čerpadlo elektromobilu

Tepelné čerpadlo elektromobilu je systém vykurovania kabíny, ktorý do vozidla presúva existujúce teplo, namiesto toho, aby ho vytváral od základu, a predstavuje jednu z najhodnotnejších technológií riadenia klímy v modernom elektromobile. Keďže elektromobil nemá horúci motor, z ktorého by zbieral odpadové teplo, skoré elektromobily sa spoliehali na odporový ohrievač, v podstate veľký elektrický prvok, ktorý mení energiu batérie priamo na teplo. Tento prístup funguje, ale je rozhadzovačný a v chladnom počasí dokáže pohltiť značnú časť batérie, čím znižuje dojazd práve vtedy, keď sú podmienky už aj tak proti vozidlu.

Tepelné čerpadlo sa tomuto mrhaniu vyhýba využitím rovnakého termodynamického cyklu, aký nájdeme v domácej chladničke alebo klimatizačnej jednotke, len spustenom v smere vykurovania. Chladivo obieha uzavretým okruhom; pohlcuje nízkoteplotné teplo z vonkajšieho vzduchu, z motora a výkonovej elektroniky alebo z batérie, potom sa stlačí, aby sa zvýšila jeho teplota, a uvoľní toto sústredené teplo do kabíny, kým sa rozpína a cyklus začína znova. Kľúčové je, že elektrina sa minie len na pohon kompresora a čerpadiel, nie na vytváranie samotného tepla, ktoré sa zbiera zadarmo z prostredia.

Práve preto je tepelné čerpadlo oveľa účinnejšie než odporový ohrievač. Kým odporový prvok dodá nanajvýš jednu jednotku tepla na každú jednotku elektriny, tepelné čerpadlo zvyčajne dodá dve až tri jednotky tepla na jednu spotrebovanú jednotku elektriny, v závislosti od podmienok. V praxi sa to premieta do citeľného zlepšenia zimného dojazdu a celkovej účinnosti, pričom často získa späť zmysluplné percento dojazdu, ktoré by odporovo vykurované vozidlo v chladný deň stratilo, a počas chladnejších mesiacov znižuje energiu spotrebovanú na pohodlie v kabíne.

Technológia má svoje hranice. Jej výhoda závisí od toho, aby bolo k dispozícii okolité teplo na získanie, takže jej účinnosť klesá, ako teplota padá; v extrémnom chlade, hlboko pod bodom mrazu, zostáva vo vonkajšom vzduchu málo tepla a systém získa menej, niekedy si vyžiada doplnkové odporové vykurovanie, aby stíhal. Tepelné čerpadlo tiež pridáva vozidlu cenu a zložitosť, a preto ho niektorí výrobcovia montujú v štandarde, kým iní ho ponúkajú ako voliteľnú výbavu alebo ho vyhradzujú vyšším výbavovým stupňom.

V širšom tepelnom obraze tepelné čerpadlo zriedka pracuje samostatne. Čoraz viac je integrované so systémom tepelného manažmentu batérie a s funkciami predkondicionovania, pričom zdieľa teplo medzi batériou, motorom a kabínou tak, aby sa odpadové teplo z jedného komponentu využilo inde. Keď je vozidlo zapojené, predkondicionovanie dokáže pred odchodom zohriať kabínu a batériu pomocou elektriny zo siete a tepelné čerpadlo robí tento proces lacnejším a rýchlejším, pričom spolupracuje s týmito systémami na ochrane účinnosti aj reálneho dojazdu v chlade.