Pompa ciepła w samochodzie elektrycznym. Sprawdzony sposób na niskie temperatury

Pompa ciepła w samochodzie elektrycznym. Sprawdzony sposób na niskie temperatury

Czy pompa ciepła w samochodzie elektrycznym na sens? Z uwagi na licznie korzyści coraz więcej producentów z sektora elektromobilności decyduje się na to rozwiązanie. Jak pompa ciepła w elektryku radzi sobie w praktyce?

Podcast

Pompa ciepła w samochodzie elektrycznym

W styczniu ubiegłego roku burza śnieżna w amerykańskim stanie Wirginia sprawiła, że kierowcy na autostradzie międzystanowej nr 95 ugrzęźli w korku mierzącym blisko 65 km. Osoby dojeżdżające do pracy utknęły w martwym punkcie na ponad 24 godziny. Aby się rozgrzać, kierowcy włączali i wyłączali silniki. Niektórzy zmuszeni byli nawet do poszukiwania pożywienia w znajdującej się nieopodal ciężarówce z pieczywem.

W końcu ekipy ratunkowe odblokowały drogę. Jednak incydent pozostawił pytanie: jak w takiej sytuacji zachowałyby się samochody z napędem elektrycznym? Akumulatory litowo-jonowe działają wolniej w niskich temperaturach, zmniejszając zasięg samochodu elektrycznego, gdy temperatura spada blisko zera.

\Auta spalinowe produkują mnóstwo ciepła odpadowego, które może zostać wykorzystane do ogrzania kabiny z pasażerami. Rozwiązaniem tego problemu w aucie elektrycznym może okazać się skromna pompa ciepła. Na zastosowanie tego źródła ogrzewania decyduje się coraz więcej producentów samochodów elektrycznych.

Pompa ciepła w samochodzie elektrycznym – przykłady zastosowania

Zasada działania systemu pompy ciepła jest podobna do zasady działania klimatyzatora — czynnik chłodniczy ulega sprężaniu i skraplaniu w celu podniesienia jego temperatury lub rozprężaniu i odparowaniu w celu obniżenia jego temperatury. Ten schemat funkcjonuje również w pompach ciepła, jednak z tą różnicą, że ciepło, zamiast być uwalniane na zewnątrz, jest wykorzystywane do ogrzewania kabiny. 

Pierwszym samochodem elektrycznym, w którym wykorzystano pompę ciepła, był wypuszczony na rynek w 2012 roku Nissan Leaf. Jednym z nowszych modeli samochodów, który oferuje takie połączenie jest Opel Mokka E. Dzięki zamontowanej pompie ciepła wytworzone ciepło odpadowe można wykorzystać do ogrzania wnętrza, bez konieczności włączania konwencjonalnego ogrzewania, które zużywa energię kosztem zasięgu.

Pompy ciepła pomagają pojazdom elektrycznym przezwyciężyć ich nieodłączne ograniczenia dotyczące ogrzewania. Pojazdy z silnikiem spalinowym mogą wykorzystywać ogromne ilości energii cieplnej wytwarzanej przez układ napędowy do ocieplenia kabiny. Z drugiej strony silniki elektryczne nie wytwarzają wystarczającej ilości ciepła do ogrzewania, więc pojazdy elektryczne muszą pobierać energię z akumulatora do celów grzewczych. Prowadzi to w konsekwencji do znacznego zmniejszenia zasięgu w okresie zimowym. 

Pompy ciepła pozwalają zachować zimą normalny zasięg samochodu, co udowadniają kolejne modele aut Hyundai i Kia. Udoskonalono w nich recykling ciepła odpadowego, niewykorzystywanej energii generowanej w trakcie działania innych procesów. W przypadku auta elektrycznego jest to ciepło uwalniane przez części elektroniczne pojazdu elektrycznego.

Pompa ciepła w samochodzie elektrycznym – czy to się opłaca?

Dane Recurrent, na które powołuje się The Washington Post, porównują samochody takie jak Tesla Y – które są standardowo wyposażone w pompę ciepła – z modelami takimi jak Ford Mustang Mach-E, które nie oferują tego rozwiązania. Według badania Mustang traci prawie 30 % swojego zasięgu przy temperaturze od -7℃ do -1℃, podczas gdy Tesla Y traci tylko około 15 %. Zatem pompa ciepła w samochodzie elektrycznym okazuje się wyjątkowo udanym pomysłem, szczególnie dla kierowców poruszających się po obszarze, gdzie temperatury częściej spadają poniżej 0.

Samochód z pompą ciepła radzi sobie znacznie lepiej, gdy temperatura spada do zera, niż samochód bez tego urządzenia– powiedział w wywiadzie dla The Washington Post Scott Case, dyrektor generalny Recurrent, firmy zajmującej się analizą danych.

Model Y to pierwsze auto Tesli, które wyposażono we własną pompę ciepła. Okazało się jednak, że pojazdy z tym urządzeniem działają z poważnymi usterkami. Rok temu, w lutym 2022 roku, Tesla ogłosiła wycofanie ponad 26 tys. pojazdów w modelach S, X, 3 i Y z lat 2021 i 2022. Niektórzy właściciele Tesli skarżyli się, bowiem że ich pojazdy, pomimo pomp ciepła, nie nagrzewają się w niskich temperaturach. Problemem okazała się być jednak usterka oprogramowania, które utrzymywało otwarty zawór pompy, a nie samo urządzenie grzewcze.

Pojazdy elektryczne, oprócz pompy ciepła, mają jeszcze jedną dużą przewagę nad samochodami spalinowymi. Umożliwiają one działania w standardzie Vehicle-to-grid. Ładowarka V2G pozwala przesyłać energię elektryczną w dwóch kierunkach. Dzięki temu każdy pojazd elektryczny jest nie tylko konsumentem energii, ale także dostawcą i częścią ekosystemu energetycznego.

Dzięki temu rozwiązaniu pojazd elektryczny staje się dodatkowym źródłem energii. Autobus podłączony do ładowarki vehicle-to-grid może stanowić dodatkowe, tymczasowe źródło zasilania potrzeb własnych przedsiębiorstwa, np. w sytuacji nagłej awarii sieci energetycznej.

źródło: Washington Post, media.stellantis.com/pl-pl/opel, tech.hyundaimotorgroup.com, auto.hindustantimes.com, zdj. główne: media.stellantis.com/pl-pl/opel

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.