Elektroautos: Was ist eine Wärmepumpe? Was sind die Vorteile für Besitzer von Elektroautos?

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Was ist eine Wärmepumpe in Elektroautos?

Beim elektrischen Fahren gibt es zwei Schlüsselwörter, die mit dem Buchstaben “E” beginnen. Ja, das erste ist “elektrisch”, aber ebenso wichtig ist “Effizienz”. Seit der Einführung moderner Elektroautos haben die Automobilhersteller intensiv an der Entwicklung von Technologien für Elektrofahrzeuge gearbeitet, um die Fahrzeugeffizienz und die elektrische Reichweite zu verbessern.

Ein gutes Beispiel für eine Technologie (Innovation), die die Effizienz von Elektroautos verbessert, ist das regenerative Bremsen. Beim regenerativen Bremsen, auch bekannt als Rekuperationsbremsen, wird die Energie, die beim Bremsen eines Elektrofahrzeugs verloren geht, aufgefangen und wiederverwendet. Im Falle des elektrischen Fahrens wird die “eingefangene” Energie wiederverwendet, um die rein elektrische Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen.

Wärmepumpen für Elektroautos sind eine weitere “effizienzsteigernde” Innovation, die sich bei den Automobilherstellern schnell durchsetzt. Im Kern funktioniert sie nach dem gleichen Prinzip wie die Bremsenergierückgewinnung, d. h. sie fängt die “überschüssige” Energie auf, um sie zur Erhöhung der elektrischen Reichweite wiederzuverwenden (zu recyceln).

Wir können von den Automobilherstellern auch weiterhin erwarten, dass sie neue Technologien entwickeln, die auf “Recycling” basieren, da es bei jeder Form des Transports immer Ineffizienzen (Abfälle) gibt, die wiederverwendet werden können!

Eine Wärmepumpe ist keine neue Technologie, und tatsächlich werden ähnliche Technologien schon seit mehreren Jahrzehnten eingesetzt, insbesondere in Haushaltsgeräten wie dem allgegenwärtigen Kühlschrank (ähnlich, aber umgekehrt). In Bezug auf Elektroautos ist sie jedoch relativ neu. Der japanische Automobilhersteller Nissan war 2012 der erste, der eine Wärmepumpe in ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) einbaute, den vollelektrischen Nissan Leaf.

Die Hersteller von Elektrofahrzeugen haben schon früh in der Entwicklung moderner Elektroautos wichtige Erkenntnisse gewonnen, insbesondere in Bezug auf die Leistung der eingebauten Batterie und die reale elektrische Reichweite. Es wurde deutlich, dass die Auswirkungen extremer Temperaturen (Hitze und Kälte) einen wesentlichen negativen Einfluss auf die Leistung der Batterie und die verfügbare elektrische Reichweite haben. Dies gilt insbesondere für die kalten Wintermonate. Der Einbau einer hocheffizienten Wärmepumpe ist das Ergebnis dieser Erkenntnisse.

EV-Wärmepumpe: Die Grundlagen
Was ist eine Wärmepumpe in Elektroautos?	In herkömmlichen Benzin- und Dieselfahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICE) wird die vom Motor (Antriebsstrang) erzeugte Energie (Abwärme) aufgefangen und für die Beheizung des Fahrzeuginnenraums genutzt. Bei reinen Elektroautos ist die vom Elektroantrieb (Elektromotor, Wechselrichter, bordeigenes AC-Ladegerät) und der bordeigenen Hochspannungsbatterie erzeugte Wärme (Abwärme) jedoch nicht so groß wie die in konventionellen Fahrzeugen erzeugte Wärme und kann allein nicht für eine ausreichende Innenraumheizung genutzt werden (Elektroautos sind effizienter als Benzin-/Dieselfahrzeuge). Daher wird bei Elektrofahrzeugen auch die Außenluft als Wärmequelle genutzt, d. h. es handelt sich um ein Wärmepumpensystem mit mehreren Quellen. Die so gewonnene Wärme wird für das Batteriemanagement des Fahrzeugs und für die Beheizung des Innenraums genutzt, wodurch die Effizienz des Elektroautos erhöht und der Bedarf an Energie aus der Fahrzeugbatterie verringert wird. Im Allgemeinen ist eine Lithium-Ionen-Batterie in den kälteren Monaten weniger energieeffizient (ähnlich wie die Batterie eines Laptops oder Smartphones).
Wie erhöht eine Wärmepumpe die elektrische Reichweite in kalten Wintermonaten?	Elektroautos ohne Wärmepumpe sind auf die Energie der Batterie angewiesen, um den Innenraum des Elektroautos zu beheizen, was sich wiederum auf die verfügbare elektrische Reichweite auswirkt. Im Gegensatz dazu sind Elektroautos mit Wärmepumpe nicht auf die Fahrzeugbatterie angewiesen, um den Innenraum zu heizen. Stattdessen bezieht die Wärmepumpe die Wärme aus mehreren Quellen und gibt sie als energieeffiziente Heizung an den Innenraum ab. Anders ausgedrückt: Ein Elektroauto mit Wärmepumpe beansprucht die Fahrzeugbatterie nicht für die Beheizung des Innenraums. Es gibt zahlreiche Belege aus der Praxis, die belegen, dass Elektroautos mit einer Wärmepumpe in den Wintermonaten eine höhere elektrische Reichweite haben als Elektroautos ohne Wärmepumpe. Die durchschnittliche Verbesserung der Reichweite liegt zwischen 10% und 20%.
Wie funktioniert eine Wärmepumpe in einem Elektroauto?	Schritt 1: Das natürlich erwärmte Frostschutzmittel wird in den Verdampfer der Wärmepumpe geleitet, wo die Wärme an das im Gerät zirkulierende Kühlmittel übertragen wird. Der Verdampfer wandelt das Kühlmittel in Gas um (Verdampfung). Schritt 2: Das Gas wird in einen Kompressor gesaugt, um den Druck des Gases zu erhöhen. Wenn Luft komprimiert wird, erhöht sich ihre Temperatur. Die Gastemperatur wird auf 80° C erhöht. Schritt 3: Das komprimierte Gas wird in einen Kondensator geleitet, wo die Wärme an das Wasser im Kondensator übertragen wird. Schritt 4: Die Wärme wird dann in den Innenraum geleitet, während das Gas in flüssige Form umgewandelt und über ein Expansionsventil zurück in den Verdampfer der Wärmepumpe geleitet wird. Der Zyklus wird dann wiederholt.
Wird eine Wärmepumpe nur zum Heizen verwendet?	Nein. Eine Wärmepumpe kann auch zum Kühlen verwendet werden. Der Audi Q7 EV zum Beispiel nutzt die eingebaute Wärmepumpe zum Heizen und Kühlen.
Gehört eine Wärmepumpe zur Standardausstattung von EVs?	Einige Hersteller bieten die Wärmepumpe serienmäßig an, die meisten jedoch als Sonderausstattung. Wir empfehlen den Kauf dieser Option.
Kann eine Wärmepumpe nachträglich in ein Elektroauto eingebaut werden?	Normalerweise ist dies angesichts der Komplexität der Installation einer Wärmepumpe nicht möglich. Bestellen Sie sie daher immer zum Zeitpunkt des Kaufs.
Sind alle Wärmepumpen in Elektroautos gleich?	Nein. Es gibt Unterschiede in der Technologie, im Ansatz und in der erzielten Effizienz der verschiedenen Hersteller. So behaupten beispielsweise Hyundai und Kia, eine der effizientesten Wärmepumpen zu haben, da ihre Technologie in der Lage ist, dynamisch die zu einem bestimmten Zeitpunkt am besten geeignete Wärmequelle zu wählen. Hyundai behauptet, dass die im vollelektrischen Hyundai Kona eingebaute Wärmepumpe die elektrische Reichweite im Winter um bis zu 18 % erhöhen kann, was deutlich über der durchschnittlichen Verbesserung (10%) liegt.
Gibt es noch andere Vorteile, die eine Wärmepumpe in den kälteren Monaten bietet?	Ja, Sie können das Elektrofahrzeug (EV) über Ihre mobile App vorheizen, bevor Sie Ihre Fahrt antreten. Auf diese Weise haben Sie an kalten Wintertagen einen angenehm warmen Innenraum!

Beispiele für Elektroautos mit eingebauter Wärmepumpe
Audi Q4 e-tron
Hyundai Kona Electric
Hyundai Ioniq 5
Mercedes EQE SUV
Nissan Leaf
Tesla Model Y
Volkswagen ID.3
Volkswagen ID.4
Volkswagen ID.5

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