Waarom hebben EV's een warmtepomp? Hebben ze er een nodig?
Belangrijkste opmerkingen
Elektrische voertuigen die zijn uitgerust met warmtepompen kunnen een hoger efficiëntieniveau bereiken als het gaat om het leveren van interieurverwarming, omdat ze thermische energie kunnen onttrekken aan externe bronnen en deze kunnen gebruiken om zowel het passagierscompartiment als het accupakket te verwarmen, waardoor hun operationele capaciteit tijdens koudere maanden toeneemt.
De integratie van warmtepomptechnologie leidt onvermijdelijk tot meer complexiteit en bijbehorende kosten, maar het blijft duidelijk dat elektrische voertuigen uitgerust met warmtepompen een lagere algehele onderhoudslast hebben dan hun tegenhangers op benzine.
In regio’s die gekenmerkt worden door strengere wintertemperaturen, zoals in bepaalde klimaten, kan het gebruik van een warmtepomp in een elektrisch voertuig bijzonder voordelig zijn vanwege het vermogen om het interieur van het voertuig efficiënt te verwarmen en extra verwarmingsmogelijkheden te bieden tijdens langere periodes van koud weer.
Warmtepompen worden steeds populairder vanwege hun vermogen om huizen te verwarmen, kleding te drogen en zelfs elektrische voertuigen van energie te voorzien. Bij elektrische auto’s kunnen warmtepompen echter worden beschouwd als een extra voorziening, waardoor de vraag rijst of ze de extra kosten wel waard zijn.
Wat is een warmtepomp?
De meeste huishoudens hebben een koelapparaat, meestal koelkast genoemd, dat werkt door middel van een compressiecyclus met koelgas. Bij binnenkomst in het apparaat wordt het gas naar een compressor geleid, die als een soort pomp werkt. Dit apparaat comprimeert het gas, waardoor het vloeibaar wordt en tegelijkertijd warmte afvoert naar de omgeving. Vervolgens gaat de nu vloeibare substantie naar een verdamperspoel, waar het een faseovergang ondergaat en terugkeert naar zijn gasvormige toestand door thermische energie uit de omgeving te absorberen. Het proces vindt plaats binnen de grenzen van de koelkast zelf, waarbij de verdamper warmte uit het apparaat verwijdert.
Een warmtepomp volgt dezelfde volgorde, maar maakt gebruik van een ander mechanisme. Je geniet van de warmte die de condensor afgeeft.
Hoe een warmtepomp in een EV werkt
De warmtepomp van een elektrisch voertuig onttrekt omgevingslucht aan de buitenkant van de auto en leidt die door een compressor. Het systeem brengt vervolgens de thermische energie die door de condensor wordt gedissipeerd over naar het passagierscompartiment, waardoor de omringende atmosfeer in het voertuig wordt verwarmd. De warmte kan ook worden gebruikt om de accu van de auto op te warmen, een entiteit die ook een hekel heeft aan koude temperaturen.
Een typisch elektrisch voertuig (EV) maakt geen gebruik van een warmtepomp voor verwarmingsdoeleinden. In plaats daarvan wordt een methode gebruikt die bekend staat als resistieve verwarming, waarbij een elektrische stroom door een materiaal met hoge weerstand wordt geleid, waardoor wrijvingswarmte wordt geproduceerd. Deze aanpak is zeer effectief omdat alle verbruikte elektrische energie direct wordt omgezet in thermische energie. Een warmtepomp biedt echter een superieur alternatief door warmte van de ene ruimte naar de andere te verplaatsen terwijl er minder energie wordt verbruikt dan bij resistieve verwarming.
Een warmtepomp vergroot de actieradius in de winter
Image Credit: Bertel King/All Things N
Elektrische voertuigen (EV’s) zijn niet immuun voor de uitdagingen die koude weersomstandigheden met zich meebrengen, aangezien hun actieradius in de wintermaanden vaak kleiner is dan in warmere seizoenen. Hoewel traditionele benzineauto’s vergelijkbare verminderde prestaties vertonen door een lagere brandstofefficiëntie bij koudere temperaturen, kan dit probleem meer uitgesproken zijn voor EV’s omdat ze meestal een beperkte rijafstand hebben op één lading. Bijgevolg zouden bestuurders van EV’s een grotere afstandsangst kunnen hebben omdat ze zich zorgen maken over de locatie van beschikbare oplaadinfrastructuur, wat de actieradiusbeperkingen als gevolg van lage omgevingstemperaturen nog zou kunnen verergeren.
Een warmtepomp vermindert effectief de vermindering van de actieradius van het voertuig tijdens de koudere seizoenen, aangezien lithium-ionbatterijen minder goed presteren bij lage temperaturen. Bijgevolg is de actieradius die in de winter haalbaar is, beperkt in vergelijking met warmere periodes. Door echter minder elektrisch vermogen te gebruiken om het passagierscompartiment en de accu van de auto op te warmen, blijft er een grotere hoeveelheid energie beschikbaar voor aandrijvingsdoeleinden. Als je dus moet kiezen tussen een auto met warmtepomp en een auto zonder warmtepomp, kun je met de eerste iets langere afstanden afleggen met één lading voordat je ’s winters weer moet opladen.
Warmtepompen brengen extra kosten met zich mee
De toegenomen complexiteit van warmtepompsystemen in voertuigen is een van de belangrijkste redenen waarom ze een hoger prijskaartje hebben dan traditionele koelsystemen voor auto’s. Deze extra complexiteit komt voort uit de extra complexiteit van de warmtepompsystemen. Deze extra complexiteit is het gevolg van de aanwezigheid van extra componenten, waardoor een grotere productie-inspanning nodig is en de kans op storingen toeneemt door het grote aantal afzonderlijke onderdelen. Desondanks zijn de onderhoudskosten van elektrische voertuigen over het algemeen lager dan die van hun tegenhangers op benzine.
In veel gevallen worden warmtepompen geïntegreerd als aanvullende systemen in plaats van als primaire warmtebron. Dit maakt back-upverwarming mogelijk in situaties waar de buitentemperatuur onvoldoende kan zijn voor de werking. Vanuit een technisch standpunt kan een warmtepomp worden beschouwd als een extra functie die de algehele prestaties van het laadsysteem verbetert.
Heeft jouw EV een warmtepomp nodig?
De effectiviteit van een warmtepomp bij het leveren van warmte hangt grotendeels af van de geografische locatie. In regio’s met sneeuwval is het absoluut noodzakelijk om te investeren in een elektrische auto met warmtepomp, ook al moet de weerstandsverwarming worden geactiveerd bij uitzonderlijk koude temperaturen. Zelfs in gebieden waar de wintertemperaturen boven het vriespunt blijven, maar toch fris genoeg zijn om een laagje winterkleding aan te trekken, kan het gebruik van een warmtepomp voordelig zijn.
In gevallen waar de winterse omstandigheden minimaal zijn en het verwarmingssysteem niet vaak in werking is, kunnen de potentiële kostenbesparingen door het gebruik van biodieselmengsels als onbeduidend worden beschouwd. In deze situatie kan het verstandiger zijn om af te zien van het gebruik van deze brandstof, vooral als het voertuig compatibel is met alternatieve opties.