Varför har elbilar en värmepump? Behöver de en?
Viktiga slutsatser
Elfordon som är utrustade med värmepumpar kan uppnå en högre effektivitetsnivå när det gäller invändig uppvärmning, eftersom de kan utvinna värmeenergi från externa källor och använda den för att värma upp både passagerarutrymmet och batteriet, vilket förbättrar deras driftskapacitet under de kallare månaderna.
Införandet av värmepumpsteknik leder oundvikligen till ökad komplexitet och motsvarande kostnader, men det är ändå uppenbart att elfordon utrustade med värmepumpar uppvisar en lägre total underhållsbörda jämfört med sina bensindrivna motsvarigheter.
I områden med strängare vintertemperaturer, som i vissa klimat, kan det vara särskilt fördelaktigt att använda en värmepump i ett elfordon eftersom den effektivt kan värma upp fordonets kupé och ge ytterligare uppvärmning under längre perioder av kallt väder.
Värmepumpar har blivit alltmer populära för sin förmåga att värma upp bostäder, torka kläder och till och med driva elfordon. När det gäller elbilar kan värmepumpar dock betraktas som en extra funktion, vilket väcker frågan om de är värda den extra kostnaden eller inte.
Vad är en värmepump?
En majoritet av hushållen har en kylenhet, vanligen kallad kylskåp, som fungerar genom en kompressionscykel som involverar en köldmediegas. När gasen kommer in i apparaten transporteras den till en kompressor, som fungerar som en typ av pump. Denna enhet komprimerar gasen så att den blir flytande samtidigt som värme avges till den omgivande miljön. Därefter transporteras den nu flytande substansen till en förångningsspole, där den genomgår en fasövergång och återgår till sitt gasformiga tillstånd genom att absorbera värmeenergi från omgivningen. Processen sker framför allt i själva kylskåpet, där förångaren avlägsnar värme från enhetens inre.
En värmepump följer en identisk sekvens, men drar nytta av en distinkt mekanism. Du njuter av värmen som avges av kondensorn.
Hur en värmepump fungerar i en elbil
En elbils värmepump suger in omgivningsluften från bilens utsida och leder den genom en kompressor. Systemet överför sedan värmeenergin från kondensorn till passagerarutrymmet och värmer därmed upp den omgivande atmosfären i fordonet. Alternativt kan värmen användas för att värma upp bilens batteri, en enhet som också avskyr kyliga temperaturer.
Ett typiskt elfordon (EV) använder inte en värmepump för uppvärmning. Istället används en metod som kallas resistiv uppvärmning, vilket innebär att en elektrisk ström leds genom ett material med högt motstånd, vilket ger upphov till friktionsvärme. Denna metod är mycket effektiv eftersom all förbrukad el direkt omvandlas till värmeenergi. En värmepump erbjuder dock ett överlägset alternativ genom att överföra värme från ett område till ett annat samtidigt som den förbrukar mindre energi jämfört med den mängd som genereras av resistiv uppvärmning.
En värmepump ökar räckvidden under vintern
Bildkredit: Bertel King/All Things N
Elfordon (EV) är inte immuna mot de utmaningar som kalla väderförhållanden innebär, eftersom deras räckvidd tenderar att minska under vintermånaderna jämfört med varmare årstider. Även om traditionella bensindrivna bilar har liknande försämrad prestanda på grund av lägre bränsleeffektivitet vid kallare temperaturer, kan problemet vara mer uttalat för elbilar eftersom de vanligtvis har en begränsad körsträcka på en enda laddning. Följaktligen kan förare av elbilar uppleva ökad räckviddsångest till följd av oro för att hitta tillgänglig laddningsinfrastruktur, vilket ytterligare kan förvärra räckviddsbegränsningarna till följd av låg omgivningstemperatur.
En värmepump mildrar effektivt minskningen av fordonets räckvidd under de kallare årstiderna, eftersom litiumjonbatterier har sämre prestanda under förhållanden med låga temperaturer. Följaktligen är den körsträcka som kan uppnås på vintern begränsad jämfört med varmare perioder. Men genom att använda mindre elkraft för att värma upp bilens passagerarutrymme och batteripaket, förblir en större mängd energi tillgänglig för framdrivningsändamål. Om man skulle välja mellan en enhet utrustad med värmepump eller en enhet som saknar en sådan funktion, skulle den förstnämnda därför kunna köra något längre sträckor på en enda laddning innan den behöver laddas på nytt under vintern.
Värmepumpar har en extra kostnad
Den ökade komplexiteten hos värmepumpsystem i fordon är en av de främsta anledningarna till att de har en högre prislapp jämfört med traditionella kylsystem i bilar. Den ökade komplexiteten beror på förekomsten av ytterligare komponenter, vilket kräver större produktionsinsatser samt en ökad sannolikhet för felfunktion på grund av det stora antalet enskilda delar som är inblandade. Trots detta har elfordon i allmänhet lägre underhållskostnader jämfört med motsvarande bensindrivna fordon.
I många fall är värmepumpar integrerade som kompletterande system snarare än att fungera som den primära värmekällan. Detta möjliggör reservuppvärmning i situationer där de externa temperaturerna kan vara otillräckliga för drift. Ur teknisk synvinkel kan en värmepump betraktas som en extra funktion som förbättrar laddningssystemets totala prestanda.
Behöver din elbil en värmepump?
Hur effektiv en värmepump är för att ge värme beror till stor del på var man befinner sig geografiskt. I områden med snöfall är det absolut nödvändigt att investera i en elbil med värmepump, även om den resistiva värmaren kan behöva aktiveras vid exceptionellt kalla temperaturer. Även i områden där vintertemperaturerna ligger över nollstrecket men ändå är tillräckligt kyliga för att kräva lager på lager, kan det vara en fördel att använda en värmepump.
I fall där vinterförhållandena är minimala och värmesystemet används sällan, kan de potentiella kostnadsbesparingarna i samband med användning av biodieselblandningar anses vara obetydliga. Det kan vara försiktigare att avstå från att använda sådant bränsle i denna situation, särskilt om ens fordon är kompatibelt med alternativa alternativ.