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Wärmepumpe fürs E-Auto: Sinnvoll?

Über diesen Artikel

Lesezeit

4 Minuten

Veröffentlichung

13.January 2022

Letztes Update

13.01.2022

Ist eine Wärmepumpe in einem E-Auto sinnvoll?

Im E-Auto belastet die Innenraumheizung die durch niedrige Temperaturen gestresste Batterie zusätzlich und verringert die Reichweite. Daher setzen einige Hersteller auf Wärmepumpen für Elektroautos.

Inhalt des Blogartikels

Einsatz einer Wärmepumpe im E-Auto: Das steckt dahinter

Ein Verbrennungsmotor produziert im Betrieb sehr viel Wärme, die über ein Kühlsystem abgeführt werden muss. Im Winter wird ein Teil dieser Abwärme für die Heizung des Innenraums des Fahrzeugs genutzt. Das hat keinerlei negativen Einfluss auf Fahrleistung oder Reichweite.

In Elektrofahrzeugen ist die Situation völlig anders. Ein Verbrennungsmotor, der neben der mechanischen Energie für den Antrieb der Räder auch Wärme erzeugt, existiert hier nicht. Die einzige Energiequelle ist die Batterie. Deren Kapazität bestimmt maßgeblich die erzielbare Reichweite nach einer vollen Aufladung. Und die Reichweiten der meisten Elektroautos sind immer noch geringer, als die ihrer mit Verbrennungsmotoren ausgerüsteten Geschwister.

Die niedrigen Außentemperaturen im Winter sind eine zusätzliche Belastung für die Batterien von E-Autos und verkürzen die Reichweite. Wenn jetzt für die Innenraumbeheizung ein rein elektrisch betriebenes Element zum Heizen verwendet wird, wird die Situation noch kritischer. Elektrische Heizungen benötigen viel Strom, der dann für den Antrieb des Fahrzeugs fehlt.

Deswegen setzen einige Hersteller Wärmepumpen in ihren Elektrofahrzeugen ein. Diese Aggregate wurden bisher hauptsächlich zum umweltfreundlichen Heizen von Gebäuden verwendet. Wärmepumpen benötigen zwar auch Strom, aber wesentlich weniger als eine elektrische Heizung. Auf diese Weise wird trotz angenehmer Wärme im Innenraum die Batteriekapazität nur wenig angegriffen und die Reichweite des Elektroautos nicht geschmälert.

 

Lohnt sich der Einsatz einer Wärmepumpe fürs E-Auto?

Wie du oben bereits lesen konntest, macht der Einsatz einer Wärmepumpe im E-Auto durchaus Sinn. Sie ermöglicht die im Winter notwendige Beheizung des Innenraums, ohne dass Abstriche bei der Reichweite des Fahrzeugs gemacht werden müssen. Voraussetzung ist allerdings, dass alle beteiligten Systeme gut aufeinander abgestimmt sind und so effizient wie möglich arbeiten.

 

Wie funktioniert die Wärmepumpe im E-Auto?

Wärmepumpen in Elektrofahrzeugen arbeiten nach dem gleichen Prinzip, wie die größeren Anlagen gleichen Namens, die für die Beheizung von Gebäuden verwendet werden. Über einen Wärmetauscher wird der Umwelt Wärmeenergie entnommen und an ein Kältemittel in einem Kreislauf übergeben. Dazu reichen schon geringe Temperaturen aus.

Die im Gebäudesektor weit verbreiteten Luft-Wasser-Wärmepumpen nutzen die Lufttemperatur in der Umgebung des Gebäudes und funktionieren auch im Winter bei Minusgraden.

Wärmepumpen in Elektroautos nutzen noch eine weitere Wärmequelle: Die Batterien der Fahrzeuge erwärmen sich bei der Stromabgabe während der Fahrt so stark, dass sie gekühlt werden müssen. Allerdings ist die Abwärme bei weiten nicht so hoch, wie bei einem Verbrennungsmotor. Diese Wärme wird ebenfalls der Wärmepumpe zugeführt. Damit wird die Batterie parallel gekühlt. Das so erwärmte Kältemittel im Kreislauf der Wärmepumpe wird durch einen elektrisch betriebenen Kompressor verdichtet. Dadurch steigt die Temperatur im Kältemittel stark an. Die Wärme wird an einem weiteren Wärmetauscher an einen Luftstrom übergeben, der in das Fahrzeuginnere geleitet wird.

Dieser Prozess der Wärmeerzeugung ist wesentlich effizienter und greift die Batteriekapazität weniger an, als wenn der Strom direkt über ein Heizelement in Wärme umgewandelt wird. Mit einer Wärmepumpe lassen sich aus 1 Kilowatt elektrischer Energie nahezu 3 Kilowatt Wärmeenergie erzeugen. Bei einer klassischen elektrischen Heizung ist das Verhältnis im Idealfall nur 1:1.

 

Das kostet eine Wärmepumpe für das Auto

Die von den Autoherstellern in den Zubehörlisten der Elektroautos als Option angebotenen Wärmepumpen liegen im Preis jeweils um die 1.000 Euro. Auch VW liefert auf Kundenwunsch seine Elektro-Modelle ID.3 und ID.4 mit Wärmepumpe aus. Der ursprüngliche Preis betrug 1.275 Euro. Nachdem die Aggregate die ursprünglich von der Firma prognostizierte Reichweitenvergrößerung um die 30 Prozent in der Praxis nicht erreicht haben, wurde der Preis auf aktuell 990 Euro gesenkt.

 

Kritik an Wärmepumpen im E-Auto

Autohersteller standen bisweilen in der Kritik, da die Wärmepumpen in den Elektrofahrzeugen nicht die versprochene Reichweitenvergrößerung im Winter einbringen konnten. Dennoch arbeiten Entwickler weiter an den Wärmepumpen für E-Autos und optimieren diese. So kann davon ausgegangen werden, dass zukünftige Wärmepumpen für E-Autos effizient Heizen und die Reichweite der Autos vergrößern.

Dass manche Wärmepumpen für E-Autos nicht die versprochenen Ergebnisse bringen, mag an der langen Entwicklungszeit der E-Fahrzeuge liegen. So wurden im Jahre 2016 beispielsweise von VW Computersimulationen durchgeführt, welche eine Reichweitenvergrößerung von 30 Prozent für E-Autos mit Wärmepumpen voraussagten. Damals standen die entsprechenden Fahrzeuge jedoch noch nicht als Testmodelle zur Verfügung. Entsprechend gab es noch keine praktischen Erfahrungen mit diesen Autos. Hinzu kommt, dass die Wärmepumpen von VW die ersten sind, die mit CO2 als Kältemittel arbeiten und in Großserie hergestellt werden. Andere Hersteller verwenden das hochgefährliche Kältemittel R1234yf, das leicht entzündlich ist und im Brandfall stark toxische Gase entwickelt.

Wie Untersuchungen zeigen, schaffen derzeitige Wärmepumpen trotz aller Kritik immerhin eine Reichweitenvergrößerung um die 20 Prozent. Selbst wenn du mit dem Einsatz einer Wärmepumpe nur erreichst, dass die Reichweite deines E-Autos im Winter nicht sinkt und die Fahrgastzelle trotzdem gut geheizt ist, würde sich die Investition schon lohnen.

 

Der Einsatz einer Wärmepumpe im E-Auto kann sich lohnen

Schon jetzt lohnt sich die Mehrausgabe für eine Wärmepumpe im Elektroauto, um im Winter großen Verlusten in der Reichweite vorzubeugen. So kannst du dein E-Auto getrost heizen, ohne dir Sorgen um deine Batterie machen zu müssen. Es handelt sich hierbei um eine relativ neue technische Lösung. Du kannst also davon ausgehen, dass die Fahrzeughersteller in der nächsten Zeit die Effizienz der Wärmepumpen noch weiter steigern werden.

Außerdem hat auch deine Fahrweise Einfluss auf den Stromverbrauch und damit auf die Reichweite des Fahrzeugs. Bei niedrigen Außentemperaturen und winterlichen Straßenverhältnissen ist eine zurückhaltende Fahrweise sicherer, die gleichzeitig für eine höhere Reichweite pro vollständiger Ladung der Batterie sorgt. So kannst du bereits ohne Einsatz einer Wärmepumpe gezielt Einfluss auf deine Reichweite nehmen.

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