Theoretisch Ja, die erwärmte Abluft könnte dem Verdampfer wieder zugeführt werden. Praktisch wird sie aber über die Entlüftungsöffnungen links und rechst hinter der Stoßstange in die Umgebung entlassen.
Besseres Bild habe ich leider nicht zur Hand - die Entlüftung sind die textgemarkerten Lamellen.
Umluftbetrieb verschließt/reduziert nur die Zufuhr von Frischluft. Das verringert zwar die notwendige Heizleistung mit den bekannten Nachteilen (Beschlagen, CO2-Konzentration) verbessert aber nicht den COP der WP.
Edit: Weiß jemand ob die WP den „alten“ PTC ersetzt oder parallel dazu verbaut ist (wie z.B. bei der ZOE oder KONA)? Trotz Nutzung der Abwärme des Antriebs müsste es, meiner Meinung nach, ein Parallelverbau sein. Irgendwo bei einstelligen Minusgraden wird der als WP modifizierte Klimakompressor alleine nicht mehr genügend Wärmeleistung bringen.
PS.: Für Denjenigen der ein wenig Interesse an dem Thema hat und Physik nicht mit der 7ten Klasse ad acta gelegt hat hier eine nette Diss mit Zahlen, Daten Fakten: Diss_Homann_Gregor_EAuto_Heizsysteme.pdf (8,3 MB)
Auf Seite 71 ist der COP dargestellt, 3 ist da eher der Bestwert:
Der COP der Wärmepumpe ist nicht fix. Der Wirkungsgrad hängt vom Temperaturdelta an den beiden Wärmetauschern ab. Das ist etwas, was viele nicht verstehen. Die Temperatur am äußeren Wärmetauscher ist durch die Außenluft vorgegeben. Die notwendige Temperatur am inneren Wärmetauscher hängt an der abgerufenen Heizleistung. Bei hohen Außentemperaturen und geringer Heizleistung kann der COP durchaus > 10 sein. Je niedriger die Außentemperatur und je höher die notwendige Heizleistung, um die gewünschte Innenraumtemperatur zu erreichen bzw. zu halten, desto mehr sinkt der Wirkungsgrad. Die Wärmepumpe läuft also am effizientesten im Sommer, wenn man z.B. von 18 auf 21 Grad heizt. Nur ist die dafür notwendige Energie eh relativ gering.
Gute Luft-Luft-Wärmepumpen für Gebäude erreichen bis ca. -20°C noch COP > 1 und bei 0°C noch COP > 3. In Fahrzeugen wird das nicht erreicht. Warum? Weil die Wärmetauscher im Auto kleiner sind, und dadurch ein größeres Temperaturdelta für die Heizleistung erfordern. Größere Wärmetauscher würden mehr Raum und Gewicht beanspruchen. Das rechnet sich nicht.
Man muss sich von dem Gedanken verabschieden, dass die Wärmepumpe im Auto explizit „für den Winter“ ist. Die bringt das ganze Jahr über in einem Bereich von niedrigen einstelligen Plusgraden bis hin zu 20°C was. Möglicherweise auch darüber hinaus, wenn höhere Temperaturen zur Akku-Vorkonditionierung benötigt werden.
die E-Heizung ist parallel immernoch vorhanden, denn die WP kann ihre Wirkung nur in bestimmten Temperaturbereichen entfalten. Ist es bitterkalt (wo genau hängt vom verwendeten Kältemittel ab) , dann kommt die direkte Heizung ins Spiel.
Wie auch Uwe belegt, ist das mit dem COP um 3 schon ganz schön optimistisch. Im Mittel sieht das trübe aus.
Und dann muss man eben außerdem auch noch zusammenzählen, wie oft (oder wie selten) die Bedingungen für die WP wirklich sinnig sind.
Lenkrad- und Sitzheizung und 18°C im Innenraum bringen da mehr.
Aber ich wiederhole mich: Marketing und eine Störquelle mehr.
Nein, eben nicht! Die üblichen Kältemittel haben Siedepunkte zwischen -50°C und -55°C. Die sind in der Praxis nicht der limitierende Faktor! Der Arbeitsbereich der Wärmepumpe hängt in erster Linie von den Wärmetauschern ab. Je größer der Volumenstrom der Wärmetauscher, desto niedriger das notwendige Temperaturdelta um eine bestimmte Heizleistung zu erreichen, desto effizienter.
Ich weiß nicht, wie es beim Polestar ist, aber bei eGolf und Kia eNiro war das so:
Wenn es richtig kalt war, hat man dort, glaube 5 oder gar 7 kW Heizleistung gesehen und
die waren wohl vom Zuheizer.
Volvo schreibt bei den 40er BEV etwas mehr zur Funktion und Einsatzbereich, es ist davon auszugehen, dass dies 1 zu 1 für den PS 2 gilt:
Blockzitat Die Wärmepumpe fungiert in der Hauptsache als Reichweitenverlängerer, der zur Einsparung von Batterieleistung beiträgt. Bei kalter Witterung bezieht sie Wärmeenergie entweder aus der Umgebungsluft oder der Batterie und setzt diese zum Beheizen des Innenraums frei. Durch eine effiziente Unterstützung der Klimaanlage trägt die Wärmepumpe dazu bei, den Stromverbrauch bei Temperaturen zwischen +5 °C und 25 °C zu senken. Zusätzlich kann die Wärmepumpe die Batterie erwärmen oder kühlen, um Leistung und Reichweite bei langen Fahrten oder hoher Belastung zu optimieren.
Zusammenfassend spart man ca. 50 Tage im Jahr etwas Energie die man über den Mehrverbrauch durch das Mehrgewicht der Wp das ganze Jahr verbraucht.
Marketing halt
Ja sicher. Wenn der COP unter 1 sinkt, ist es effizienter, per PTC zu heizen. Das heißt aber nicht, dass die Wärmepumpe wegen des eingesetzten Kältemittels dort nicht mehr funktionieren würde. Nur übersteigt die Antriebsleistung von Kompressor und Lüftern die transportierte Wärme.
Der Kipppunkt hängt auch nicht allein von der Außentemperatur, sondern gleichermaßen von der geforderten Heizleistung ab. Wenn Du bei 2°C ins kalte Auto steigst, wird erstmal maximale Heizleistung gefordert. Das kann die Wärmepumpe nicht effizient leisten, also kommt der PTC ins Spiel.
Wenn der Innenraum aber erstmal auf Zieltemperatur ist, und nur noch soviel Heizleistung gebraucht wird, um die Temperatur zu halten, kann die Wärmepumpe ggf. schon wieder einen COP über 1 liefern, und damit zum Einsatz kommen.
Meines Wissens kann bei einer Wärmepumpe der COP nicht unter 1 fallen.
Es wird die Abwärme des Kompressors genutzt (=1) + die aus der Umgebung gewonnene Energie (>0).
Lediglich macht es bei tiefen Temperaturen keinen Sinn mehr die WP zu quälen bzw. reicht die Antriebsleistung der WP nicht aus.
Was hat denn eigentlich der Heizstab beim Polestar? 5 oder eher 7 kW ?
Technisch ist die Wärmepumpe nur eine Erweiterung der bestehenden Klimaanlage um die Flussrichtung des Kältemittels umzukehren, damit nicht nur gekühlt, sondern auch geheizt werden kann. Dafür reicht ein spezielles Ventil. Dazu kommen einige weitere Ventile, um die Kühlkreisläufe von Innenraum, E-Komponenten und Batterie sowie den PTC intelligent ansteuern zu können. Das trägt im Vergleich zur serienmäßigen Klimatisierung nicht viel zu Gewicht und Komplexität bei.
Eben. Die Gewinne werden nicht im tiefsten Winter gemacht.
Nein. Du sparst an > 300 Tagen im Jahr kontinuierlich etwas Energie. Nur nicht an den max. 50 Tagen, wo Du Dir ggf. den deutlichen Effekt erhofft hast.
Mal so aus meiner persönlichen Beobachtung: Ich fahre täglich spät abends für eine Stunde ins Fitnessstudio. Sind insgesamt 15 km über Land. Um die Zeit kann ich praktisch immer „mein“ Tempo fahren. Der Verbrauch auf der Strecke korreliert spürbar mit der Temperatur. Bei 20°C sind es 17 kWh/100km. Bei 12°C schon 18,5. Und ich habe eine Wärmepumpe! Ich denke, dass der Unterschied ohne Wärmepumpe auf der Strecke locker doppelt so hoch wäre, eher mehr! Im Sommer!
Die Elektromotoren, die den Kompressor und die Ventilatoren antreiben, haben einen COP < 1. Die Abwärme wird nicht im Heizkreislauf eingefangen. Außerdem wälzt Du Kältemittel um. Die Wärme wird auch nicht nur dort frei, wo Du sie haben willst. Der COP wird kleiner 1 sein, aber zugegeben nicht deutlich.
Genau. Das ist der eigentliche Punkt. Bei einem COP von 1 und einer Antriebsleistung von 1,5 kw kann die WP nur noch 1,5 kw Wärme liefern. Das reicht dann nicht mehr aus.
Ich habe nichts anderes behauptet, sondern lediglich die Beschreibung von Volvo zitiert. Der Vorteil einer WP ist in unseren Breitengraden über den grossen Teil des Jahres gegeben, wie gross dieser ist, steht auf einem anderen Blatt Papier.
Ich habe schnell 'mal die Zahlen aus obiger Grafik in Relation gesetzt:
Umgebungstemp. [°C]
notwendige Heizleistung für 22°C in 30min [kW]
COP WP optimiert [1]
Leistungsaufnahme WP optimiert [kW]
Einsparung WP ggb. PTC [kW]
-20
4,4
0,8
5,50
-1,10
-17
4,3
0,98
4,39
-0,09
-10
4,1
1,5
2,73
1,37
-5
3,6
1,6
2,25
1,35
0
2,6
1,75
1,49
1,11
5
2,2
2,4
0,92
1,28
10
1,4
2,8
0,50
0,90
Im Mittel spart die WP ggb. einen reinem Heizelement ~1200W zwischen -10°C und + 10°C. Berücksichtigt man auch den sehr kalten Bereich sich es nur noch ~700 W.
Hinterlegt man nun eine Tempverteilung von Europa,
sieht man leicht, dass das Gros im Bereich von 8-21°C liegt. Damit schrumpft der Vorteil auf deutlich unter 800W (und auch nur wenn ich netterweise eine AC-Kühlleistung der WP in die Waagschale werfe).
Ob diese Einsparung und die daraus resultierende Reichweitenerhöhung den Aufpreis für die WP wert ist muss jeder für sich selbst entscheiden - ich, für meinen Teil, gebe 1500€ für andere Dinge lieber aus und verzichte um 800W einzusparen halt 'mal auf eine zügige Beschleunigung.
das ist sehr gut aufbereitet, danke.
Wenn man einmal die hitzige Diskussion (warum hat Tesla das und der P. nicht) und welche ‚Bedeutung‘ das für einige eifrige Verfechter hatte, dann ist es sehr beruhigend, solche nüchternen Betrachtungen zu lesen.
Du hast da einen Fehler in deiner Tabelle: Energie wird in kWh angegeben. So wie in der Originalgrafik.
Die Aufheizung findet über 30min statt. Die durchschnittliche Heizleistung ist also zu verdoppeln. Dann ist die Frage, wer in der Praxis die Geduld aufbringt, eine halbe Stunde zu warten, bis es im Innenraum warm ist. Und anschließend ist die Temperatur unter Energieeinsatz zu halten.
