Τι είναι η αντλία θερμότητας στα αυτοκίνητα; Πώς λειτουργεί;

Οι περισσότεροι ξέρουμε τις αντλίες θερμότητας από τα σπίτια, όπου τοποθετούνται τα τελευταία χρόνια για να μειώσουν τα έξοδα για θέρμανση. Ωστόσο, σήμερα τις συναντάμε και σε πολλά αυτοκίνητα.

Ο λόγος που οι αντλίες θερμότητας μπαίνουν στα αυτοκίνητά μας είναι ακριβώς ο ίδιος. Να ζεστάνουν την καμπίνα πιο γρήγορα και πιο οικονομικά, αυξάνοντας με αυτόν τον τρόπο την αποδοτικότητα του οχήματός μας.

Τι είναι η αντλία θερμότητας;

Σκεφτείτε ένα κλιματιστικό που μπορεί να λειτουργήσει και για ψύξη και για θέρμανση. Η αντλία θερμότητας κάνει κάτι παρόμοιο. Αντί να παράγει θερμότητα από το μηδέν (όπως ένα ηλεκτρικό καλοριφέρ), παίρνει τη θερμότητα που υπάρχει ήδη στον αέρα ή/και στα μηχανικά μέρη του αυτοκινήτου και τη χρησιμοποιεί για να ζεστάνει το εσωτερικό του.

Δείτε ακόμα: Ζέστη ή κρύο; Πότε έχει μικρότερη αυτονομία ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο;

Ακόμα και όταν έξω έχει κρύο, η αντλία μπορεί να τραβήξει θερμότητα από το περιβάλλον και να τη μεταφέρει μέσα στο αυτοκίνητο. Έτσι, η θέρμανση της καμπίνας δεν καταναλώνει τόση ενέργεια από την μπαταρία, επιτρέποντας στο αυτοκίνητο να διατηρεί περισσότερη αυτονομία. Προς το τέλος του άρθρου θα βρείτε μία πιο τεχνική εξήγηση για τον τρόπο λειτουργίας μίας αντλίας θερμότητας.

Γιατί η θέρμανση είναι πρόβλημα στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα;

Στα συμβατικά αυτοκίνητα με κινητήρες βενζίνης ή diesel, η θέρμανση δεν αποτελεί πρόβλημα. Αυτό συμβαίνει γιατί οι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν πάρα πολύ μεγάλες απώλειες θερμότητας κατά τη λειτουργία τους, η οποία όταν κάνει κρύο χρησιμοποιείται για να ζεστάνει την καμπίνα. Γι’ αυτό είμαστε αναγκασμένοι να περιμένουμε να ανεβάσει θερμοκρασία ο κινητήρας.

Στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, όμως, δεν υπάρχει τέτοια σπατάλη επειδή οι ηλεκτροκινητήρες είναι πολύ αποδοτικοί και δεν παράγουν τόση πολλή θερμότητα. Αυτό σημαίνει ότι η καμπίνα πρέπει να ζεσταθεί με ρεύμα από την μπαταρία, μειώνοντας έτσι την αυτονομία του αυτοκινήτου. Η αντλία θερμότητας λύνει αυτό το πρόβλημα σε μεγάλο βαθμό, ρίχνοντας την κατανάλωση ενέργειας για τη θέρμανση της καμπίνας.

Ποια είναι τα βασικά οφέλη της αντλίας θερμότητας;

1. Μεγαλύτερη αυτονομία

Από τη στιγμή που χρησιμοποιείται μικρότερη ποσότητα ρεύματος για τη θέρμανση, το αυτοκίνητο μπορεί να διανύει μεγαλύτερες αποστάσεις με μία φόρτιση. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε κρύα κλίματα, όπου η αυτονομία των ηλεκτρικών αυτοκινήτων μπορεί να μειωθεί σημαντικά.

2. Καλύτερη απόδοση τον χειμώνα

Τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα μπορούν να χάνουν έως και 30% της αυτονομίας τους σε χαμηλές θερμοκρασίες. Η αντλία θερμότητας βοηθά στη μείωση αυτής της απώλειας, επιτρέποντας στο αυτοκίνητο να λειτουργεί πιο αποδοτικά σε ψυχρά περιβάλλοντα.

3. Εξοικονόμηση ενέργειας

Η αντλία δεν δημιουργεί νέα θερμότητα από το μηδέν, αλλά χρησιμοποιεί την ήδη υπάρχουσα. Αυτό την κάνει πολύ πιο ενεργειακά αποδοτική από τα παραδοσιακά ηλεκτρικά συστήματα θέρμανσης, μειώνοντας τη συνολική κατανάλωση ενέργειας του αυτοκινήτου.

4. Άνεση στην καμπίνα

Η θέρμανση του αυτοκινήτου γίνεται γρήγορα και αποτελεσματικά, προσφέροντας ένα άνετο περιβάλλον για τους επιβάτες, ακόμα και στις πιο χαμηλές θερμοκρασίες.

Είναι απαραίτητη η αντλία θερμότητας στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα;

Όχι. Σε περιοχές με ήπιο κλίμα όπως τα περισσότερα μέρη της Ελλάδας, όπου οι θερμοκρασίες δεν πέφτουν πολύ χαμηλά, η αντλία θερμότητας μπορεί να μην είναι τόσο σημαντική. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η επίδρασή της στην αυτονομία του αυτοκινήτου είναι μικρότερη.

Ωστόσο, αν οδηγείτε συχνά σε ψυχρά κλίματα ή μένετε σε περιοχές όπως η Φλώρινα, το Νευροκόπι, η Καστοριά κ.λπ., η αντλία θερμότητας μπορεί να κάνει μεγάλη διαφορά. Βοηθά το αυτοκίνητο να διατηρεί την απόδοσή του σε χαμηλές θερμοκρασίες και εξασφαλίζει ότι θα χρειάζεται φόρτιση σε πιο αραιά διαστήματα.

Υπάρχουν μειονεκτήματα;

Ο βασικός περιορισμός της αντλίας θερμότητας είναι το κόστος. Σε αρκετά ηλεκτρικά αυτοκίνητα, η αντλία θερμότητας δεν περιλαμβάνεται στον βασικό εξοπλισμό και πρέπει να αγοραστεί ως επιπλέον επιλογή από τη λίστα του προαιρετικού εξοπλισμού, κάτι που αυξάνει την τιμή του οχήματος.

Επιπλέον, η απόδοσή της μπορεί να μην είναι η βέλτιστη σε ακραία χαμηλές θερμοκρασίες (π.χ. όταν το θερμόμετρο πέσει κάτω από τους  -10 βαθμούς Κελσίου), όπου ίσως χρειάζεται επιπλέον βοήθεια από άλλα συστήματα θέρμανσης.

Το τεχνικό σκέλος – Πώς λειτουργεί;

Μια αντλία θερμότητας είναι μια συσκευή που μεταφέρει θερμότητα από ένα σημείο σε άλλο, χρησιμοποιώντας έναν κύκλο συμπίεσης και εξάτμισης ψυκτικού υγρού. Στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, η αντλία θερμότητας αξιοποιεί τη θερμότητα που παράγεται από τα ηλεκτρικά εξαρτήματα, όπως η μπαταρία και ο κινητήρας, για να θερμάνει το εσωτερικό του οχήματος. Αυτό επιτρέπει τη μείωση της ανάγκης για επιπλέον ενέργεια από την μπαταρία για τη θέρμανση της καμπίνας, βελτιώνοντας έτσι την αυτονομία του οχήματος.

Οι φάσεις της αντλίας θερμότητας

Στην αρχή του κύκλου βρίσκεται ο συμπιεστής, δηλαδή μια συσκευή που συμπιέζει κάποιο αέριο ψυκτικό μέσο (κάτι σαν αυτό που έχουμε συνηθίσει να αποκαλούμε γενικά κι αόριστα, φρέον). Όσο αυτό συμπιέζεται, τόσο ανεβαίνει η θερμοκρασία του.

Όταν είναι πλέον σημαντικά πιο ζεστό από το περιβάλλον, περνάει μέσα από έναν συμπυκνωτή - ουσιαστικά έναν μακρύ σωλήνα που το αφήνει να ακτινοβολήσει αυτή τη θερμότητα μέχρι να αποκτήσει την ίδια θερμοκρασία με την εξωτερική. Κατά τη διαδικασία αυτή, επειδή είναι ήδη υπό πίεση, συμπυκνώνεται σε υγρό, απελευθερώνοντας ακόμα περισσότερη θερμότητα.

Στη συνέχεια το υγρό διοχετεύεται σε ένα θάλαμο χαμηλής πίεσης (εξατμιστής), όπου γίνεται ξανά αέριο. Για να το κάνει αυτό, απορροφά ένα τεράστιο ποσό θερμότητας από το περιβάλλον του (δηλαδή τον εξωτερικό αέρα και τα διάφορα υποσυστήματα του αυτοκινήτου όπως οι κινητήρες και η μπαταρία). Το αέριο που τώρα έχει θερμοκρασία περιβάλλοντος στέλνεται πίσω στον συμπιεστή, όπου ξεκινάει πάλι από την αρχή.

Γιατί η αντλία θερμότητας καταναλώνει λιγότερο ρεύμα;

Σε μια αντίσταση (όπως ένα ηλεκτρικό καλοριφέρ ή αερόθερμο), μπορούμε να πάρουμε μόνο μέχρι το 100% της ηλεκτρικής ενέργειας πίσω ως θερμότητα (στη θεωρία, γιατί στην πράξη υπάρχουν και απώλειες).

Αντίθετα, μία αντλία δεν παράγει θερμότητα αλλά μετακινεί εκείνη που ήδη υπάρχει στο περιβάλλον ή/και στον ηλεκτροκινητήρα, την μπαταρία και τα ηλεκτρονικά του αυτοκινήτου. Έτσι, με την ίδια ποσότητα ενέργειας έχουμε πολύ καλύτερο αποτέλεσμα.