Wärmepumpe im Elektroauto: wann der Aufpreis zurückkommt

Eine elektrische Widerstandsheizung wandelt Strom in Wärme um, und zwar vollständig: Eine Kilowattstunde Strom ergibt eine Kilowattstunde Wärme. Besser geht es nicht, denn mehr Wärme als die eingesetzte Energie kann nicht entstehen. Diese Heizung ist billig, leicht, wartungsfrei und sofort warm — und sie kostet im Elektroauto direkt Reichweite.

Eine Wärmepumpe erzeugt keine Wärme, sie verschiebt sie. Ein Kältemittel verdampft bei niedriger Temperatur und nimmt dabei Wärme aus der Umgebung auf; ein Verdichter komprimiert den Dampf, wodurch seine Temperatur steigt; im Kondensator gibt er die Wärme an den Innenraum ab. Der Verdichter braucht Strom, aber die transportierte Wärmemenge ist grösser als die aufgewendete elektrische Energie.

Das Verhältnis aus abgegebener Wärme zu aufgewendetem Strom heisst Leistungszahl. Bei milden Temperaturen liegt sie deutlich über zwei, das heisst: dieselbe Wärme für weniger als die Hälfte des Stroms. Technisch ist es dieselbe Maschine wie die Klimaanlage, nur mit umgekehrter Flussrichtung — deshalb ist der bauliche Aufwand überschaubar und der Aufpreis trotzdem vorhanden.

Die einfachste Bauart nimmt Wärme aus der Aussenluft. Auch bei null Grad enthält Luft Energie, die sich auf ein noch kälteres Kältemittel übertragen lässt; das ist derselbe Vorgang wie bei einer Wärmepumpe am Haus. Der Verdampfer sitzt vorn im Fahrzeug, wo Luft durchströmt.

Die aufwendigeren Anlagen holen sich zusätzlich die Abwärme der eigenen Komponenten: Leistungselektronik, Elektromotor und Batterie werden im Betrieb warm, und diese Wärme ist im Kühlkreislauf bereits vorhanden. Ein System, das mehrere Quellen verschalten kann, arbeitet effizienter, weil es sich die wärmste verfügbare Quelle aussucht — und es kann im Winter umgekehrt die Batterie beheizen, wenn sie zu kalt ist.

Wie gut eine Anlage ist, hängt deshalb weniger an der Frage «Wärmepumpe ja oder nein» als daran, wie viele Quellen sie nutzen kann. Das steht selten im Prospekt, lässt sich aber in Tests und Fachbeiträgen zum konkreten Modell nachlesen.

Die Leistungszahl einer Wärmepumpe hängt vom Temperaturhub ab — vom Unterschied zwischen der Temperatur der Quelle und der des Ziels. Je grösser dieser Hub, desto mehr Arbeit muss der Verdichter leisten und desto kleiner wird der Gewinn. Bei fünf Grad aussen und angenehmer Innentemperatur ist der Hub gering und die Leistungszahl hoch; bei minus fünfzehn Grad ist er gross und der Vorteil deutlich kleiner.

Dazu kommt ein zweiter Effekt: Vereisung. Wird der Verdampfer unter den Gefrierpunkt gekühlt, schlägt sich Luftfeuchtigkeit als Reif nieder und behindert den Wärmeübergang. Die Anlage muss dann abtauen, und dafür braucht sie Energie oder sie schaltet kurzzeitig um. Genau in den Stunden, in denen man sie am dringendsten bräuchte, arbeitet sie also unterbrochen.

Deshalb hat praktisch jedes Fahrzeug mit Wärmepumpe zusätzlich eine elektrische Zuheizung. Bei strenger Kälte springt sie an, und dann verbraucht das Fahrzeug so viel wie eines ohne Wärmepumpe. Wer die Anlage als Versicherung gegen den Winter versteht, wird enttäuscht; wer sie als Sparmassnahme für die vielen milden Wintertage versteht, bekommt genau das.

Weil die Heizleistung ungefähr konstant ist und die Antriebsleistung mit dem Tempo steigt, wirkt jede Heizungsersparnis prozentual dort am stärksten, wo langsam gefahren wird. Im Stadtverkehr und auf kurzen Strecken kann die Heizung einen erheblichen Teil des Gesamtverbrauchs ausmachen; auf der Autobahn ist sie ein Nebenposten.

Der zweite Faktor ist die Länge der Fahrt. Das Aufheizen eines ausgekühlten Innenraums verlangt viel Leistung; das Halten der Temperatur danach wenig. Bei einer Fahrt von zehn Minuten besteht der Heizbedarf fast vollständig aus Aufheizen — und genau dort hilft die Wärmepumpe am meisten, weil sie diesen Spitzenbedarf günstiger deckt.

Daraus ergibt sich das Profil, für das sich der Aufpreis am ehesten rechnet: viele kurze Fahrten, überwiegend im Ortsbereich, in einem Klima mit vielen Tagen zwischen null und zehn Grad. Das beschreibt einen grossen Teil des mitteleuropäischen Winters — und den Alltag der meisten Pendler.

Ein Betrag steht hier nicht, weil Strompreise sich je nach Land, Anbieter und Tarif unterscheiden. Die Rechnung lässt sich trotzdem führen, und zwar in vier Schritten mit den eigenen Zahlen.

Die Rechnung ist bewusst grob. Sie soll nicht auf den Betrag genau stimmen, sondern die Frage beantworten, ob das Ergebnis in der Grössenordnung des Aufpreises liegt oder um ein Vielfaches darunter — und das entscheidet sich meist schon im ersten Schritt.

Bei vielen Modellen war die Wärmepumpe Aufpreis, bei manchen Bestandteil einer Ausstattungslinie, bei einigen serienmässig. Im Inserat steht sie selten. Drei Wege führen zur Antwort: die vollständige Ausstattungsliste des Vorbesitzers, die Fahrzeugpapiere mit den Optionscodes, oder eine Abfrage über die Fahrgestellnummer bei einem Vertragsbetrieb. Die dritte ist die verlässlichste und dauert Minuten.

Manche Fahrzeuge zeigen den Betriebszustand im Energiefluss-Bildschirm an; das hilft bei der Probefahrt an einem kalten Tag, ist aber kein Beweis. Was nicht hilft, ist der Blick in den Motorraum: Die Bauteile unterscheiden sich äusserlich kaum von der Klimaanlage.

Nachrüsten lässt sich eine Wärmepumpe praktisch nicht. Sie greift in den Kältekreis, den Kühlkreislauf und die Steuerung ein; der Aufwand steht in keinem Verhältnis zum Nutzen. Wer sie will, kauft ein Fahrzeug, das sie hat.

Sie vergrössert die Batterie nicht. Der Reichweitenverlust durch kalte Zellen bleibt bestehen, ebenso der höhere Fahrwiderstand bei dichter Luft und Winterreifen. Von den drei Winterverlusten mildert sie genau einen — allerdings den grössten im Stadtverkehr.

Sie ersetzt auch das Vorheizen am Kabel nicht. Wer vor der Abfahrt heizt, während das Fahrzeug an der Wallbox hängt, nimmt den Spitzenbedarf ganz aus der Batterie heraus; das ist unabhängig davon, ob die Wärme aus einer Wärmepumpe oder aus einem Heizelement kommt. Beides zusammen wirkt am besten: vorheizen am Netz, unterwegs mit der Wärmepumpe halten.

In einem milden Klima mit wenigen Frosttagen, bei einem Fahrzeug, das in einer Garage steht, und bei überwiegend langen Fahrten kommt der Aufpreis über die Haltedauer nicht zurück. Dasselbe gilt für ein Fahrzeug, das ohnehin an beiden Enden der Strecke am Kabel hängt und vorgeheizt losfährt.

Es gibt aber einen zweiten Grund, sie trotzdem zu nehmen, und der steht in keiner Verbrauchsrechnung: Beim Wiederverkauf ist sie ein Ausstattungspunkt, nach dem gefragt wird. Zwei sonst gleiche Fahrzeuge unterscheiden sich im Inserat kaum, in der Verhandlung aber schon — und dieser Unterschied kann einen Teil des ursprünglichen Aufpreises zurückholen.