Tepelné čerpadlo v elektromobilu: kdy se doplatek vrátí

Elektrické odporové topení přeměňuje elektřinu na teplo, a to beze zbytku: z jedné kilowatthodiny elektřiny vznikne jedna kilowatthodina tepla. Lépe to nejde, protože tepla nemůže vzniknout víc, než kolik energie se vloží. Takové topení je levné, lehké, bezúdržbové a hned hřeje — a v elektromobilu stojí přímo dojezd.

Tepelné čerpadlo teplo nevyrábí, ale přesouvá ho. Chladivo se při nízké teplotě odpařuje a přitom odebírá teplo z okolí; kompresor páru stlačí, čímž se její teplota zvýší; v kondenzátoru pak teplo předá do kabiny. Kompresor potřebuje elektřinu, ale množství přeneseného tepla je větší než vynaložená elektrická energie.

Poměr mezi odevzdaným teplem a spotřebovanou elektřinou se nazývá topný faktor. Při mírných teplotách je výrazně vyšší než dvě, tedy stejné teplo za méně než polovinu elektřiny. Technicky jde o stejný stroj jako klimatizace, jen s obráceným směrem toku — proto je stavební náročnost přijatelná a doplatek přesto existuje.

Nejjednodušší provedení odebírá teplo z venkovního vzduchu. Vzduch obsahuje energii i při nule stupňů a lze ji předat ještě chladnějšímu chladivu; je to stejný děj jako u tepelného čerpadla u domu. Výparník je umístěn vepředu ve voze, kudy proudí vzduch.

Složitější systémy navíc využívají odpadní teplo vlastních komponent: výkonová elektronika, elektromotor i baterie se za provozu zahřívají a toto teplo už je v chladicím okruhu k dispozici. Systém, který dokáže propojit více zdrojů, pracuje účinněji, protože si vybere nejteplejší dostupný zdroj — a v zimě naopak může ohřívat baterii, pokud je příliš studená.

Kvalita systému tedy závisí méně na otázce „tepelné čerpadlo ano, nebo ne“ než na tom, kolik zdrojů dokáže využít. V prospektu to bývá uvedeno zřídka, ale lze si to dohledat v testech a odborných článcích ke konkrétnímu modelu.

Topný faktor tepelného čerpadla závisí na teplotním zdvihu — na rozdílu mezi teplotou zdroje a teplotou cíle. Čím je tento zdvih větší, tím víc práce musí kompresor odvést a tím menší je zisk. Při pěti stupních venku a příjemné teplotě v kabině je zdvih malý a topný faktor vysoký; při minus patnácti stupních je zdvih velký a výhoda je výrazně menší.

K tomu přistupuje druhý efekt: namrzání. Když se výparník ochladí pod bod mrazu, vzdušná vlhkost se na něm usazuje jako námraza a brání přenosu tepla. Systém pak musí odmrazovat a potřebuje na to energii, nebo se na chvíli přepne. Právě v hodinách, kdy by se nejvíc hodilo, tedy pracuje s přerušováním.

Proto má prakticky každé vozidlo s tepelným čerpadlem navíc elektrické přitápění. Při silném mrazu se zapne a vůz pak spotřebovává tolik jako vůz bez tepelného čerpadla. Kdo na systém pohlíží jako na pojistku proti zimě, bude zklamán; kdo v něm vidí úsporné opatření pro množství mírných zimních dnů, dostane přesně to.

Protože je topný výkon zhruba stálý a výkon pohonu roste s rychlostí, působí každá úspora na topení procentuálně nejsilněji tam, kde se jezdí pomalu. Ve městě a na krátkých trasách může topení tvořit podstatnou část celkové spotřeby; na dálnici je to vedlejší položka.

Druhým činitelem je délka jízdy. Zahřátí vychladlé kabiny vyžaduje hodně výkonu; udržení teploty poté málo. U desetiminutové jízdy tvoří potřeba tepla téměř celá zahřívání — a právě tam tepelné čerpadlo pomáhá nejvíc, protože tuto špičkovou potřebu pokrývá levněji.

Z toho vychází profil, pro který se doplatek nejspíš vyplatí: mnoho krátkých jízd, převážně v obci, v klimatu s mnoha dny mezi nulou a deseti stupni. To popisuje velkou část středoevropské zimy — a každodenní život většiny dojíždějících.

Částka tu uvedena není, protože se ceny elektřiny liší podle země, dodavatele a tarifu. Výpočet lze přesto provést, a to ve čtyřech krocích s vlastními čísly.

Výpočet je záměrně hrubý. Nemá souhlasit na přesnou částku, ale odpovědět na otázku, zda výsledek leží v řádu doplatku, nebo je mnohonásobně nižší — a to se obvykle rozhodne už v prvním kroku.

U mnoha modelů bylo tepelné čerpadlo za příplatek, u některých součástí výbavové linie, u několika sériové. V inzerátu bývá uvedeno zřídka. K odpovědi vedou tři cesty: úplný seznam výbavy od předchozího majitele, doklady k vozidlu s kódy výbavy, nebo dotaz podle čísla podvozku (VIN) u smluvního servisu. Třetí je nejspolehlivější a trvá minuty.

Některé vozy zobrazují provozní stav na obrazovce toku energie; to pomůže při zkušební jízdě za studeného dne, ale není to důkaz. Nepomůže pohled do motorového prostoru: součásti se od klimatizace navenek sotva liší.

Dodatečně nainstalovat tepelné čerpadlo prakticky nelze. Zasahuje do okruhu chladiva, chladicího okruhu a řízení; náročnost je v nepoměru k užitku. Kdo ho chce, koupí vůz, který ho má.

Nezvětšuje baterii. Ztráta dojezdu způsobená studenými články zůstává, stejně jako vyšší jízdní odpor v hustém vzduchu a se zimními pneumatikami. Ze tří zimních ztrát zmírňuje právě jednu — ovšem tu největší v městském provozu.

Nenahradí ani předehřev na kabelu. Kdo před odjezdem topí, zatímco je vůz připojen k wallboxu, odebere špičkovou potřebu zcela z baterie; to platí bez ohledu na to, zda teplo pochází z tepelného čerpadla, nebo z topného tělesa. Nejlépe funguje obojí dohromady: předehřát v síti a za jízdy teplotu udržovat tepelným čerpadlem.

V mírném klimatu s málo mrazivými dny, u vozu stojícího v garáži a při převážně dlouhých jízdách se doplatek za dobu držení nevrátí. Totéž platí pro vůz, který je stejně na obou koncích trasy připojen ke kabelu a vyjíždí předehřátý.

Existuje ale druhý důvod, proč si ho přesto vybrat, a ten v žádném výpočtu spotřeby nefiguruje: Při dalším prodeji je to položka výbavy, na kterou se lidé ptají. Dva jinak stejné vozy se v inzerátu téměř neliší, v jednání ano — a tento rozdíl může část původního doplatku vrátit.