Toplinska crpka u električnom automobilu: kada se doplata vraća

Električno otporno grijanje pretvara struju u toplinu, i to potpuno: jedan kilovat-sat struje daje jedan kilovat-sat topline. Bolje ne može, jer ne može nastati više topline od uložene energije. Takvo je grijanje jeftino, lagano, ne treba održavanje i odmah grije — a u električnom automobilu izravno troši domet.

Toplinska crpka ne proizvodi toplinu, nego je premješta. Rashladno sredstvo isparava pri niskoj temperaturi i pritom preuzima toplinu iz okoline; kompresor sabija paru, pa joj temperatura raste; u kondenzatoru ona predaje toplinu unutrašnjosti. Kompresor troši struju, ali je prenesena količina topline veća od utrošene električne energije.

Omjer predane topline i utrošene struje naziva se koeficijent učinkovitosti (COP). Pri blagim temperaturama osjetno je veći od dva, što znači: ista toplina za manje od polovice struje. Tehnički je to isti stroj kao klima-uređaj, samo sa suprotnim smjerom toka — zato je konstrukcijski zahvat umjeren, a doplata ipak postoji.

Najjednostavnija izvedba uzima toplinu iz vanjskog zraka. I pri nula stupnjeva zrak sadrži energiju koja se može prenijeti na još hladnije rashladno sredstvo; to je isti postupak kao kod toplinske crpke za kuću. Isparivač je smješten sprijeda u vozilu, gdje struji zrak.

Složeniji sustavi dodatno koriste otpadnu toplinu vlastitih komponenti: energetska elektronika, elektromotor i baterija tijekom rada se zagrijavaju, a ta je toplina već prisutna u krugu hlađenja. Sustav koji može povezati više izvora radi učinkovitije jer bira najtopliji dostupan izvor — a zimi može, obrnuto, grijati bateriju kada je prehladna.

Koliko je sustav dobar, stoga ovisi manje o pitanju „toplinska crpka da ili ne” nego o tome koliko izvora može koristiti. To rijetko piše u prospektu, ali se može pročitati u testovima i stručnim člancima o konkretnom modelu.

Koeficijent učinkovitosti toplinske crpke ovisi o temperaturnoj razlici koju mora svladati — o razlici između temperature izvora i temperature cilja. Što je ta razlika veća, to više rada mora obaviti kompresor i to je dobitak manji. Pri pet stupnjeva vani i ugodnoj temperaturi unutra razlika je mala, a koeficijent visok; pri minus petnaest stupnjeva razlika je velika, a prednost osjetno manja.

Tome se pridružuje drugi učinak: zaleđivanje. Kad se isparivač ohladi ispod točke smrzavanja, vlaga iz zraka taloži se na njemu kao inje i otežava prijenos topline. Sustav se tada mora odmrznuti, za što troši energiju, ili se nakratko prebacuje na drugi način rada. Dakle, upravo u satima u kojima bi bio najpotrebniji sustav radi s prekidima.

Zato praktički svako vozilo s toplinskom crpkom ima i dodatni električni grijač. Po jakoj hladnoći on se uključuje i tada vozilo troši koliko i vozilo bez toplinske crpke. Tko sustav shvaća kao osiguranje protiv zime, bit će razočaran; tko ga shvaća kao mjeru štednje za mnoge blage zimske dane, dobit će upravo to.

Budući da je snaga grijanja približno stalna, a snaga pogona raste s brzinom, svaka ušteda na grijanju postotno najjače djeluje ondje gdje se vozi sporo. U gradskom prometu i na kratkim relacijama grijanje može činiti znatan dio ukupne potrošnje; na autocesti je sporedna stavka.

Drugi je čimbenik duljina vožnje. Zagrijavanje ohlađene unutrašnjosti zahtijeva mnogo snage, a održavanje temperature nakon toga malo. Kod vožnje od deset minuta potreba za grijanjem gotovo se u cijelosti sastoji od zagrijavanja — i upravo tu toplinska crpka najviše pomaže jer tu vršnu potrebu pokriva povoljnije.

Iz toga proizlazi profil za koji se doplata najvjerojatnije isplati: mnogo kratkih vožnji, pretežno u naselju, u klimi s mnogo dana između nula i deset stupnjeva. To opisuje velik dio srednjoeuropske zime — i svakodnevicu većine onih koji svaki dan putuju na posao.

Iznos ovdje ne navodimo jer se cijene struje razlikuju ovisno o zemlji, opskrbljivaču i tarifi. Računicu ipak možete napraviti, u četiri koraka s vlastitim brojkama.

Računica je namjerno gruba. Ne mora biti točna do iznosa, nego treba odgovoriti na pitanje je li rezultat reda veličine doplate ili višestruko manji — a to se najčešće odluči već u prvom koraku.

Kod mnogih modela toplinska crpka bila je dodatna oprema uz doplatu, kod nekih dio paketa opreme, a kod nekih serijska. U oglasu se rijetko navodi. Tri puta vode do odgovora: potpuni popis opreme prethodnog vlasnika, dokumenti vozila s kodovima opcija ili upit prema broju šasije (VIN) u ovlaštenom servisu. Treći je najpouzdaniji i traje nekoliko minuta.

Neka vozila prikazuju stanje rada na zaslonu tijeka energije; to pomaže pri probnoj vožnji po hladnom danu, ali nije dokaz. Ne pomaže pogled u motorni prostor: dijelovi se izvana jedva razlikuju od dijelova klima-uređaja.

Toplinska crpka praktički se ne može naknadno ugraditi. Zadire u krug rashladnog sredstva, krug rashladne tekućine i upravljanje; trošak je nerazmjeran koristi. Tko je želi, kupuje vozilo koje je već ima.

Ne povećava bateriju. Gubitak dometa zbog hladnih ćelija ostaje, kao i veći otpor vožnji zbog gušćeg zraka i zimskih guma. Od tri zimska gubitka ublažava točno jedan — doduše, u gradskom prometu najveći.

Ne zamjenjuje ni predgrijavanje dok je vozilo na kabelu. Tko grije prije polaska dok je vozilo priključeno na zidni punjač (wallbox), vršnu potrebu potpuno skida s baterije; to vrijedi bez obzira na to dolazi li toplina iz toplinske crpke ili iz grijaćeg elementa. Oboje zajedno djeluje najbolje: predgrijavanje iz mreže, a na putu održavanje temperature toplinskom crpkom.

U blagoj klimi s malo dana s mrazom, kod vozila koje stoji u garaži i pri pretežno dugim vožnjama doplata se tijekom razdoblja posjedovanja ne vraća. Isto vrijedi za vozilo koje je ionako na oba kraja relacije priključeno na kabel i kreće predgrijano.

Ali postoji i drugi razlog da je ipak uzmete, a on ne stoji ni u jednoj računici potrošnje: pri preprodaji ona je stavka opreme za koju se pita. Dva inače jednaka vozila u oglasu se jedva razlikuju, ali u pregovorima itekako — a ta razlika može vratiti dio prvobitne doplate.