Warmtepomp in de e-auto: wanneer de meerprijs terugkomt

Een elektrische weerstandsverwarming zet stroom om in warmte, en wel volledig: een kilowattuur stroom levert een kilowattuur warmte op. Beter kan niet, want er kan niet meer warmte ontstaan dan de ingezette energie. Zo'n verwarming is goedkoop, licht, onderhoudsvrij en meteen warm — en in een elektrische auto kost ze rechtstreeks actieradius.

Een warmtepomp maakt geen warmte, ze verplaatst die. Een koudemiddel verdampt bij lage temperatuur en neemt daarbij warmte uit de omgeving op; een compressor comprimeert de damp, waardoor de temperatuur stijgt; in de condensor geeft hij de warmte af aan het interieur. De compressor heeft stroom nodig, maar de hoeveelheid warmte die wordt getransporteerd is groter dan de bestede elektrische energie.

De verhouding tussen afgegeven warmte en bestede stroom heet de prestatiecoëfficiënt (COP). Bij milde temperaturen ligt die ruim boven twee, dat wil zeggen: dezelfde warmte voor minder dan de helft van de stroom. Technisch is het dezelfde machine als de airconditioning, alleen met omgekeerde stroomrichting — daarom is de inbouwinspanning overzichtelijk en is de meerprijs toch aanwezig.

Het eenvoudigste type haalt warmte uit de buitenlucht. Ook bij nul graden bevat lucht energie die zich laat overdragen aan een nog kouder koudemiddel; dat is hetzelfde proces als bij een warmtepomp aan huis. De verdamper zit voorin de auto, waar lucht doorheen stroomt.

De uitgebreidere installaties halen er ook de afvalwarmte van de eigen componenten bij: vermogenselektronica, elektromotor en accu worden in bedrijf warm, en die warmte is al aanwezig in het koelcircuit. Een systeem dat meerdere bronnen kan schakelen, werkt efficiënter omdat het de warmste beschikbare bron kiest — en het kan in de winter omgekeerd de accu verwarmen als die te koud is.

Hoe goed een installatie is, hangt daarom minder af van de vraag “warmtepomp ja of nee” dan van het aantal bronnen dat ze kan benutten. Dat staat zelden in de brochure, maar is voor het betreffende model na te lezen in tests en vakartikelen.

De prestatiecoëfficiënt van een warmtepomp hangt af van de temperatuurlift — het verschil tussen de temperatuur van de bron en die van het doel. Hoe groter die lift, hoe meer werk de compressor moet leveren en hoe kleiner de winst. Bij vijf graden buiten en een aangename binnentemperatuur is de lift klein en de COP hoog; bij min vijftien graden is de lift groot en het voordeel duidelijk kleiner.

Daar komt een tweede effect bij: ijsvorming. Wordt de verdamper onder het vriespunt gekoeld, dan slaat luchtvochtigheid als rijp neer en belemmert de warmteoverdracht. De installatie moet dan ontdooien, en daarvoor heeft ze energie nodig of schakelt ze kortstondig om. Juist in de uren waarin je haar het hardst nodig hebt, werkt ze dus onderbroken.

Daarom heeft vrijwel elke auto met een warmtepomp er ook een elektrische bijverwarming bij. Bij strenge kou springt die aan, en dan verbruikt de auto net zoveel als een auto zonder warmtepomp. Wie de installatie ziet als verzekering tegen de winter, wordt teleurgesteld; wie haar ziet als besparing voor de vele milde winterdagen, krijgt precies dat.

Omdat het verwarmingsvermogen ongeveer constant is en het aandrijfvermogen met de snelheid stijgt, werkt elke besparing op de verwarming procentueel het sterkst waar langzaam wordt gereden. In het stadsverkeer en op korte ritten kan de verwarming een aanzienlijk deel van het totale verbruik uitmaken; op de snelweg is ze een bijzaak.

De tweede factor is de lengte van de rit. Het opwarmen van een uitgekoeld interieur vraagt veel vermogen; het op temperatuur houden daarna weinig. Bij een rit van tien minuten bestaat de warmtevraag bijna volledig uit opwarmen — en juist daar helpt de warmtepomp het meest, omdat ze die piekvraag goedkoper dekt.

Daaruit volgt het profiel waarvoor de meerprijs zich het eerst terugverdient: veel korte ritten, overwegend binnen de bebouwde kom, in een klimaat met veel dagen tussen nul en tien graden. Dat beschrijft een groot deel van de Midden-Europese winter — en het dagelijks leven van de meeste forenzen.

Een bedrag staat hier niet, omdat stroomprijzen per land, aanbieder en tarief verschillen. De berekening laat zich toch maken, en wel in vier stappen met je eigen cijfers.

De berekening is bewust grof. Ze hoeft niet op het bedrag nauwkeurig te kloppen, maar moet de vraag beantwoorden of de uitkomst in de orde van grootte van de meerprijs ligt of een veelvoud daaronder — en dat wordt meestal al in de eerste stap beslist.

Bij veel modellen was de warmtepomp een optie met meerprijs, bij sommige onderdeel van een uitrustingslijn, bij enkele standaard. In de advertentie staat ze zelden. Drie wegen leiden naar het antwoord: de volledige uitrustingslijst van de vorige eigenaar, de autopapieren met de optiecodes, of navraag via het chassisnummer bij een erkend merkbedrijf. De derde is de betrouwbaarste en duurt minuten.

Sommige auto's tonen de bedrijfstoestand in het energiestroomscherm; dat helpt bij de proefrit op een koude dag, maar is geen bewijs. Wat niet helpt, is een blik in de motorruimte: de onderdelen verschillen uiterlijk nauwelijks van de airco.

Achteraf inbouwen van een warmtepomp is praktisch niet mogelijk. Ze grijpt in op het koudecircuit, het koelcircuit en de regeling; de inspanning staat in geen verhouding tot het nut. Wie er een wil, koopt een auto die er een heeft.

Ze maakt de accu niet groter. Het verlies aan actieradius door koude cellen blijft bestaan, evenals de hogere rijweerstand bij dichtere lucht en winterbanden. Van de drie winterverliezen verzacht ze er precies één — weliswaar het grootste in het stadsverkeer.

Ze vervangt ook het voorverwarmen aan de kabel niet. Wie vóór vertrek verwarmt terwijl de auto aan de wallbox hangt, haalt de piekvraag helemaal uit de accu; dat geldt ongeacht of de warmte uit een warmtepomp of uit een verwarmingselement komt. Beide samen werken het best: voorverwarmen aan het net, onderweg op temperatuur houden met de warmtepomp.

In een mild klimaat met weinig vorstdagen, bij een auto die in een garage staat en bij overwegend lange ritten komt de meerprijs over de periode dat je de auto houdt niet terug. Hetzelfde geldt voor een auto die toch aan beide uiteinden van het traject aan de kabel hangt en voorverwarmd vertrekt.

Er is echter een tweede reden om haar toch te nemen, en die staat in geen enkele verbruiksberekening: bij doorverkoop is ze een uitrustingsonderdeel waarnaar wordt gevraagd. Twee verder gelijke auto's verschillen in de advertentie nauwelijks, in de onderhandeling wel — en dat verschil kan een deel van de oorspronkelijke meerprijs terughalen.