Pompa ciepła w aucie elektrycznym: kiedy dopłata się zwraca

Elektryczne ogrzewanie oporowe zamienia prąd w ciepło, i to w całości: jedna kilowatogodzina prądu daje jedną kilowatogodzinę ciepła. Lepiej się nie da, bo nie może powstać więcej ciepła niż włożona energia. Takie ogrzewanie jest tanie, lekkie, bezobsługowe i od razu grzeje — a w aucie elektrycznym kosztuje bezpośrednio zasięg.

Pompa ciepła nie wytwarza ciepła, tylko je przenosi. Czynnik chłodniczy odparowuje w niskiej temperaturze i przy tym pobiera ciepło z otoczenia; sprężarka spręża parę, przez co jej temperatura rośnie; w skraplaczu oddaje ona ciepło do wnętrza. Sprężarka potrzebuje prądu, ale ilość przeniesionego ciepła jest większa niż zużyta energia elektryczna.

Stosunek oddanego ciepła do zużytego prądu nazywa się współczynnikiem wydajności (COP). Przy łagodnych temperaturach wynosi wyraźnie ponad dwa, czyli: to samo ciepło za mniej niż połowę prądu. Technicznie to ta sama maszyna co klimatyzacja, tylko z odwrotnym kierunkiem przepływu — dlatego nakład konstrukcyjny jest umiarkowany, a dopłata mimo to istnieje.

Najprostsza konstrukcja pobiera ciepło z powietrza zewnętrznego. Nawet przy zero stopni powietrze zawiera energię, którą można przekazać jeszcze zimniejszemu czynnikowi chłodniczemu; to ten sam proces co w pompie ciepła przy domu. Parownik znajduje się z przodu auta, tam gdzie przepływa powietrze.

Bardziej rozbudowane instalacje czerpią dodatkowo ciepło odpadowe własnych podzespołów: elektronika mocy, silnik elektryczny i akumulator w trakcie pracy się nagrzewają, a to ciepło jest już obecne w obiegu chłodzenia. System, który potrafi połączyć kilka źródeł, pracuje efektywniej, bo wybiera najcieplejsze dostępne źródło — a zimą może też odwrotnie ogrzewać akumulator, gdy jest zbyt zimny.

To, jak dobra jest instalacja, zależy więc mniej od pytania „pompa ciepła tak czy nie”, a bardziej od tego, z ilu źródeł potrafi korzystać. Rzadko znajduje się to w prospekcie, ale można o tym przeczytać w testach i artykułach fachowych o konkretnym modelu.

Współczynnik wydajności pompy ciepła zależy od skoku temperatury — od różnicy między temperaturą źródła a temperaturą celu. Im większy ten skok, tym więcej pracy musi wykonać sprężarka i tym mniejszy zysk. Przy pięciu stopniach na zewnątrz i przyjemnej temperaturze we wnętrzu skok jest niewielki, a współczynnik wysoki; przy minus piętnastu stopniach jest duży, a zaleta wyraźnie mniejsza.

Dochodzi drugi efekt: oblodzenie. Jeśli parownik jest schładzany poniżej zera, wilgoć z powietrza osadza się jako szron i utrudnia przekazywanie ciepła. Instalacja musi wtedy odszraniać, a do tego potrzebuje energii albo na chwilę się przełącza. Dokładnie w godzinach, w których byłaby najbardziej potrzebna, pracuje więc z przerwami.

Dlatego praktycznie każde auto z pompą ciepła ma dodatkowo elektryczne ogrzewanie wspomagające. Przy silnym mrozie się włącza i wtedy auto zużywa tyle, co auto bez pompy ciepła. Kto traktuje tę instalację jako ubezpieczenie od zimy, będzie rozczarowany; kto traktuje ją jako sposób na oszczędność w liczne łagodne zimowe dni, dostanie dokładnie to.

Ponieważ moc ogrzewania jest mniej więcej stała, a moc napędu rośnie z prędkością, każda oszczędność na ogrzewaniu działa procentowo najmocniej tam, gdzie jeździ się wolno. W ruchu miejskim i na krótkich trasach ogrzewanie może stanowić znaczną część całkowitego zużycia; na autostradzie jest pozycją poboczną.

Drugim czynnikiem jest długość jazdy. Nagrzanie wychłodzonego wnętrza wymaga dużej mocy; utrzymanie temperatury potem — niewielkiej. Przy jeździe trwającej dziesięć minut zapotrzebowanie na ciepło to prawie wyłącznie nagrzewanie — i właśnie tu pompa ciepła pomaga najbardziej, bo taniej pokrywa ten szczytowy popyt.

Z tego wynika profil, dla którego dopłata najprędzej się kalkuluje: dużo krótkich przejazdów, głównie w obszarze zabudowanym, w klimacie z wieloma dniami między zerem a dziesięcioma stopniami. To opisuje dużą część środkowoeuropejskiej zimy — i codzienność większości dojeżdżających do pracy.

Nie podajemy tu kwoty, bo ceny prądu różnią się w zależności od kraju, dostawcy i taryfy. Rachunek da się mimo to przeprowadzić, w czterech krokach i z własnymi liczbami.

Rachunek jest celowo przybliżony. Nie chodzi o to, by zgadzał się co do kwoty, tylko o odpowiedź na pytanie, czy wynik jest tego samego rzędu wielkości co dopłata, czy wielokrotnie od niej niższy — a to rozstrzyga się zwykle już w pierwszym kroku.

W wielu modelach pompa ciepła była dopłatą, w niektórych częścią linii wyposażenia, w kilku standardem. W ogłoszeniu rzadko się ją podaje. Do odpowiedzi prowadzą trzy drogi: pełna lista wyposażenia od poprzedniego właściciela, dokumenty auta z kodami opcji albo zapytanie po numerze VIN w autoryzowanym serwisie. Trzecia jest najpewniejsza i trwa minuty.

Niektóre auta pokazują stan pracy na ekranie przepływu energii; pomaga to podczas jazdy próbnej w zimny dzień, ale nie jest dowodem. Nie pomaga spojrzenie do komory silnika: podzespoły z zewnątrz prawie nie różnią się od klimatyzacji.

Pompy ciepła praktycznie nie da się dorobić. Ingeruje w obieg chłodniczy, obieg chłodzenia i sterowanie; nakład nie pozostaje w żadnej proporcji do pożytku. Kto jej chce, kupuje auto, które ją ma.

Nie powiększa akumulatora. Utrata zasięgu przez zimne ogniwa pozostaje, tak samo jak wyższy opór jazdy przy gęstym powietrzu i oponach zimowych. Z trzech zimowych strat łagodzi dokładnie jedną — za to największą w ruchu miejskim.

Nie zastępuje też nagrzewania wstępnego przy kablu. Kto ogrzewa auto przed odjazdem, gdy jest podłączone do wallboxa, zdejmuje szczytowe zapotrzebowanie z akumulatora w całości; to niezależne od tego, czy ciepło pochodzi z pompy ciepła, czy z elementu grzejnego. Razem działa to najlepiej: nagrzać wstępnie przy sieci, w drodze utrzymywać pompą ciepła.

W łagodnym klimacie z niewieloma dniami mrozu, przy aucie stojącym w garażu i przy przeważnie długich trasach dopłata nie zwraca się w okresie posiadania. To samo dotyczy auta, które i tak stoi na obu końcach trasy na kablu i rusza już nagrzane.

Jest jednak drugi powód, żeby ją mimo to wziąć, i nie ma go w żadnym rachunku zużycia: przy odsprzedaży to element wyposażenia, o który się pyta. Dwa poza tym identyczne auta w ogłoszeniu prawie się nie różnią, w negocjacji już tak — a ta różnica może odzyskać część pierwotnej dopłaty.