Tepelné čerpadlo v elektromobile: kedy sa príplatok vráti

Elektrické odporové kúrenie premieňa elektrinu na teplo, a to úplne: jedna kilowatthodina elektriny dáva jednu kilowatthodinu tepla. Lepšie to nejde, pretože viac tepla, než je vložená energia, vzniknúť nemôže. Toto kúrenie je lacné, ľahké, bezúdržbové a hneď teplé — a v elektromobile stojí priamo dojazd.

Tepelné čerpadlo teplo nevyrába, presúva ho. Chladivo sa vyparuje pri nízkej teplote a pritom prijíma teplo z okolia; kompresor stlačí paru, čím sa zvýši jej teplota; v kondenzátore odovzdá teplo interiéru. Kompresor potrebuje elektrinu, ale množstvo prenesenej tepla je väčšie než vynaložená elektrická energia.

Pomer odovzdaného tepla k vynaloženej elektrine sa nazýva vykurovací faktor. Pri miernych teplotách je výrazne nad dvoma, čo znamená: rovnaké teplo za menej než polovicu elektriny. Technicky je to rovnaký stroj ako klimatizácia, len s opačným smerom toku — preto je konštrukčná náročnosť obmedzená a príplatok napriek tomu existuje.

Najjednoduchšia konštrukcia odoberá teplo z vonkajšieho vzduchu. Aj pri nule stupňov obsahuje vzduch energiu, ktorú možno preniesť na ešte chladnejšie chladivo; je to ten istý proces ako pri tepelnom čerpadle na dome. Výparník sedí vpredu vo vozidle, kde preteká vzduch.

Náročnejšie systémy si navyše berú odpadové teplo z vlastných komponentov: výkonová elektronika, elektromotor a batéria sa pri prevádzke zahrievajú a toto teplo je v chladiacom okruhu už k dispozícii. Systém, ktorý vie zapojiť viac zdrojov, pracuje efektívnejšie, pretože si vyberie najteplejší dostupný zdroj — a v zime môže naopak vyhrievať batériu, keď je príliš studená.

Ako dobré je zariadenie, preto závisí menej od otázky „tepelné čerpadlo áno, alebo nie“ než od toho, koľko zdrojov vie využiť. V prospekte to býva zriedka, dá sa to však dočítať v testoch a odborných článkoch o konkrétnom modeli.

Vykurovací faktor tepelného čerpadla závisí od teplotného zdvihu — od rozdielu medzi teplotou zdroja a teplotou cieľa. Čím väčší je tento zdvih, tým viac práce musí kompresor vykonať a tým menší je zisk. Pri piatich stupňoch vonku a príjemnej teplote v interiéri je zdvih malý a vykurovací faktor vysoký; pri mínus pätnástich stupňoch je zdvih veľký a výhoda výrazne menšia.

K tomu pristupuje druhý efekt: námraza. Ak sa výparník ochladí pod bod mrazu, vlhkosť vzduchu sa zráža ako námraza a bráni prestupu tepla. Zariadenie sa potom musí odmrazovať a na to potrebuje energiu, alebo krátkodobo prepne. Presne v hodinách, keď by sa najnutnejšie hodilo, teda pracuje s prerušeniami.

Preto má prakticky každé vozidlo s tepelným čerpadlom navyše elektrické prikurovanie. Pri silnom mraze naskočí a vozidlo potom spotrebuje rovnako ako vozidlo bez tepelného čerpadla. Kto zariadenie chápe ako poistenie proti zime, bude sklamaný; kto ho chápe ako úsporné opatrenie na početné mierne zimné dni, dostane presne to.

Pretože je výkon kúrenia približne konštantný a výkon pohonu rastie s rýchlosťou, pôsobí každá úspora na kúrení percentuálne najsilnejšie tam, kde sa jazdí pomaly. V mestskej premávke a na krátkych trasách môže kúrenie tvoriť značnú časť celkovej spotreby; na diaľnici je vedľajšou položkou.

Druhým faktorom je dĺžka jazdy. Vyhriatie vychladnutého interiéru vyžaduje veľa výkonu; udržiavanie teploty potom málo. Pri jazde dlhej desať minút pozostáva potreba kúrenia takmer výlučne z vyhrievania — a práve tam tepelné čerpadlo pomáha najviac, pretože túto špičkovú potrebu pokrýva lacnejšie.

Z toho vyplýva profil, pre ktorý sa príplatok najpravdepodobnejšie vyplatí: veľa krátkych jázd, prevažne v obci, v podnebí s mnohými dňami medzi nulou a desiatimi stupňami. To opisuje veľkú časť stredoeurópskej zimy — a každodennosť väčšiny dochádzajúcich za prácou.

Suma tu nie je uvedená, pretože ceny elektriny sa líšia podľa krajiny, dodávateľa a tarify. Výpočet sa napriek tomu dá urobiť, a to v štyroch krokoch s vlastnými číslami.

Výpočet je zámerne hrubý. Nemá sedieť na sumu presne, ale zodpovedať otázku, či je výsledok rádovo v úrovni príplatku, alebo mnohonásobne pod ním — a to sa rozhodne zvyčajne už v prvom kroku.

Pri mnohých modeloch bolo tepelné čerpadlo za príplatok, pri niektorých súčasťou výbavovej línie, pri niektorých sériovo. V inzeráte býva uvedené zriedka. K odpovedi vedú tri cesty: úplný zoznam výbavy od predchádzajúceho majiteľa, doklady k vozidlu s kódmi výbavy alebo dopyt podľa čísla VIN v autorizovanom servise. Tretia je najspoľahlivejšia a trvá minúty.

Niektoré vozidlá zobrazujú prevádzkový stav na obrazovke toku energie; pomáha to pri skúšobnej jazde v chladný deň, ale nie je to dôkaz. Nepomôže pohľad do motorového priestoru: komponenty sa navonok sotva líšia od klimatizácie.

Tepelné čerpadlo sa prakticky nedá dodatočne namontovať. Zasahuje do chladivového okruhu, chladiaceho okruhu a riadenia; náročnosť je neprimeraná prínosu. Kto ho chce, kúpi vozidlo, ktoré ho má.

Nezväčšuje batériu. Strata dojazdu kvôli studeným článkom zostáva, rovnako vyšší jazdný odpor pri hustejšom vzduchu a zimných pneumatikách. Z troch zimných strát zmierňuje presne jednu — a to najväčšiu v mestskej premávke.

Nenahrádza ani predhrievanie na kábli. Kto vykuruje pred odchodom, kým je vozidlo pripojené k wallboxu, úplne ušetrí batériu od špičkovej potreby; je to nezávislé od toho, či teplo pochádza z tepelného čerpadla, alebo z vyhrievacieho telesa. Oboje spolu pôsobí najlepšie: predhriať zo siete, cestou udržiavať tepelným čerpadlom.

V miernom podnebí s málo mrazivými dňami, pri vozidle, ktoré stojí v garáži, a pri prevažne dlhých jazdách sa príplatok počas doby držby nevráti. To isté platí pre vozidlo, ktoré tak či tak visí na oboch koncoch trasy na kábli a vyráža predhriate.

Existuje však druhý dôvod, prečo si ho napriek tomu vybrať, a ten nie je v žiadnom výpočte spotreby: pri ďalšom predaji je to položka výbavy, na ktorú sa pýtajú. Dve inak rovnaké vozidlá sa v inzeráte sotva líšia, vo vyjednávaní však áno — a tento rozdiel môže späť získať časť pôvodného príplatku.