Die Heizung – bei Elektrofahrzeugen von entscheidender Bedeutung

Um den Innenraum zu heizen, wird ein Teil dieser überschüssigen Wärme abgezweigt. Wenn der Benutzer die Heizungssteuerung betätigt, leitet ein Ventil einen Teil der warmen Flüssigkeit zu einer Art Heizkörper im Innenraum des Fahrzeugs. Hierdurch steigt die Temperatur dieses Heizköpers, und ein Ventilator verteilt die Wärme im Innenraum. Dieses einfache und zugleich geniale Verfahren verbraucht keine zusätzliche Energie, da es die Wärme nutzt, die der Motor ohnehin erzeugt. Diese Wärmeerzeugung ähnelt der einer Öl- oder Gasheizung im Haus, die das Wasser der Anlage in einem Kessel erwärmt.

Heizung in Elektrofahrzeugen

In Elektrofahrzeugen beruht die Heizung auf anderen Prinzipien, und der Energiebedarf zum Heizen des Innenraums ist größer. Denn da kein Verbrennungsmotor vorhanden ist, gibt es auch keine „kostenlose“ Wärmequelle. Obwohl auch Elektrofahrzeuge mit Kühlkreisläufen für Batterie und Motoren (je nach Technologie) ausgestattet sind, werden diese Kreisläufe nicht genutzt, um den Innenraum zu beheizen. Das Beheizen wird also von einem Thermokonvektor übernommen, der mit einem Wärmewiderstand ausgestattet ist, oder von einer Wärmepumpe (WP).

Hier ein Vergleich der beiden Systeme :

Heizen mit Heizwiderstand: einfach, aber energieintensiv

Das Heizen mit einem Widerstand beruht auf dem Joule-Effekt. Dies ist ein physikalisches Phänomen, das bewirkt, dass ein Strom, der durch einen Widerstand fließt, Wärme erzeugt. Diese Wärme wird dann mithilfe eines Ventilators im Innenraum verteilt. Dieses System funktioniert ähnlich wie ein kleiner Heizlüfter, der die Luft mit einem Widerstand erwärmt, bevor er sie mithilfe eines Ventilators in den Raum bläst.

Diese Art der Heizung ist jedoch mit einem besonders hohen Energieverbrauch verbunden. Ihre Leistung kann zwischen ein und fünf Kilowatt betragen. Dieser hohe Energieverbrauch wirkt sich ganz erheblich auf die Reichweite von Elektrofahrzeugen aus, sodass dem Energiemanagement im Winter eine noch bedeutendere Rolle zukommt. Bei einigen Fahrzeugen können beispielsweise bis zu 80 Kilometer Reichweite verloren gehen, wenn die Heizung eingeschaltet ist.

Vorteile:

• Einfache Technologie, robust und kostengünstig.
• Schnelle Wärmeerzeugung, auch wenn es sehr kalt ist.

Nachteile:

• Hoher Energieverbrauch, der die Reichweite erheblich verringern kann.
• Begrenzter Wirkungsgrad: 1 kW Strom erzeugt 1 kW Wärme.

Heizung mit Wärmepumpe: effizient, aber komplex

Die Wärmepumpe (WP) funktioniert hingegen nach dem Prinzip des thermodynamischen Kreislaufs oder Kühlkreislaufs, ähnlich wie bei einem Kühlschrank oder einer umschaltbaren Klimaanlage. Sie nimmt Kalorien aus der Außenluft oder aus anderen Quellen (wie etwa dem Kühlsystem für die Batterie) auf, um sie in den Innenraum zu leiten. Dieser Prozess stützt sich auf ein Kältemittel, das drei Phasen durchläuft: Kompression, Kondensation, Entspannung und Verdampfung. Dieser Zyklus kann sowohl Wärme als auch Kälte erzeugen.

Der Leistungskoeffizient (COP) einer WP liegt in der Regel zwischen 2 und 5. Das bedeutet, dass die Wärmepumpe mit einem COP von 3 aus 1 kWh verbrauchtem Strom 3 kWh Wärme zurückgibt. Doch der COP sinkt, wenn die Außentemperatur fällt. Je kälter es ist, desto geringer ist der Wirkungsgrad. Unter einer bestimmten Temperatur kommt ein elektrischer Widerstand zur Unterstützung der Heizung des Innenraums zum Einsatz, wodurch sich vorübergehend der Energieverbrauch erhöht. Dies gilt insbesondere beim Starten des Fahrzeugs bei sehr niedrigen Außentemperaturen.

Diese Anlage ähnelt umkehrbaren Luft/Luft-Klimaanlagen, die man bei sich zu Hause installieren kann, um im Winter zu heizen und im Sommer zu kühlen.

Vorteile:

• Hoher energetischer Wirkungsgrad: ein COP von 2 bis 5 bedeutet, dass man mit 1 kWh verbrauchtem Strom bis zu 5 kWh Wärme erzeugen kann.
• Geringere Auswirkung auf die Reichweite dank eines geringeren Stromverbrauchs.
• Vielseitigkeit: Möglichkeit, im Winter zu heizen und im Sommer zu kühlen.

Nachteile:

• Höhere Herstellungs- und Installationskosten (+/- 1000 Euro als Option).
• Geringere Leistung bei niedrigen Temperaturen, sodass zur Unterstützung ein elektrischer Widerstand beim Starten erforderlich ist.
• Technische Komplexität, die möglicherweise mit höheren Wartungskosten verbunden ist.

Vergleich der beiden Technologien:

Fazit:

Die Entscheidung für eine Heizung mit Heizwiderstand oder mit Wärmepumpe hängt von den Prioritäten des Herstellers und den Bedürfnissen des Benutzers ab. Wenn es Ziel ist, die Anschaffungskosten gering zu halten und die Konzeption zu vereinfachen, ist eine Heizung mit elektrischem Widerstand eine geeignete Lösung.

Wenn der Benutzer hingegen Wert auf maximale Reichweite legt, insbesondere unter gemäßigten klimatischen Bedingungen, erweist sich die Wärmepumpe als kluge Wahl. Die Hersteller bauen zunehmend Wärmepumpen in ihre Fahrzeuge ein oder bieten sie als Option gegen einen recht hohen Aufpreis (+/- 1000 Euro) an, weil sie einen Kompromiss zwischen Energieeffizienz und Komfort für den Benutzer bieten.