Ako funguje tepelné čerpadlo elektrického vozidla
Dojazd elektrických vozidiel pri nízkych teplotách čoraz viac priťahuje pozornosť ľudí a tepelné čerpadlá ako vyspelé riešenie v domácnostiach a priemysle postupne vítajú aj mainstreamoví výrobcovia elektromobilov. Tepelné čerpadlo je zariadenie, ktoré odoberá energiu zo vzduchu na vykurovanie alebo chladenie priestorov. Princíp činnosti tepelného čerpadla je opačný ako princíp tepelného motora. Tepelné čerpadlo funguje tak, že dodáva elektrickú energiu a odoberá teplo z chladu do tepla. Zdá sa, že to porušuje druhý zákon termodynamiky, ale tento prenos tepla nie je spontánny a vyžaduje si vstupnú energiu.
Tepelné čerpadlo je vlastne ako chladnička, no opak je pravdou: jeho funkcia je presne opačná ako chladnička v kuchyni. Chladničky pre domácnosť obsahujú chladiaci plyn, ktorý sa po stlačení zahreje. Stlačený plyn je dopravovaný do kondenzátora cez niekoľko potrubí. Teplo z kondenzátora sa odvádza na ochladenie plynného chladiva, ktoré sa potom prepravuje do potrubia výparníka. V dôsledku toho, že výparník je väčší ako kondenzátor, tlak klesá a kvapalné chladivo sa odparuje do plynného stavu, pričom absorbuje teplo z okolitého prostredia. Teplota sa zodpovedajúcim spôsobom zníži, čím sa dosiahne chladiaci účinok.
Tepelné čerpadlo elektrického vozidla absorbuje teplo z vonkajšieho vzduchu cez výparník, stlačí chladivo a následne využije teplo z kondenzátora na zvýšenie teploty vo vnútri batérie alebo auta. Reverzibilné tepelné čerpadlo môže tiež ohrievať alebo chladiť batérie. Ak chladí, prebytočné teplo vznikajúce pri prevádzke batérie sa dá rekuperovať a pri chladení batérie sa dá použiť aj na ohrev kočíka, čím zabijete dve muchy jednou ranou.
Medzi hlavné komponenty tepelného čerpadla patria:
Kompresor: Kompresor je srdcom tepelného čerpadla. Využíva elektrickú energiu na stlačenie chladiva, čím sa zvýši tlak a teplota chladiva.
Kondenzátor: Kondenzátor je umiestnený mimo tepelného čerpadla. Kondenzátor je miesto, kde chladivo uvoľňuje teplo do okolitého vzduchu.
Výparník: Výparník sa nachádza vo vnútri tepelného čerpadla. Je to miesto, kde chladivo absorbuje teplo z vnútorného vzduchu.
Expanzný ventil: Expanzný ventil je malé zariadenie používané na zníženie tlaku chladiva a jeho premenu z kvapaliny na plyn.
Tepelné čerpadlá môžu v zime zvýšiť dojazd elektromobilov. Tepelné čerpadlá na výrobu tepla nepotrebujú elektrickú energiu, iba prečerpávajú teplo zvonku do interiéru. Kapacita spotrebovaná tepelným čerpadlom počas tohto procesu je oveľa menšia ako pri priamom ohreve PTC. Tepelné čerpadlo môže podľa potreby meniť svoj prevádzkový režim, čím umožňuje vykurovanie aj chladenie.
Aj keď sú tepelné čerpadlá čoraz populárnejšie a majú mnoho výhod, náklady na systémy tepelných čerpadiel sú stále vysoké. Počas prevádzky tepelných čerpadiel bude kompresor naďalej pracovať, čo môže priniesť problémy s hlučnosťou. V porovnaní s tradičnými spôsobmi elektrického vykurovania sú systémy tepelných čerpadiel zložitejšie, majú viac komponentov a majú relatívne nižšiu spoľahlivosť.
