Jak funguje tepelné čerpadlo elektrického vozidla
Dojezd elektromobilů při nízkých teplotách stále více přitahuje pozornost lidí a tepelná čerpadla jako vyspělé řešení v domácnostech a průmyslových odvětvích postupně vítají mainstreamoví výrobci elektromobilů. Tepelné čerpadlo je zařízení, které získává energii ze vzduchu pro vytápění nebo chlazení prostor. Princip činnosti tepelného čerpadla je opačný než u tepelného motoru. Tepelné čerpadlo funguje tak, že dodává elektrickou energii a odebírá teplo z chladu do tepla. Zdá se, že to porušuje druhý zákon termodynamiky, ale tento přenos tepla není spontánní a vyžaduje vstupní energii.
Tepelné čerpadlo je vlastně jako lednička, ale opak je pravdou: jeho funkce je přesně opačná než u ledničky v kuchyni. Chladničky pro domácnost obsahují chladicí plyn, který se po stlačení zahřeje. Některými potrubími je stlačený plyn dopravován do kondenzátoru. Teplo z kondenzátoru je odváděno k ochlazení plynného chladiva, které je pak transportováno do potrubí výparníku. Vzhledem k tomu, že výparník je větší než kondenzátor, dochází k poklesu tlaku a kapalné chladivo se odpařuje do plynného stavu, přičemž absorbuje teplo z okolního prostředí. Teplota se odpovídajícím způsobem sníží a dosáhne se chladicího účinku.
Tepelné čerpadlo elektrického vozidla absorbuje teplo z vnějšího vzduchu přes výparník, stlačuje chladivo a poté využívá teplo z kondenzátoru ke zvýšení teploty uvnitř baterie nebo automobilu. Reverzibilní tepelné čerpadlo může také ohřívat nebo chladit baterie. Pokud chladí, lze přebytečné teplo generované provozem baterie rekuperovat a při chlazení baterie ji lze také použít k ohřevu kočáru, čímž zabijete dvě mouchy jednou ranou.
Mezi hlavní součásti tepelného čerpadla patří:
Kompresor: Kompresor je srdcem tepelného čerpadla. Využívá elektřinu ke stlačování chladiva, čímž se zvyšuje tlak a teplota chladiva.
Kondenzátor: Kondenzátor je umístěn mimo tepelné čerpadlo. Kondenzátor je místo, kde chladivo uvolňuje teplo do okolního vzduchu.
Výparník: Výparník je umístěn uvnitř tepelného čerpadla. Je to místo, kde chladivo absorbuje teplo z vnitřního vzduchu.
Expanzní ventil: Expanzní ventil je malé zařízení používané ke snížení tlaku chladiva a jeho přeměně z kapaliny na plyn.
Tepelná čerpadla mohou v zimě zvýšit dojezd elektromobilů. Tepelná čerpadla nepotřebují k výrobě tepla elektřinu, pouze přečerpávají teplo z venku do interiéru. Kapacita spotřebovaná tepelným čerpadlem během tohoto procesu je mnohem menší než u přímého vytápění PTC. Tepelné čerpadlo může podle potřeby měnit svůj provozní režim, což umožňuje vytápění i chlazení.
Přestože jsou tepelná čerpadla stále oblíbenější a mají mnoho výhod, náklady na systémy tepelných čerpadel jsou stále vysoké. Během provozu tepelných čerpadel bude kompresor nadále pracovat, což může přinášet problémy s hlukem. Ve srovnání s tradičními metodami elektrického vytápění jsou systémy tepelných čerpadel složitější, mají více komponent a mají relativně nižší spolehlivost.
