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Eine Wärmepumpe wird bei modernen Elektroautos oft als ein sehr wichtiges Kriterium beworben. Auch Tesla begann im Jahr 2020 damit, Fahrzeuge mit einer Wärmepumpe auszustatten.
Aber bringt die Wärmepumpe in der Praxis wirklich eine so große Einsparung an Energie, wie es oft versprochen wird?
In diesem Beitrag geht es darum, welche Tesla Fahrzeuge mit einer Wärmepumpe ausgestattet sind. Welche Vor- und Nachteile sie hat und wie groß der Nutzen bei der Energieersparnis wirklich ist.
- Was ist eine Wärmepumpe?
- So funktioniert die Tesla Wärmepumpe
- Wie viele km mehr Reichweite bringt eine Wärmepumpe im Tesla?
- Vor- und Nachteile der Tesla Wärmepumpe
- Welche Tesla Fahrzeuge haben eine Wärmepumpe verbaut?
- Und wenn statt Wärmepumpe nur eine "klassische" Klimaanlage verbaut ist?
- Fazit
Was ist eine Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe funktioniert quasi umgekehrt wie ein Kühlschrank. Der Kühlschrank entzieht den Lebensmitteln, also dem Innenraum des Kühlschranks, die Wärmeenergie und leitet sie nach außen.
Die Wärmepumpe hingegen entzieht der Außenluft die Wärmeenergie und macht sie für die Heizung im Innenraum des Fahrzeugs nutzbar.
Außerdem kann die Wärmepumpe im Tesla auch die bereits vorhandene Wärme an einer Stelle, zum Beispiel dem Motor, aufnehmen und an einer anderen Stelle, zum Beispiel im Innenraum oder dem Akku, wieder abgeben. Sie transferiert also bereits vorhandene Wärme dorthin, wo sie gebraucht wird.
Beim Elektroauto hat dies den Vorteil, dass gegenüber den Fahrzeugen ohne Wärmepumpe, die Energie zum Aufheizen des Innenraums oder des Akkus nicht nur in Form von elektrischer Energie aus dem Akku bezogen wird.
Durch die Wärmepumpe reduziert sich also die notwendige Heizenergie aus dem Akku, was mehr Reichweite für das Fahrzeug bringt.
Aber: das wirklich Spezielle an der Wärmepumpe im Tesla ist das Octovalve, mehr dazu im nächsten Abschnitt.
Ein Video von Tesla zur Wärmepumpe:
So funktioniert die Tesla Wärmepumpe
Der Klimakompressor im Tesla ist die Wärmepumpe. Zusätzlich sind ein paar Schläuche, Magnetventile, Wärmetauscher und ein Puffer/Verteiler notwendig. Sie sind notwendig, um die Wärme dorthin zu bekommen, wo sie gebraucht wird. Die thermische Energie wird dazu mithilfe einer Flüssigkeit an die Komponenten verteilt.
Über einen Verdampfer wird das flüssige Kältemittel im Kreislauf der Wärmepumpe in den gasförmigen Zustand versetzt. Dieser Vorgang nimmt Energie auf. Über den Kompressor wird das Gas wieder komprimiert und setzt durch diesen Vorgang im Kondensator die Energie wieder frei.
Tesla setzt allerdings in seinen Fahrzeugen noch eine Besonderheit ein. Das Octovalve.
Das Octovalve ist quasi der Dreh- und Angelpunkt für die die verschiedenen Kühl- und Heizkreisläufe. Dadurch ist es möglich, sechzehn verschiedene Kombinationen zu erzeugen, mit denen die verschiedenen Komponenten im Fahrzeug gekühlt oder geheizt werden.
Zu den verschiedenen Modi gehören unter anderem:
- Der Umgebungsluft wird Wärme entzogen, um den Innenraum zu heizen.
- Der Motor liefert überschüssige Wärme, die für die Heizung des Innenraums oder des Akkus verwendet werden kann.
- Überschüssige Wärme aus dem Akku (zum Beispiel nach dem Supercharging), kann für das Heizen des Innenraums verwendet werden.
- Wenn das Fahrzeug abgestellt wurde und der Innenraum noch warm ist, wird überschüssige Wärme im Akku gespeichert.
Einen detaillierteren Einblick in den Mechanismus des Octovalve zeigt dieses Video:
Wie viele km mehr Reichweite bringt eine Wärmepumpe im Tesla?
Der Energievorteil beträgt etwa 5 – 15 % und ist abhängig von der Situation und dem Fahrzeug (z.B. Temperatur im und am Fahrzeug). Je langsamer man fährt, desto höher der Vorteil.
Auf Überlandfahrten sind es etwa 10 %. Wenn man schneller fährt, entsprechend weniger, da der absolute Verbrauch für die Fortbewegung höher ist. Sportliche Fahrweise macht den Effekt praktisch zunichte.
Je länger die Strecke, desto besser. Auf Kurzstrecken muss so viel zugeheizt werden, dass die Wärmepumpe praktisch keinen Effekt hat.
Voraussetzung in allen Situationen: Temperaturen von mehr als -10 Grad. Bei Außentemperaturen unter Minus 10 Grad Celsius wird eine kleine elektrische Zusatzheizung (12Volt) für den Innenraum aktiviert.
Vor- und Nachteile der Tesla Wärmepumpe
Vorteile
- Je nach Situation 5 – 15 % mehr Reichweite durch eingesparte Energie.
Nachteile
- Die Wärmepumpe ist laut und verursacht stärkere Vibrationen als die konventionelle Klimaanlage im Tesla. Das kann beim Vorheizen früh morgens je nach Umgebung Probleme mit den Nachbarn verursachen.
- Die Tesla-Wärmepumpe scheint anfällig für technische Defekte zu sein. Bei tieferen Temperaturen melden Teslabesitzer reihenweise Ausfälle der Wärmepumpe.
Welche Tesla Fahrzeuge haben eine Wärmepumpe verbaut?
Ab Software Version 2<ip-pii> lässt sich auch im Fahrzeugmenü unter Software > zusätzliche Fahrzeuginformationen überprüfen, ob eine Wärmepumpe verbaut ist, oder nicht.
Folgende Fahrzeuge sind damit ausgestattet:
Model 3
Das Standard Model 3 (auch SR+) wird erst seit Q1/21 mit Wärmepumpe produziert. Die Long Range Version bereits seit Q4/2020.
Model Y
Alle in Europa erhältlichen Model Y sind mit einer Wärmepumpe ausgestattet.
Model S/X
Die alten Model S und X bis Ende 2020 sind NICHT mit einer Wärmepumpe ausgestattet. Das Refresh-Modell ab 2021 hat eine Wärmepumpe.
Und wenn statt Wärmepumpe nur eine “klassische” Klimaanlage verbaut ist?
Beim Tesla Model S und X, sowie den alten Model 3 ohne Wärmepumpe versorgt nur ein PTC-Heizelement (“Positive Temperature Coefficient”) den Innenraum mit Wärme.
Es funktioniert ähnlich wie ein Föhn, indem aus elektrischer Energie Wärme erzeugt und damit die einströmende Luft erwärmt wird.
Bei 0-10°C benötigt die Tesla Wärmepumpe im Maximum etwa 1000 Watt für 5000 Watt Heizleistung. Die älteren Fahrzeuge ohne Wärmepumpe entnehmen diese 5000 Watt komplett aus dem Akku.
Fazit
Der Reichweitenverlust bei Kälte kommt nicht im Wesentlichen vom Energieverbrauch für das Heizen des Innenraums. Das veränderte Verhalten der Batterie bei niedrigen Temperaturen wirkt sich viel stärker aus.
Eine Wärmepumpe kann diesen Verlust also nur bedingt ausgleichen.
Außerdem kommt es stark auf die Situation und die Art der Fahrt an. Die optimalen Bedingungen für eine Wärmepumpe sind Langstreckenfahrten bei 0 bis 10 Grad mit zuvor vorgewärmtem Fahrzeug.
Die Wärmepumpe muss so nur noch die Temperatur halten. Nach den regelmäßigen Ladestopps nutzt sie auch die durch das Laden entstandene Wärme aus dem Akku, während die Fahrzeuge ohne Wärmepumpe diese ungenutzt an die Umwelt verlieren.
Ich denke allerdings nicht, dass ein Elektroauto zwingend mit einer Wärmepumpe ausgestattet sein muss. Bei der Wahl zwischen zwei Gebrauchtwagen ist die Wärmepumpe meiner Meinung nach nur bei sehr häufigen Langstreckenfahrten im Winter ein Kriterium.
Um wirklich 15% Einsparung an Energie zu erreichen, müssen alle oben erwähnten Faktoren erfüllt sein.
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