Χωρίς κινητήρα εσωτερικής καύσης για να προσφέρει θερμότητα, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα βασίζονται σε διαφορετικά συστήματα θέρμανσης που επηρεάζουν άμεσα την αυτονομία, ειδικά το χειμώνα.
Σε αντίθεση με τα συμβατικά αυτοκίνητα, τα ηλεκτρικά δεν έχουν θερμότητα από τον κινητήρα, άρα χρειάζονται αυτόνομες λύσεις για τη θέρμανση της καμπίνας και τη σωστή θερμοκρασία της μπαταρίας.
Τα δύο βασικά συστήματα που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι οι θερμαντήρες τύπου PTC και οι αντλίες θερμότητας. Κάθε ένα έχει τα δικά του πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα και διαφορετικές επιπτώσεις στην αυτονομία.
Οι θερμαντήρες PTC (Positive Temperature Coefficient) είναι η απλούστερη και φθηνότερη λύση. Πρόκειται για κεραμικά στοιχεία που ζεσταίνονται με το πέρασμα του ρεύματος και θερμαίνουν τον αέρα που περνά δίπλα τους.
Το χαρακτηριστικό τους είναι ότι «αυτορυθμίζονται»: όσο ζεσταίνονται τόσο αυξάνεται η αντίσταση και μειώνεται η κατανάλωση ρεύματος, περιορίζοντας τον κίνδυνο υπερθέρμανσης. Ενσωματώνονται απευθείας στο σύστημα αερισμού του αυτοκινήτου και προσφέρουν άμεση θέρμανση.
Το βασικό τους μειονέκτημα είναι η υψηλή κατανάλωση ενέργειας, ειδικά σε χαμηλές θερμοκρασίες, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά την αυτονομία.
Η αντλία θερμότητας είναι μια πιο σύνθετη αλλά πολύ πιο αποδοτική λύση. Λειτουργεί αντίστροφα από ένα ψυγείο: απορροφά θερμότητα από την ατμόσφαιρα ή από εξαρτήματα του αυτοκινήτου όπως ο ηλεκτροκινητήρας, ο μετατροπέας και η ίδια η μπαταρία, και τη μεταφέρει στην καμπίνα.
Για κάθε κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνει μπορεί να αποδώσει μέχρι και τρία κιλοβάτ θερμότητας. Επιπλέον, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για ψύξη το καλοκαίρι, εξοικονομώντας χώρο και βάρος.
Οι σύγχρονες αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούν διαφορετικά ψυκτικά υγρά, όπως το R1234yf ή το CO₂ (R744). Το CO₂ είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικό σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες και θεωρείται περιβαλλοντικά φιλικό.
Σε πολλές περιπτώσεις, η αντλία θερμότητας συνδυάζεται με σύστημα διαχείρισης θερμοκρασίας της μπαταρίας, το οποίο είναι κρίσιμο για την απόδοση και τη διάρκεια ζωής της. Πολύ κρύες ή πολύ ζεστές μπαταρίες επηρεάζουν τη φόρτιση, την απόδοση και μακροχρόνια τον ρυθμό φθοράς.
Η βιομηχανία στρέφεται όλο και περισσότερο προς ολοκληρωμένες λύσεις. Ένα παράδειγμα είναι το Heated Chiller της Webasto, ένα σύστημα που ενσωματώνει τη θέρμανση και την ψύξη της καμπίνας αλλά και τη θερμική διαχείριση της μπαταρίας.
Με αυτόν τον τρόπο μειώνονται τα εξαρτήματα, οι配δεσεις και το βάρος, ενώ αυξάνεται η αποδοτικότητα. Το ίδιο ισχύει και για το Next Generation Coolant Heater της ίδιας εταιρείας, το οποίο μπορεί να προσφέρει θερμική ισχύ από 3 έως 9 kW και να προσαρμοστεί σε αρχιτεκτονικές 400 ή 800 Volt.
Συμπερασματικά, η θέρμανση στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα είναι ένα κρίσιμο κομμάτι, κυρίως για τη χειμερινή χρήση. Οι θερμαντήρες PTC προσφέρουν απλότητα αλλά καταναλώνουν πολλή ενέργεια. Οι αντλίες θερμότητας μειώνουν την κατανάλωση, ενώ τα ολοκληρωμένα συστήματα νέας γενιάς προσφέρουν την καλύτερη ισορροπία μεταξύ απόδοσης, κατανάλωσης και βελτιστοποίησης της μπαταρίας.
