Kako deluje toplotna črpalka za električna vozila
Ponudba električnih vozil pri nizkih temperaturah vse bolj pritegne pozornost ljudi, toplotne črpalke kot zrelo rešitev na področju gospodinjstev in industrije pa postopoma pozdravljajo tudi vodilni proizvajalci električnih vozil. Toplotna črpalka je naprava, ki iz zraka pridobiva energijo za ogrevanje ali hlajenje prostorov. Princip delovanja toplotne črpalke je nasproten principu delovanja toplotnega stroja. Toplotna črpalka deluje tako, da vnaša električno energijo in črpa toploto iz hladnega v toplo. Zdi se, da je to v nasprotju z drugim zakonom termodinamike, vendar ta prenos toplote ni spontan in za doseganje zahteva vneseno energijo.
Toplotna črpalka je pravzaprav kot hladilnik, vendar je res ravno nasprotno: njena funkcija je ravno nasprotna od hladilnika v kuhinji. Gospodinjski hladilniki vsebujejo hladilni plin, ki se po stiskanju segreje. Stisnjen plin se po nekaterih cevovodih transportira do kondenzatorja. Toplota iz kondenzatorja se odvaja za hlajenje hladilnega plina, ki se nato transportira v cevovod uparjalnika. Ker je uparjalnik večji od kondenzatorja, tlak pade in tekoče hladilno sredstvo izhlapi v plinasto stanje, ki absorbira toploto iz okolice. Temperatura se ustrezno zniža in doseže hladilni učinek.
Toplotna črpalka za električna vozila absorbira toploto iz zunanjega zraka skozi uparjalnik, stisne hladilno sredstvo in nato uporabi toploto iz kondenzatorja za povečanje temperature v akumulatorju ali avtomobilu. Reverzibilna toplotna črpalka lahko ogreva ali hladi tudi baterije. Če se hladi, se lahko pridobi odvečna toplota, ki nastane pri delovanju baterije, med hlajenjem baterije pa se lahko uporablja tudi za ogrevanje kočije in s tem ubije dve muhi na en mah.
Glavne komponente toplotne črpalke vključujejo naslednje:
Kompresor: Kompresor je srce toplotne črpalke. Uporablja elektriko za stiskanje hladilnega sredstva, s čimer poveča tlak in temperaturo hladilnega sredstva.
Kondenzator: Kondenzator se nahaja zunaj toplotne črpalke. Kondenzator je prostor, kjer hladilno sredstvo oddaja toploto okoliškemu zraku.
Uparjalnik: Uparjalnik se nahaja znotraj toplotne črpalke. To je prostor, kjer hladilno sredstvo absorbira toploto iz zraka v zaprtih prostorih.
Ekspanzijski ventil: Ekspanzijski ventil je majhna naprava, ki se uporablja za zmanjšanje tlaka hladilnega sredstva in njegovo pretvorbo iz tekočine v plin.
Toplotne črpalke lahko pozimi povečajo doseg električnih vozil. Toplotne črpalke ne potrebujejo električne energije za ustvarjanje toplote, ampak le črpajo toploto od zunaj v notranje prostore. Zmogljivost, ki jo porabi toplotna črpalka med tem procesom, je veliko manjša kot pri neposrednem ogrevanju s PTC. Toplotna črpalka lahko po potrebi spremeni način delovanja, tako da omogoča ogrevanje in hlajenje.
Čeprav so toplotne črpalke vse bolj priljubljene in imajo številne prednosti, so stroški sistemov s toplotnimi črpalkami še vedno visoki. Med delovanjem toplotnih črpalk bo kompresor še naprej deloval, kar lahko povzroči težave s hrupom. V primerjavi s tradicionalnimi načini električnega ogrevanja so sistemi s toplotnimi črpalkami bolj zapleteni, imajo več komponent in so relativno nižje zanesljivi.
