Toplotna črpalka v e-avtomobilu

Avtomobil je prevozno sredstvo, ki daje eni ali več osebam glede na osebno potrebo ali željo možnost fizičnega transporta z začetnega mesta na želeno destinacijo na krajši ali daljši oddaljenosti. Pri tem je seveda zaželeno, da voznik zlasti pri večjih razdaljah nima težav s pomanjkanjem energije, ki jo vozilo rabi za vožnjo in druge potrebe. V to kategorijo spada tudi razpoložljivost napajalnih mest, na katerih lahko voznik oskrbi avtomobil z energijo za nadaljevanje vožnje in druge porabnike energije v avtu v krajšem času. Med vožnjo samo pa se tako šofer kot sopotniki tudi želijo počutiti udobno in sproščeno.

Avtomobili, gnani z motorjem na notranje zgorevanje

Pri klasičnih avtomobilih z motornim pogonom na tekoča goriva se kot vir pogonske energije uporablja v glavnem tekoče gorivo, bodisi bencin, dizelsko olje ali plin, ki ga enostavno kupimo in natočimo v nekaj minutah na bencinskih črpalkah s tako imenovanim »tankanjem«. Pogonski motor z notranjim zgorevanjem med vožnjo neprestano poganja tudi z njim mehansko povezan alternator ali dinamo, ki z električno energijo oskrbuje akumulator in vse druge električne porabnike v avtomobilu, med katere spadajo osvetljevanje ceste med nočno vožnjo, svetlobna signalizacija, radio, elektronika itd. S tem so osnovne potrebe za vožnjo zagotovljene, vendar želijo voznik in potniki med vožnjo uživati več udobja in se boljše počutiti, za kar je potrebna tudi primerna notranja temperatura zraka oziroma klima, to je primerno ogrevanje v zimskem času in hlajenje v poletnem času.

Toplota med obratovanjem pogonskega motorja z notranjim zgorevanjem neprestano nastaja in predstavlja stalno izgubno energijo, katere del se nato prek prenosnika toplote uporabi za ogrevanje notranjosti. Ker pa se akumulator stalno dopolnjuje, je tudi problematika energije za hlajenje obvladljiva brez bistvenega vpliva na dolžino prevožene poti. V poletni vročini hladi notranjost avtomobila običajna električna klimatska naprava.

Avtomobili, gnani z elektromotorjem

Zaradi ogljikovodikov, ki se sproščajo med obratovanjem motorjev z notranjim zgorevanjem, v zadnjih letih avtomobilska industrija zaradi ekološko spornega naraščanja ogljikovega odtisa v ozračju prehaja s tekoče kemične energije na električni pogon avtomobilov. Zato se trend proizvodnje avtomobilov usmerja v proizvodnjo avtomobilov z električnim pogonom namesto z bencinskim ali dizelskim pogonom. Pri električnih avtomobilih vožnjo in vse energetske zahteve drugih porabnikov omogoča le energija, ki je akumulirana v avtomobilskem akumulatorju in jo lahko »načrpamo« le na posebnih napajalnih točkah, za zdaj s še vedno daljšim časom polnjenja. Dandanes je tudi dolžina vožnje e-avtomobilov s popolnoma napolnjenim akumulatorjem še vedno dokaj krajša od prevožene poti avtomobilov s popolnoma napolnjenim rezervoarjem za gorivo. Klimatska naprava pa se napaja le z električno energijo, shranjeno v akumulatorju, in tako bistveno vpliva na prevoženo pot s popolnoma napolnjenim akumulatorjem e-avtomobila. Prednost e-avtomobila je tudi vožnja v gneči z veliko speljavami in zaustavljanji, kar vpliva na neposredno kontaminiranje okolja z ogljičnim odtisom. Bistveno je tudi vračanje energije pri vožnji po strmini navzdol, ki jo omogoča le e-avtomobil. Absolutno ne smemo pozabiti tudi na pazljivo spremljanje napolnjenosti akumulatorja, kajti ko se akumulator enkrat izprazni in v bližini ni možnosti za njegovo ponovno napolnitev, imamo na voljo le še vlečno službo, da nas odpelje do polnilnega mesta.

Kot primerni sistem pogona za zmanjševanje ogljičnih izpustnih plinov so na voljo tudi avtomobili z več vrstami hibridnih pogonskih agregatov, ki jih sestavljata tako motor z notranjim zgorevanjem kot elektromotor. Pri tem lahko avto poganja električna energija, dokler se energija avtomobilskega akumulatorja ne zmanjša na vrednost, ki akumulatorju še ne škoduje, nato pa nadaljuje vožnjo s pogonskim motorjem na tekoče gorivo. Tako se bistveno podaljša dolžina prevožene poti. Glede na način in slog vožnje lahko e-pogon tudi pomaga klasičnemu motorju na tekoče gorivo. Seveda je tudi obratovanje klimatske naprave, podobno kot pri motorju s tekočim gorivom, manj kritično. Razvoj avtomobilov neprestano napreduje in proizvajalci iščejo tudi druge možnosti za podaljševanje dolžine vožnje e-avtomobila z enim polnjenjem. Zato se v tem prispevku nameravam omejiti le na e-avtomobile z akumulatorjem in samo električnim pogonskim agregatom, kjer je aktivni doseg vožnje odvisen le od količine električne energije popolnoma napolnjenega glavnega avtomobilskega akumulatorja.

Toplotna črpalka v avtomobilu z električnim pogonom

→ Celoten članek je objavljen v Elektrotehniški reviji številka 2/2025

Avtor:
Marko Frece

Ne spreglejte strokovne predstavitve:

Zanesljivo delovanje oskrbovalnih postaj za VODIK in ePOLNILNIC | Standardi, tehnične smernice in zakonodaja za varno upravljanje, vzdrževanje in obratovanje