Dieser Beitrag ist noch vorläufig und wird als Wiki angelegt. Jeder mit entsprechender Vertrauensstufe darf diesen Beitrag anpassen. Bitte tut dies mit Bedacht und nur, wenn ihr euch sicher seid.
Bisher bezieht sich dieses Wiki auf die Technik im Model 3, es wäre also angebracht später noch Anpassungen für die Dickschiffe zu machen.
Bei „geplanter Abfahrt mit Vorklimatisierung“ und niedrigen Temperaturen.
Bei „Klimaanlage eingeschaltet“ und Fahrzeug verschlossen (App oder Klimamenü)
Nur der Akku wird geheizt
Bei Navigation zum Supercharger und während des Schnellladens, wenn nötig.
Bei allen Ladevorgängen mit (Akku-)Temperaturen unter 7 Grad.
Beim normalen Fahrbetrieb und (Akku-)Temperaturen unter -10 Grad. Ansonsten wird im Winter nur die Abwärme, die natürlicherweise in den Motoren entsteht, zu den Akkus weitergeleitet und erwärmt diese langsam.
Nur die Kabine wird geheizt
Im Camp-Modus.
Ist das Vorheizen bei kalten Außentemperaturen sinnvoll?
Das Vorheizen der Kabine ist sinnvoll, solange das Fahrzeug am Lader hängt, weil die Energie dann direkt aus dem Netz genommen wird. Diese Art der Heizung ist verlustfreier und schonender für den Akku. Durch das Vorheizen steigt nicht nur der Komfort, sondern auch die Reichweite im anschließenden Fahrbetrieb, wodurch der Akku zusätzlich geschont wird. Allerdings ist immer kritisch zu hinterfragen, wie lange vorgeheizt werden soll. Da ein Auto in der Regel sehr schlecht wärmeisoliert ist, kann durch langes Vorwärmen auch viel Energie verloren gehen. Wer aus Energiespargründen nicht vorheizen will, kann sich bei Komfortabstrichen mit der Sitzheizung behelfen.
Ein Vorheizen aus Akkustrom ist energetisch nicht sinnvoll und bringt lediglich Gewinne im Komfort.
Ein Vorheizen des Akkus ist nur bedingt sinnvoll.
Die Akkuheizung des Model 3 ist sehr ineffizient (Wirkungsgrad im Stand ca. 50%). Je kälter es wird, desto mehr Energie braucht sie für jedes Grad Heizleistung.
Die Akkuheizung wird für einen sicheren und schonenden Betrieb bei Temperaturen oberhalb -10 Grad nicht benötigt.
Bei moderaten Außentemperaturen (oberhalb -10 Grad), ist eine Entladung der Akkus noch schadlos möglich. Tesla begrenzt bei sehr kalten Temperaturen den Entladestrom automatisch, so dass niemals die Gefahr besteht, den Akku zu überlasten.
Zum Aufladen der Akkus werden Temperaturen oberhalb 0 Grad (besser 7 Grad) benötigt. Auch hier limitiert Tesla den erlaubten Ladestrom und die mögliche Rekuperation bei zu kalten Temperaturen automatisch, so dass keine Schäden entstehen. Ist es zu kalt zum Laden, dann wird zuerst und vollautomatisch geheizt, bis ein sicheres Laden möglich ist.
Grenzfälle und Ausnahmen von der Regel
Wenn das Auto viel potentielle Energie gespeichert hat (es steht z.B. auf einem hohen Berg und soll ins Tal gefahren werden), dann kann in solchen extremen Situationen ein Vorheizen des Akkus sinnvoll werden, weil dadurch die Rekuperation ermöglicht wird, mit der man die Energie zurückgewinnen kann. Da die Model 3 Akkuheizung aber sehr ineffizient ist und auch die Rekuperation nicht verlustfrei abläuft, wird dieser Fall in der Praxis eher nicht auftreten.
Durch den bei Kälte erhöhten Innenwiderstand entstehen erhöhte Entladeverluste (Heat-Loss). Das bedeutet, dass sich ein kalter Akku beim Entladen schneller erwärmt, als ein bereits warmer Akku. Je schneller man entlädt und je kälter es ist, desto mehr fällt dieser Mehrverbrauch ins Gewicht. Allerdings, z.B. bei 0 Grad Akkutemperatur und einer schnellen Autobahnfahrt (0,3C) sollte sich der Mehrverbrauch trotzdem um nur 65W einpendeln. Gerechnet auf 100km sind das weniger als 0,05kWh/100km. Dieser Verlust fällt also im normalen Fahrbetrieb nicht nennenswert ins Gewicht und rechtfertigt keine extra Akkuheizung.
Wann sollte man den Akku also vorheizen?
Wenn die Temperaturen unter -10 Grad fallen. Zwar ist auch dann noch ein Fahrbetrieb möglich, aber nur mit stark begrenzter Leistung. Außerdem wird sofort bei Fahrantritt aktiv zugeheizt, was darauf schließen lässt, dass Tesla diese Temperatur für „zu kalt“ hält. Dazu bitte hier weiterlesen: Heizt Tesla die Batterie automatisch bei -7° Celsius?
Wenn man direkt nach Abfahrt die volle Leistung entnehmen möchte oder die volle Rekuperation braucht. Ab ca. 7 Grad Akkutemperatur kann die volle Leistung entnommen werden und ab ca. 20 Grad Akkutemperatur kann die volle Leistung rekuperiert werden.
Wenn man plant, den Akku in Kürze zu laden. Dabei gilt: je schneller geladen werden soll, desto gründlicher sollte man Vorheizen. Hier gilt es nämlich auch, den Akku gleichmäßig warm zu bekommen, weil ansonsten ein erhöhter Zelldrift auftreten kann. Für AC-Ladungen (11kW) reicht dabei eine Akkutemperatur von knapp über 0 Grad. Im Zweifelsfall wird der Tesla automatisch zuheizen (bis auf +2 Grad).
Grenzfälle und Ausnahmen
Wenn man die maximale Reichweite braucht und gerade am Lader hängt. Abgesehen davon, dass man mit warmem Akku geringfügig weniger verbraucht (in der Größenordung von 0,05kWh/100km, siehe Grenzfall „heat loss“ weiter oben), kann man bei Modellen mit Wärmepumpe den Akku auch als Wärmespeicher nutzen und dann mit der vorher „gebunkerten“ Wärme während der Fahrt die Kabine heizen. Allerdings ist es mindestens fragwürdig, ob man durch diese Taktik insgesamt Energie spart, denn die Akkuheizung ist sehr ineffizient und der Akku sehr schlecht wärmeisoliert. Allerdings tritt der Verlust während der Ladung auf, so dass der Verbrauch während der Fahrt merklich sinkt und damit die maximale Reichweite im Winter steigt.
Bei niedrigem Ladestand (unter 20%), da dann bei extremer Kälte eventuell nicht genug Zeit bleibt um den Akku durch den normalen Fahrbetrieb zu wärmen, bevor die Entladeschlussspannung erreicht wird. Um die Reichweite zu maximieren ist man also besser beraten, zuerst den Akku zu heizen, damit die verbleibende Ladung überhaupt entnommen werden kann. Der Tesla warnt aber ohnehin davor, mit solchen Ladeständen im Winter zu parken. Diese Warnung sollte man bei großer Kälte sehr ernst nehmen.
Schadet es dem Akku oder dem Tesla allgemein, wenn er vorgeheizt wird?
Nein. Es erhöht nur den Gesamtenergieverbrauch des Fahrzeugs.
Der Zeitplan ist ortsabhängig. Je nach Ort der Programmierung wird eine andere Zeit verwendet.
Man könnte ins Wiki noch mit aufnehmen, dass alle Modelle mit Wärmepumpe den Innenraum mit der Wärme aus dem Akku heizen.
Der Akku speichert dann nicht nur elektrische, sondern auch Wärmeenergie.
Theoretisch könnte man vor ner Fahrt im Winter den Akku schön vorheizen und dann daraus den Innenraum speisen lassen.
Dan sollte man den ersten Teil des Absatzes anders formulieren - entweder sollte man es niemals machen oder Tesla hat’s im Griff - da letztes zutrifft sollte das erstere nur als mögliches Problem erwähnt werden, dass einen Tesla aber nicht betrifft.
super! Habe ich eingebaut. Allerdings als Grenzfall, da ich große Zweifel habe, dass man damit insgesamt Energie spart. Aber wir können das ja durchdiskutieren…
Ich habe aber noch ein Verständnisproblem mit den Daten. Sind alle Heizvorgänge bei denselben Außentemperaturen durchgeführt worden (z.B. Start bei 0 Grad)? Ansonsten wären die Kurven ja nicht direkt vergleichbar…
Welche standardisierte Empfehlung sollten wir daraus ableiten? Mir schwebt etwas einfaches vor, wie: für jedes Grad rechne mit x Minuten beim LR/P, y Minuten beim SR+MiC, z Minuten beim SR+MiUS.
Nur die Daten für den LR sind von Tesla Björn ermittelt worden. Die Daten für den SR+ NMC und SR+ LFP sind nur über das unterschiedliche Gewicht der Batterie Packs und die halbe Heizleistung berechnet worden.
Meine Idee für die standardisiert Empfehlung ist, dass die Zeit für das Erwärmen des Akku beim SR+ NMC ca. 50% länger ist als beim LR/P und beim SR+ LFP doppelt so lang. Daher muss die Anfahrt zum SuC auch entsprechend länger sein - beim LR/P kann man auch im Winter ohne viel Nachdenken zum Schnellladen fahren, bei den SR+ sollte man schon ein wenig mehr planen…
Zusätzlich könnte man evtl. auch noch den Energiebedarf zum Vorheizen des Akku z.B. um 10°C für die unterschiedlichen Varianten erwähnen.
Ist eher eine Methode, um die Reichweite zu optimieren. Gerade, wenn man im Winter mit dem SR+ auf Langstrecke geht, spart man sich die erste Stunde oder so die „Stromheizung“.
Zum Energiesparen allgemein taugt das nichts, das stimmt
Die Übersicht ist veraltet und da bei den SR+ mit LFP nun die Wärmepumpe zum Vorheizen verwendet wird, hat sich die Zeit deutlich verkürzt und auch der Energiebedarf verringert. Ob dies bei den anderen Modellen umgesetzt wird, weiß ich noch nicht.
sehr interessant! Da die WP aber irgendwo die anfallende Kälte abführen muss, würde ich zwei Dinge noch anmerken, die in der Messung noch nicht hinreichend belegt sind:
bei Temperaturen nahe oder unterhalb des Gefrierpunkts wird die WP nicht mehr so gut im Stand funktionieren, da sonst der Kühler oder der Innenraum einfriert. Daher würde ich bezweifeln, dass…
während der Fahrt, wenn HVAC naturgemäß nicht abgeschaltet ist (wie in dem verlinkten Test), gleichzeitig der Akku und der Innenraum geheizt werden kann.
Naturgemäß pumpt nämlich die Wärmepumpe Energie irgendwo hin und wenn es im Innenraum warm werden soll, dann wird es woanders dafür kälter. Bei WP-Model-3‘s wird diese Kälte in die Motoren und ggfls auch den Akku abgeführt, sofern es draußen friert und man nicht direkt an die Außenluft abgeben kann.
Soll dann gleichzeitig aber der Akku geheizt werden, ist die WP quasi nutzlos, wenn nicht sogar kontraproduktiv.
Stimmt. Das Problem ist nur, dass der Wärmetauscher dabei vereist. Wärmepumpen in Häusern haben dafür Heizprogramme, die periodisch die Eisbrocken abtauen. Genau das kann der Tesla aber leider nicht, soweit ich weiß.
Das wäre aber lächerlich, wenn der keine Enteisung eingebaut hat, selbst wenn er keinen Heizdraht hat, bräuchte er ja nur den Prozess umkehren und den Motor und in letzter Konsequenz den Akku kühlen. Kann ich mir daher nicht vorstellen.
Nein nur das Enteisen, Tesla müsste den Kreislauf nur umgekehrt laufen lassen bis er wieder enteist hat. die dafür notwendige Abkälte geht dann halt für kurze Zeit in den Motor oder in den Akku.
Aber die Zeit der Enteisung sollte ja wesentlich kürzer sein, als die Zeit währenddessen er Umweltwärme aufnimmt. Und da sich sehr feucht und sehr kalt ausschließt, sollte das immer funktionieren. Ist ja bei den stationären Wärmepumpen auch nicht anders.
Die Wärmepumpe soll ja gerade Umweltwärme aufnehmen und nicht nur die verschiedenen Quellen und Senken im Auto ausgleichen. Deswegen bringt die Wärmepumpe im Stand auch weniger als während der Fahrt denn sie muss die Abkälte ja wieder loswerden und das geht mit Fahrtwind eben schneller.
Ja, das hängt dann davon ab wie schnell man den Prozess wirklich umkehren kann. Da hier Kühlflüssigkeit zirkuliert, würde es mich nicht wundern, wenn dazu gar nicht unerhebliche Energiemengen notwendig wären…
Wir brauchen eine Messung, sonst kommen wir hier nicht weiter.
Also der Tesla hat natürlich keine Luft-Wasser Wärmepumpe, sondern eine Wasser-Wasser Wärmepumpe. Der Wärmetauscher des Verdampfers vereist da selbstverständlich nicht. Vereisen wird der andere Wärmetauscher, der zwischen Kühlflüssigkeit und Aussenluft tauscht. Also der Kühler.
Ja dort hilft nur ein Heizdraht, alles andere ist weniger praktikabel, ausgenommen es gibt einen Kurzschluss-Kreislauf, sodass während des Enteisens nur ein geringer Teil des Kühlmittels im Kühler zirkuliert.
