Die Klimaanlage als Heizung zu nutzen sollte möglich sein, das stimmt.
Was da noch zusätzlich benötigt wird und wieviel Platz es braucht weiss ich leider nicht.
Der Verbrennungsmotor profitiert ganz klar von kalter Luft, das merke ich mit meinem alten BMW jeden Sommer. Der läuft dann erheblich schlechter als im Winter. Nur schon den Unterschied Tag/Nacht merke ich im Sommer gut.
Das Problem ist hier die Dichte der Luft.
Um eine bestimmte Leistung abgeben zu können, muss eine bestimmte Menge Kraftstoff verbrannt werden.
Um ein Kraftstoffmolekül zu verbrennen, braucht es immer eine gewisse Menge Sauerstoffatome (abhängig vom Kraftstoff).
Diese müssen in den Brennraum verfrachtet werden. Ist die Luft kalt, nimmt die benötigte Menge weniger Platz ein.
Solange der Motor Luft ansaugt, herrscht Unterdruck im Brennraum, gegen den der Motor ankämpfen muss. Das frisst Leistung.
Ist zu allem Übel die angesaugte Luft auch noch so warm, dass nur wenig Sauerstoffatome in den Brennraum gelangt sind, kann weniger Sprit verbrannt werden => wenig Leistung.
Bei aufgeladenen Motoren wird die Ladeluft durch die Verdichtung heiss und muss - wie schon von Beatbuzzer angesprochen - mit einem Ladeluftkühler abgekühlt werden. Dort ist jedoch der Sauerstofffüllgrad des Brennraums weniger entscheidend, weil der Ladedruck sowieso für einen vollen Zylinder sorgt.
Durch das Abkühlen der Ladeluft wird der Ladedruck sogar verringert. Dabei nimmt aber die Dichte der Luft zu und es sind immernoch alle Sauerstoffatome vorhanden, die Verbrennung leidet also nicht. Dafür sinken die Drücke im Zylinder. Der Ladedruck soll schliesslich nur für viel Sauerstoff im Zylinder sorgen, nicht für hohe Drücke. Hohe Drücke sollen erst bei der Zündung entstehen und nicht schon beim Ansaugvorgang, denn gegen einen hohen Druck müsste der Motor zwischen unterem und oberem Totpunkt vor der Zündung ankämpfen.
Die Ladeluftkühlung hat zudem den Zweck, den Motor thermisch zu entlasten. Jede Form der Wärmeenergie, die dem Motor zugeführt wird, muss später wieder abgeführt werden, damit der Motor nicht überhitzt. Wenn also die Wärme der Ladeluft nicht in den Motor gelangt, kann dort bei gleicher Kühlleistung mehr Sprit verbrannt werden => mehr Leistung.
Kalte Luft ist für einen Ottomotor immer besser als warme.
Beim Diesel ist es weniger heikel, weil dort sowieso immer viel zu viel Luft im Brennraum ist. Die Luftmenge hat mit der Einspritzmenge beim Diesel nichts zu tun, weil mit vielfacher Luftmenge gearbeitet wird. Da ist immer genug Sauerstoff.
Die thermische Problematik bleibt jedoch. Wärme, die nicht in den Motor gelangt, muss nicht weggekühlt werden.
hmm, das klingt aber alles nur nach Gründen um mehr Sprit verbrennen zu können um mehr Leistung zu generieren.
das ist aber zunächst einmal nicht der Königsweg um Energie zu sparen.
Auf jeden Fall braucht kalte Luft mehr Energie um auf die bei der Verbrennung nötige Temperatur zu kommen.
Fragt sich also ob die Ausdehnung des Volumens bei der kalten Luft überproportional zum Energiemehreinsatz ist…
Schau’ es von der anderen Seite an:
Ein Fahrzeug braucht eine bestimmte Leistung für die Beschleunigung/Bewegung.
Dafür wird Sprit verbrannt.
Je effizienter das passiert, desto weniger Sprit wird für die erforderliche Leistung benötigt.
Je einfacher es für den Motor ist, die benötigten Sauerstoffatome in den Brennraum zu kriegen, desto weniger Leistung wird für diesen Vorgang aufgezehrt. Alles was nicht im Motor für dessen Betrieb verschwendet wird, steht dann für den Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung.
Darum arbeiten Turbomotoren effizienter. Sie nutzen die Energie, die sonst ungenutzt durch den Auspuff entweicht, um dem Motor einen Teil der Arbeit abzunehmen. Weil zudem die Leistung im Verhältnis zum Hubraum gesteigert werden kann, können kleinere Motoren verbaut werden, in welchen weniger Masse bewegt werden muss.
Das Aufheizen der Luft hat hingegen keinen nennenswerten Energieverbrauch zur Folge. Bei -5 °C muss die angesaugte Luft um 30 Kelvin erwärmt werden, um den Unterschied zu einem Sommertag bei 25 °C auszugleichen. Luft hat eine sehr geringe Wärmekapazität und die 30 K fallen kaum ins Gewicht. 1 kg Luft um 30 K zu erwärmen braucht etwa 8 Wh, oder ca. 0.7 g Superbenzin. Ein Kg Benzin braucht 14.7 Kg Luft für die Verbrennung. Somit werden gut 10 g Benzin zusätzlich benötigt, um 1 kg Benzin zu verbrennen. Das entspricht 1 % und ist im Vergleich zu allen anderen verbrauchsbeeinflussenden Faktoren vernachlässigbar.
Wie gesagt, der Luftwiderstand nimmt zwischen 25 °C und -5 °C um gut 11 % zu!
Ein ordentlich durchgekühlter Motor dreht viel schwergängiger als ein warmer und verbraucht deshalb erheblich mehr Sprit bis er warm ist. Ist er warm, ist der Betrieb aber bei geringen Temperaturen einfacher, weil die 14.7 kg Luft pro kg Benzin kleiner sind und mit weniger Aufwand durch die Kanäle in den Brennraum gebracht werden können.
Wenn ein Klimakreislauf nur in eine Richtung arbeiten muss, dann können Verdampfer und Kondensator optimal auf ihre Aufgabe ausgelegt werden. Will man den Prozess umkehren, dann müssen beide Seiten beides können und man hat einen Kompromiss. Die COP-Zahl wird also schonmal etwas sinken. Bei winterlichen Außentemperaturen ist die aber eh schon niedrig genug, sodass man mit dem guten alten soliden und einfachen PTC-Heizer recht gut dar steht…
Als täglicher Benutzer eines Elektrofahrzeuges, weiß ich, dass es um Effizienz geht, da ist eine Wärempumpenheizung bereits Standard.
Auch bei der Ladung sind mindestens 22KW eher 43KW unbedingt zu erfüllen, hier geht es um die Alltagstauglichkeit, damit kann man flächendeckend in Österreich laden, übrigens betrifft dies auch das Hotelnetz von Tesla.
Aber ich denke, dass diese Diskussionen gar nicht erforderlich sind, ein Model 3 wird all die Themen erfüllen. Ich denke es geht um die Elektromobilität und hier solle die Summe aller guten Ideen umgesetzt werden. Die Kosten beim Wärmetauscher (Heizung + Kühlen) sind es sicher nicht, Renault verbaut diese Heizung im ZOE, ich habe seit Jänner einen und die Heizung funktioniert hervorragend und spart Einigens an Energie ein. Diese Technik ist auch ausgereift, wir heizen so auch unser Bürogebäude.
Man kann den Klimakompressor zum Heizen und zum Kühlen einsetzen. So ist es in der Zoe gemacht:
Man sieht, dass je nach Modus unterschiedliche Wärmetauscher im Innenraum über Umschaltventile aktiviert werden. Obendrein kann der Front-Wärmetauscher im Fahrtwind bei Heizmodus vereisen und muss dann abgetaut werden.
so ist es auch. nachdem eine klimaanlage bei autos dieser preisklasse standard ist, braucht die heizfunktion derselben vernachlässigbar mehr platz.
was die energei betrifft: eine elektrische heizung wird ganz einfach durch einen widerstand, der sich erwärmt realisiert. diese heizung hat theoretisch 100% wirkunugsgrad. Aber nur dort wo ich heizen will, also die kabeln bis zu dem heizwiderstand were auch warm und das geht in der regel verloren. Eine wärmepumpe hingegen erzeugt 3 bis 5 mal soviel wärme, wie sie elektrische energie verschlingt… in wirkungsgrad ist das 300-500%
Ich hoffe, daß niemand heutzutage auf die idee kommt in ein auto eine widerstandsheizung einzubauen!
Dann viel Spaß mit Deinem Wärmepumpen-Auto komplett ohne Widerstandsheizung, wenn es nochmal wirklich winterlich wird …offenbar Zeit zum aufgeben hier, es wurde alles gesagt.
Also eines der Hauptprobleme die ich mit dem Model S habe, ist die Heizung. Stinkt die bei euch nicht wenn sie das erste mal angeworfen wird? Im E-Golf habe ich eine WP drin und das ist einfach genial! Stinkt nicht, hat auch bei -8°C das Auto schnell warm und sparsam ist es auch.
Im ZOE gibts auch ein PTC, läuft über 12V mit ordentlich Strom, sitzt vorn an der Mittelkonsole. Einfach mal Verkleidung im Beifahrerfußraum abbauen und tada…bei den nordischen Modellen läuft das sogar über HV, warum nur?
eGolf hat auch mit Wärmepumpe ebenso ein PTC. Schaltet bei kühlen Temperaturen zu? Wieso das?
Wer taut den Verdampfer ab, ohne das dann kalte Luft in den Innenraum strömt? Wo kommt die warme Luft nach 3 Sekunden her? Wer sorgt für ordentlich Wärme wenn draußen -10°C sind? Die bösen bösen Widerstandsheizungen, die im Hintergrund dafür sorgen, dass ihr über die Wärmepumpen schwärmen könnt.
Ich war auch mal verwundert, dass Tesla nur PTC einbaut. Dann habe ich allerdings ein wenig Werte überschlagen und mich informiert und festgestellt, dass sie wissen was sie tun und sich den Aufwand/Nutzen der Wärmepumpen-Spielerei wohl lieber für sehr viel später aufheben.
Und das gilt auch für Klimaanlagen, was ja im Prinzip einer Wärmepumpe gleicht
Unser Leaf hat auch ne WP und im Winter springt auch dort ein PTC an…
Sieht man am Stromverbrauch wenn kalt.
Insgesamt zwar deutlich weniger Stromverbrauch, aber je grösser der Akku ist, desto weniger fällt das auf.
…offenbar Zeit zum aufgeben hier, es wurde alles gesagt.
