Как мощный тепловой насос помогает (но не решает) проблему электромобилей с холодной погодой

Возможно, вы слышали: Во многих местах действительно очень холодно. На этой неделе глубокие заморозки поразили обширные территории США; снег и ледяной дождь пронеслись по Северной Европе. Все это далеко не идеально для электромобилей, которые исторически не любили холод. Несколько станций Tesla Supercharger в Чикаго попал в заголовки газет на этой неделе после того, как у некоторых электромобилей, пострадавших от жары, полностью разрядился аккумулятор, и их пришлось отбуксировать.

Электромобилям тяжело в холодную погоду по двум причинам. Один из них — химический: литий-ионные аккумуляторы, на которых работают электромобили (и телефоны), основаны на движении ионов лития от отрицательно заряженных проводников (катодов) к положительно заряженным (анодам). Холод заставляет ионы медленнее двигаться к аноду, а это значит, что холодную батарею заряжать труднее, чем поджаренную. Другая причина более практична: холодная погода означает, что пассажиры автомобиля с большей вероятностью включают обогрев, а обогреватели, используемые для прогрева автомобиля, получают энергию от электрической батареи. Это уменьшает дальность действия, иногда значительно. Тесты ААА, Отчеты потребителейи компания по сбору данных об аккумуляторах для электромобилей повторяющийся обнаружили, что низкие температуры сокращают запас хода транспортных средств примерно на 16–46 процентов. (Очень холодная погода также уменьшает пробег автомобилей, работающих на газе, на 15–24 процента.)

Но в последние несколько лет, Технология героя изменения климата пробился в электромобили, которые улучшили, но не решили проблемы холодной погоды: тепловые насосы. Тепловые насосы передают тепло снаружи автомобиля, чтобы согреть пассажиров и не отнимать слишком много энергии от аккумулятора. И да, тепловые насосы все еще могут подавать теплый воздух в машину, даже если на улице мороз, хотя и с переменным успехом. Как бы парадоксально это ни звучало, из воздуха, скажем, с температурой 10 градусов по Фаренгейту все же можно получить немало тепла.

Сегодня тепловые насосы используются во многих, но не во всех новых электромобилях. Teslas оснащена запатентованной технологией теплового насоса с 2021 года. Она встроена в Jaguar I-Pace, а также в новейшие автомобили BMW i-серии, Hyundai Ioniq 5, новейший e-Tron от Audi и новый электрифицированный флагман Kia, EV9.

«Любой электромобиль, который появляется прямо сейчас и не имеет теплового насоса, уже является динозавром», — говорит Джон Келли, профессор автомобильных технологий и преподаватель, специализирующийся на технологиях гибридных и электромобилей в Университете штата Вебер.

Тепловые насосы сверхэффективны, потому что они передавать тепло из существующих источников, а не создавать его. Итак, если вы используете печь в доме, вы сжигаете газ, согревающий планету, чтобы генерировать новое тепло, которое затем распространяется по конструкции. Вместо этого тепловой насос извлекает тепло из наружного воздуха и перекачивает его внутрь.

Тот же принцип используется для тепловых насосов в электромобилях. Автомобиль внутреннего сгорания сжигает бензин, чтобы привести его в движение, но при этом выделяется много отработанного тепла, которое затем перекачивается в салон. По данным ученых, электромобили намного более эффективны: более трех четвертей их электроэнергии уходит на вращение колес. Федеральные данные США. Это означает, что для улавливания и обогрева пассажиров требуется меньше отходящего тепла. С помощью теплового насоса электромобиль может извлекать тепло из наружного воздуха (опять же, даже если на улице очень холодно) для обогрева салона и даже его аккумуляторповышая эффективность автомобиля в холодную погоду.