Wozu braucht man im E-Auto eine Wärmepumpe, und wie funktioniert sie? Wir geben einen Einblick.

In der Elektroauto-Welt gibt es ein Bauteil, das man von Verbrenner bislang nicht kannte: die Wärmepumpe. Sie ist bei den teureren Fahrzeugen meist serienmäßig verbaut, bei anderen Stromern kostet sie Aufpreis. Sie schlägt mit Zusatzkosten von etwa 1.000 Euro zu Buche. Lohnt sich das? Und wozu dient es?

Nun, im Winter sinkt die Reichweite von Elektroautos. Auch, weil mangels Spritverbrennungswärme ein Teil des Fahrstroms abgezweigt und für die Heizung des Innenraums genutzt werden muss. Zudem braucht der Akku länger, bis er die optimale Betriebstemperatur erreicht hat. Viele E-Mobile setzen daher auf eine Wärmepumpe, wie man sie vor allem aus dem Haushalt kennt. Sie arbeitet deutlich effizienter als die klassische Luftheizung nach dem Fön-Prinzip.

Zehn bis zu 20 Prozent Ersparnis soll die Wärmepumpe bringen. Das entspricht einem Reichweitenplus in gleicher Höhe. Im deutschen Winter-Alltag dürfte es zwar meist weniger sein, der Verbrauchsvorteil ist aber unbestritten da. Im Sommer funktioniert die Wärmepumpe umgekehrt und übernimmt die Funktion der Klimaanlage.

Wärmepumpe: Nachrüstung nicht möglich

Das Arbeitsprinzip der Wärmepumpe basiert auf einem geschlossenen Kreislauf mit einem speziellen Kältemittel, das seinen Aggregatzustand zwischen flüssig und gasförmig wechselt. Der Prozess beginnt am Verdampfer, wo das Kältemittel Wärme aus der Umgebung aufnimmt und dabei verdampft. Zwar gibt es im E-Auto keine Verbrennung, Motor und Leistungselektronik geben aber zumindest ein wenig Wärme ab. Grundsätzlich funktioniert die Aufnahme aufgrund der chemischen Eigenschaften des Kühlmittels aber selbst bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts.

Anschließend erhöht ein elektrisch betriebener Kompressor den Druck des gasförmigen Kältemittels, wodurch es sich erhitzt. Das erhitzte Gas wird dann in einen Kondensator geleitet, wo es seine Wärme an einen Wärmetauscher abgibt und sich wieder verflüssigt. Zum Abschluss durchläuft das flüssige Kältemittel ein Expansionsventil, wodurch der Druck abfällt und das Kältemittel erneut verdampft. Dann beginnt der Kreislauf von vorn.

Intelligente Systeme kombinieren die Wärmepumpe oft mit anderen Heiztechnologien wie PTC-Zuheizern (elektrische Widerstandsheizung) für ein schnelles Aufheizen, bevor die effizientere Wärmepumpe übernimmt, um die Temperatur zu halten. Durch dieses ausgeklügelte System wird der Energieverbrauch minimiert und die Reichweite des Fahrzeugs optimiert.

Und Achtung: Eine spätere Nachrüstung ist nicht möglich. SP-X/Titelfoto: Schaeffler