Wärmepumpe im BEV?

Wie sinnvoll ist es, die (bei VW) ca. 1.200 Euro extra in eine Wärmepumpe zu investieren?
Wie viel Leistung zieht die konventionelle Heizung (Prinzip Heizlüfter?) eines BEV? Kann man davon ausgehen, dass eine Wärmepumpe hier um den Faktor 3 weniger verbraucht?
Fragen über Fragen. Vielleicht hat sich ja schon jemand eingehender damit beschäftigt...

Wenn man die BMW-I3 Messwerte aus einem Fachbuch als Basis nimmt.
WiderstandsHeizung = maximal 5 kW
Wärmepumpe reduziert hier, wenn maximale Heizleistung erforderlich auf
+ 2,5kW Widerstandsheizung
+ 2,5 kW Wärmepumpe
Nebeneffekt, die Wärmepumpe heizt den Akku auch auf, weil der im Kühlmittelkreislauf drin ist.
Also eine Kombi-Wirkung -> Innenraum + Akku-Temperierung.
Wie ist das wohl anderen Fahrzeugtypen realisiert worden ?
Meßwerte/Vergleichsfahrten müssen her.
Einen Vergleich mit Hauswärmepumpen würde eher ins Abseits stellen, weil hier konstruktive und programmierte Eigenschaften überwiegen.

Zitat:

Wenn man die BMW-I3 Messwerte aus einem Fachbuch als Basis nimmt.
WiderstandsHeizung = maximal 5 kW
Wärmepumpe reduziert hier, wenn maximale Heizleistung erforderlich auf
+ 2,5kW Widerstandsheizung
+ 2,5 kW Wärmepumpe

Macht beide male 5kW.

Zitat:

@Rainer_EHST schrieb am 12. Februar 2021 um 10:12:58 Uhr:

Zitat:

Wenn man die BMW-I3 Messwerte aus einem Fachbuch als Basis nimmt.
WiderstandsHeizung = maximal 5 kW
Wärmepumpe reduziert hier, wenn maximale Heizleistung erforderlich auf
+ 2,5kW Widerstandsheizung
+ 2,5 kW Wärmepumpe

Macht beide male 5kW.

Nur bei maximaler Anforderung. Das ist wie bei Wohnhäusern, wo bei minus 20 Außentemperatur die Wärmepumpe kaum noch Energie aus der Luft ziehen kann und entweder mordsmäßig Luft schaufelt oder den Heizstab abwirft (Widerstandsheizung, was die Mechanik schont.

Zitat:

@Kabel_Ei schrieb am 12. Februar 2021 um 10:00:01 Uhr:

Wenn man die BMW-I3 Messwerte aus einem Fachbuch als Basis nimmt.
WiderstandsHeizung = maximal 5 kW
Wärmepumpe reduziert hier, wenn maximale Heizleistung erforderlich auf
+ 2,5kW Widerstandsheizung
+ 2,5 kW Wärmepumpe
[...]

Soll heissen, im idealfall heitzt das auto mit 5KW bei 2,5KW stromzufuhr, richtig?

Die frage ist, in welchem fenster funktioniert das?

Bei +5 draussen und zieltempertur +18C im auto vielleicht,

aber wie ist es bei -10C (hier war es bis -20C im vogelserg) und zieltemperatur vom 20C?

Da gibt es auf jeden fall unterschiede.

Schlechter als eine rein elektrische heizung sollte es aber nicht werden.

w

Der hier getestete MX-30 verfügt ja serienmäßig über eine Wärmepumpe. Wäre interessant gewesen, wenn man die einzelnen Verbraucher überwachen könnte.

Zitat:

@notting schrieb am 12. Februar 2021 um 09:54:36 Uhr:

Zitat:

@Jason_V. schrieb am 12. Februar 2021 um 09:32:20 Uhr:

Heute morgen, bei -10 Grad, war im Stand nicht mehr viel von einer Effizienz der Wärmepumpe zu sehen. Da waren, obwohl die Temperatur im Innenraum schon angeglichen war, noch immer einige kW Leistung zu sehen.
Lustigerweise hat das Auto auf meiner Pendelstrecke im Schnitt nicht mehr verbraucht als bei höheren Temperaturen?!

Wenn du direkt aus dem Stromnetz alles schon vorgeheizt hast, wird danach kaum noch Energie benötigt um die Temperatur im Auto zu halten - außer du fährst mit max. Temperatur und offenen Fenstern herum ;-)
notting

Von vorheizen steht hier ja zum Glück nichts.

Und bei einer Temperaturdifferenz von 22-25 Grad in einem PKW kann ich mir jetzt auch nicht vorstellen, dass kaum noch Energie benötigt wird. Ich fahre ja kein KFW40-Haus spazieren.

Ich meine es waren 3kW, die er während der Ampelphase gezogen hat.

Das hier ist die Funktionsbeschreibung vom BMWi3:

Der Wärmepumpenkreislauf

Benutzerhinweis

Dieses Testmodul dient dazu, bei Beanstandungen zum Heizbetrieb und Kühlbetrieb die Fehlerursache zu diagnostizieren.

Ein Fehler im Wärmepumpenkreislauf ist auf einen Mangel oder Defekt in einer oder mehreren beteiligten Systemkomponenten des Wärmepumpenkreislaufs zurückzuführen.

Um die Funktionsweise des Wärmepumpenkreislaufs zu veranschaulichen, ist nachfolgend das Funktionsprinzip des Wärmepumpenkreislaufs beschrieben sowie die Systemkomponenten aufgelistet.

 

Die Wärmepumpe dient dazu, bei Außentemperaturen kleiner 17 °C mittels des Kältemittelkreislaufs die Wärme aus der Umgebungstemperatur zum Aufheizen des Fahrzeuginnenraums zu nutzen. Dies reduziert die Nutzung des elektrischen Zuheizers, spart Energie und erhöht die Reichweite des Fahrzeugs.

Funktionsprinzip des Wärmepumpenkreislaufs

Die Wärmepumpe ist kein einzelnes Bauteil, sondern ein System.

Mithilfe der Systemkomponenten der Wärmepumpe werden folgende Funktionen realisiert:

Heizen des Fahrzeuginnenraums
Kühlen des Fahrzeuginnenraums
Kühlen der Hochvolt-Batterie

Der Wärmepumpenkreislauf besteht aus einem Kältemittelkreislauf und einem Kühlmittelkreislauf.

 

1. Kühlen des Fahrzeuginnenraums

Um den Fahrzeuginnenraum und die Hochvolt-Batterie zu Kühlen ist keine Wärmepumpe notwendig. Dazu würde ein Standart-Kältemittelkreislauf genügen. Die Komponenten eines Standart-Kältemittelkreislaufs sind im Wärmepumpenkreislauf integriert. Für den Modus Kühlen werden die Komponenten des Wärmepumpenkreislaufs so eingestellt, dass dieser einen Standart-Kältemittelkreislauf entspricht.

Zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums wird mittels des elektrischen Klimakompressors gasförmiges Kältemittel verdichtet und damit verflüssigt. Dadurch erwärmt sich das Kältemittel. Die Wärme wird über den Umgebungswärmetauscher an die Umgebung abgeführt. Das Kältemittel wird anschließend zum Verdampfer geführt, wo es mit Hilfe des Expansionsventil-Wärmepumpenkreislauf im Verdampfer wieder in den gasförmigen Aggregatzustand überführt wird. Dadurch entzieht das gasförmige Kältemittel der Umgebung die Wärme und kühlt den Verdampfer ab. Der Verdampfer kühlt die vorbeiströmende Luft ab. Die abgekühlte Luft wird in den Fahrzeuginnenraum geleitet.

 

2. Heizen des Fahrzeuginnenraums

Prinzipiell muss zum Heizen des Fahrzeuginnenraums das Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf erhitzt werden. Im Heizungswärmetauscher gibt das erhitzte Kühlmittel die Wärme an die vorbeiströmende Luft ab. Die erhitzte Luft wird in den Fahrzeuginnenraum geleitet.

Um das Kühlmittel zu erhitzen, werden folgende Komponenten verwendet:

Der elektrische Zuheizer

Der elektrischen Zuheizer heizt das Kühlmittel mithilfe eines elektrisch betriebenen Heizelements auf.

Der Kältemittelkreislauf

Der elektrische Klimakompressor erzeugt die Wärme durch das Verdichten des Kältemittels. Die Wärme wird nicht an die Umgebungsluft abgegeben, sondern zum Wärmepumpenwärmetauscher geleitet. Der Wärmepumpenwärmetauscher übergibt die Wärme des Kältemittelkreislaufs an den Kühlmittelkreislauf.

Soll der Fahrzeuginnenraum aufgeheizt werden, so werden die Komponenten des Wärmepumpenkreislaufs je nach Umgebungsbedingungen unterschiedlich genutzt.

Bei Außentemperaturen kleiner 17 °C wird der Wärmepumpenkreislauf genutzt.
Bei Außentemperaturen größer 17 °C wird nur der elektrische Zuheizer genutzt.
Zum Kühlen der Hochvolt-Batterie, Entfeuchten der in den Fahrzeuginnenraum geblasenen Luft und bei bestimmten Anforderungen der Regelung wird der Wärmepumpenkreislauf im Mischbetrieb betrieben. Hierbei wird der Kältemittelkreislauf einerseits zum Kühlen des Verdampfers und zusätzlich die durch den Verdichtungsprozess erzeugte Wärme zum Aufheizen des Kühlmittelkreislaufs genutzt.

Je nach Anforderung (Heizbetrieb, Mischbetrieb oder Kühlbetrieb) muss das Kältemittel durch unterschiedliche Komponenten des Kältemittelkreislaufs geleitet werden.

Die Steuerung des Kältemittelflusses im Kältemittelkreislauf erfolgt über 4 Kältemittelabsperrventile und 3 Expansionsventile.

Der Kältemittelkreislauf wird mittels 3 Temperatursensoren und 2 Kältemittel-Druck-Temperatursensoren geregelt.

Das Ansteuern der Sensoren und Ventile erfolgt über den Wärmepumpenkontroller.

 

Systemkomponenten

Die Komponenten des Wärmepumpenkreislaufs:

Zusatzkühlmittelpumpe
Umgebungswärmetauscher
Kältemittel-Druck-Temperatursensor
Absperrventil Wärmepumpenkreislauf (optional)
Expansionsventil Wärmepumpenkreislauf
Temperatursensor Wärmepumpenkreislauf
Elektrischer Klimakompressor
Verdampfer
Elektrischer Zuheizer
Wärmepumpenwärmetauscher
Trocknerflasche
Verdampfer der Hochvolt-Batterie

danke halifax,
zum wirkungsgrad bei verschiedenen aussentemperaturen habe ich jetzt auf die schneller aber nicht gelesen,
ich denke das waere mal spannend,
w

Sinngemäß aus "Electric Vehicles and the BMW I3, Seite 131/135":
Die Energieersparnis ... ein Extra von 10% Reichweite (beim 94Ah 10 Am.Meilen) unter milden Bedingungen.
Die Wärmepumpe erfordert 2,25 kW um 5,5 kW in den Wärmetauscher zu befördern und liefert 4,5 bis 5 kW in den Innenraum. Das ergibt 60% Ersparnis, während die Widerstands-Heizung 5kW benötigt, um 4,5 kW in den Innenraum zu liefern.
Unterhalb milder Temperaturen (unter 0°C) kommt die durch ein Heizelement betriebene Beheizung des WP-Heizkreislaufes als Effizienzbremse hinzu.
...
Weitere Effizienz generiert die WP (im Mischbetrieb): Kühlung des Akkus und Heizung des Innenraumes (Grund, der zusätzliche WP-Kondensor wird zugeschaltet).

Zitat:

@Kabel_Ei schrieb am 13. Februar 2021 um 10:46:23 Uhr:

Die Wärmepumpe erfordert 2,25 kW um 5,5 kW in den Wärmetauscher zu befördern und liefert 4,5 bis 5 kW in den Innenraum. Das ergibt 60% Ersparnis, während die Widerstands-Heizung 5kW benötigt, um 4,5 kW in den Innenraum zu liefern.

Da kann man doch mal mit arbeiten...

Gelöscht wegen Denkfehler.

Denkfehler war, den Mehrbedarf der Heizung einfach auf den Grundverbrauch aufzuschlagen. Tatsächlich müsste man aber den Mehrbedarf der Leistung auf die dem Grundverbrauch zugrunde liegende Durchschnittsleistung aufschlagen und dann daraus die neue Reichweite berechnen.

Zitat:

@Hannes1971 schrieb am 13. Februar 2021 um 11:03:09 Uhr:

Zitat:

@Kabel_Ei schrieb am 13. Februar 2021 um 10:46:23 Uhr:

Die Wärmepumpe erfordert 2,25 kW um 5,5 kW in den Wärmetauscher zu befördern und liefert 4,5 bis 5 kW in den Innenraum. Das ergibt 60% Ersparnis, während die Widerstands-Heizung 5kW benötigt, um 4,5 kW in den Innenraum zu liefern.

Da kann man doch mal mit arbeiten...
Für den Skoda Enyaq mit einem theoretischen Verbrauch von 16 kWh/100 km und einer Akkukapazität von 77 kWh würde das bedeuten:
Reichweite "Sommer": 481 km
Reichweite mit 5 kW Heizleistung: 367 km
Reichweite mit 2,5 kW WP-Leistung: 416 km
Der Gewinn an Reichweite mit WP zur konventionellen Heizung wären hier gerade mal 13,5%. Ob das über 1.000 Euro Aufpreis wert ist?

Ich glaube dein Denkansatz ist total falsch. Am meisten Energie zum Kühlen und Heizen wird logischerweise dann gebraucht, wenn das Auto noch nicht auf Temperatur ist. Das passiert aber vermutlich eher im Stand als während der Fahrt. D.h. die Anzahl der Vortemperierungsvorgänge ist hier eine sehr wichtige Größe. Bzw. ich glaube nicht, dass um die Temperatur des Autos zu halten soviel Leistung benötigt wird wie du meinst (hast einfach irgendwelche Werte von einem Vorposter übernommen ohne dass dabeisteht, ob das Temperatur halten oder auf Temperatur bringen ist).

Außerdem wirkt sich die Vortemperierung nicht oder kaum auf die Reichweite aus, wenn man währenddessen am Stromnetz hängt. Wobei hier natürlich der Verbrauchsunterschied sich trotzdem auf den Geldbeutel auswirkt, was du IMHO nicht einmal indirekt beachtet hast.

notting

Zitat:

@Hannes1971 schrieb am 13. Februar 2021 um 11:03:09 Uhr:

Der Gewinn an Reichweite mit WP zur konventionellen Heizung wären hier gerade mal 13,5%. Ob das über 1.000 Euro Aufpreis wert ist?

Auf andere BeVs übertragbar ?

Das Konzept der I3 - WP ist aus 2012/13, sie nutzt Luft und/oder einen Zuheizer als Wärmequelle.

Sicherlich werden zusätzliche Wämequellen für die WP HEUTE in anderen BeVs genutzt (z.B.Antriebsstrang, Akku).

Zitat:

@notting schrieb am 13. Februar 2021 um 11:11:45 Uhr:

Zitat:

@Hannes1971 schrieb am 13. Februar 2021 um 11:03:09 Uhr:

Da kann man doch mal mit arbeiten...
Für den Skoda Enyaq mit einem theoretischen Verbrauch von 16 kWh/100 km und einer Akkukapazität von 77 kWh würde das bedeuten:
Reichweite "Sommer": 481 km
Reichweite mit 5 kW Heizleistung: 367 km
Reichweite mit 2,5 kW WP-Leistung: 416 km
Der Gewinn an Reichweite mit WP zur konventionellen Heizung wären hier gerade mal 13,5%. Ob das über 1.000 Euro Aufpreis wert ist?

Ich glaube dein Denkansatz ist total falsch.

Habs erkannt und wieder gelöscht. Ist noch zu früh zum Rechnen und ich habe Wochenende!

Immerhin, VW wirbt mit "bis zu 30% mehr Reichweite". Das fällt mir schwer zu glauben.

Zitat:

@Hannes1971 schrieb am 13. Februar 2021 um 11:14:22 Uhr:

Zitat:

@notting schrieb am 13. Februar 2021 um 11:11:45 Uhr:

Ich glaube dein Denkansatz ist total falsch.

Habs erkannt und wieder gelöscht. Ist noch zu früh zum Rechnen und ich habe Wochenende!

Ok :-)

Zitat:

Immerhin, VW wirbt mit "bis zu 30% mehr Reichweite". Das fällt mir schwer zu glauben.

Je weniger Energie der Motor braucht, weil man z. B. langsam fährt oder gar in einer Vollsperrung steht oder einfach im Stand auf Akku klimatisiert wird z. B. bevor man wieder von irgendwo wegfährt wo man nicht laden kann, aber das Auto stundenlang stand, desto mehr wirkt sich der Verbrauch der Klimatisierung auf die Reichweite aus...

notting

Vortemperierung: auch hier wird beim I3 mit und ohne Ladekabelanschluß die WP aktiviert (Schnatter-Schnatter-Geräusch) ...