Je hebt misschien gehoord: Het is op veel plaatsen echt heel koud buiten. Diepvriezen troffen deze week grote delen van de VS; Sneeuw en ijskoude regen trokken over Noord-Europa. Dit is niet ideaal voor elektrische voertuigen, die van oudsher een hekel hebben aan de kou. Verschillende Chicago Tesla Supercharger-stations haalden deze week de krantenkoppen nadat een aantal door hitte getroffen EV’s de batterij volledig leeg hadden en moesten worden gesleept.
Elektrische voertuigen hebben het om twee redenen moeilijk bij koud weer. De ene is chemisch: lithium-ionbatterijen, die elektrische auto’s (en telefoons) van stroom voorzien, zijn afhankelijk van lithiumionen die van hun negatief geladen geleiders (kathodes) naar hun positief geladen geleiders (anodes) bewegen. Door de kou bewegen de ionen langzamer naar de anode, wat betekent dat het moeilijker is om een koude batterij op te laden dan een geroosterde batterij. Een andere reden is praktischer: bij koud weer zijn de inzittenden van de auto eerder geneigd de verwarming aan te zetten, en de verwarmingselementen die worden gebruikt om de auto te verwarmen, halen stroom uit de elektrische accu. Dit verkleint het bereik, soms aanzienlijk. Testen door AAA, Rapporten van de consumenten het databedrijf Recurrent voor accu’s van elektrische voertuigen ontdekte dat koude temperaturen de actieradius van voertuigen met ergens tussen de 16 en 46 procent verminderen. (Extreem koud weer vermindert ook het benzineverbruik van een voertuig, tussen 15 en 24 procent.)
Maar de afgelopen jaren is er een heldentechnologie op het gebied van de klimaatverandering in elektrische voertuigen terechtgekomen, een technologie die hun problemen bij koud weer heeft verbeterd – maar niet opgelost: warmtepompen. Warmtepompen dragen warmte van buiten de auto over om de passagiers warm te houden en te voorkomen dat er te veel energie uit de accu wordt gehaald. En ja, warmtepompen kunnen nog steeds warme lucht in een auto krijgen, zelfs als het buiten koud is, zij het met wisselend succes. Hoe contra-intuïtief het ook klinkt, er is nog steeds een flinke hoeveelheid warmte die uit de lucht kan worden gehaald bij bijvoorbeeld 10 graden Fahrenheit.
Tegenwoordig zijn warmtepompen in veel, maar niet in alle, nieuwe elektrische voertuigen te vinden. Tesla’s worden vanaf 2021 geleverd met gepatenteerde warmtepomptechnologie. Jaguar’s I-Pace heeft er een geïnstalleerd, net als BMW’s nieuwste auto’s uit de i-serie, Hyundai’s Ioniq 5, Audi’s nieuwste e-Tron en Kia’s nieuwe geëlektrificeerde vlaggenschip, de EV9.
“Elk elektrisch voertuig dat nu op de markt komt en geen warmtepomp heeft, is al een dinosaurus”, zegt John Kelly, hoogleraar autotechnologie en instructeur die zich richt op hybride en elektrische voertuigtechnologie aan de Weber State University.
Warmtepompen zijn ultra-efficiënt omdat ze warmte uit bestaande bronnen overdragen in plaats van deze op te wekken. Dus als je in een huis een oven gebruikt, verbrand je het gas dat de planeet verwarmt om nieuwe warmte te genereren die vervolgens door het gebouw wordt geblazen. Een warmtepomp haalt in plaats daarvan warmte uit de buitenlucht en pompt deze naar binnen.
Hetzelfde principe geldt voor warmtepompen in elektrische voertuigen. Een auto met verbrandingsmotor verbrandt benzine om het voertuig aan te drijven, maar produceert daarbij veel afvalwarmte, die vervolgens in de cabine wordt gepompt. Volgens Amerikaanse federale gegevens zijn elektrische voertuigen veel efficiënter: ruim driekwart van de elektriciteit gaat naar de wielen. Dit betekent dat er minder restwarmte is om de passagiers op te vangen en te verwarmen. Met een warmtepomp kan een elektrische auto warmte uit de buitenlucht halen – ook al is het erg koud – om het interieur en zelfs de accu te verwarmen, waardoor de efficiëntie van het voertuig bij koud weer toeneemt.