Wärmepumpe im Elektroauto: Was bring sie ?

Bei anderen gibt es sie optional: Beim VW ID.3 gibt es sie nur gegen Aufpreis wie auch bei anderen VW-Modellen wie beim VW ID.Buzz. Meist sind nur die Autos in Top-Ausstattung serienmäßig damit ausgerüstet, wie beim Kia EV6.oder Kia EV9. Beim Kauf sollte man darauf achten, auch auf spezielle Ausstattungspakete. Was kann die Wärmepumpe, lohnt sich der das Ordern beim Kauf?

Die Wärmepumpe ist – bei E-Mobilen wie bei Immobilien – eine besonders effiziente, strombasierte Heizung: Sie zieht Wärmeenergie aus der Umgebungsluft. Das ist im Haus günstiger als eine Gasheizung; und bei Elektroautos entlastet es den Akku. Denn E-Autos beziehen technisch bedingt keine Abwärme vom Verbrennungsmotor, die sich via Wärmetauscher zum Aufwärmen des Innenraums nutzen ließe.

Ohne Wärmepumpe muss die konventionelle Heizung vereinfacht gesagt über Heizwiderstände verhältnismäßig viel Strom direkt aus dem Fahrakku ziehen. Der fehlt dann fürs Fahren – insbesondere im Winter, wenn Kälte den Akku schwächt. Im Winter saugen zusätzliche Verbraucher wie Heckscheiben-, Lenkrad- und Sitzheizung, Ventilator sowie Fahrlicht Energie. Die Wärmepumpe holt sich zwar ebenfalls Strom aus dem Fahrakku, aber sie benötigt deutlich weniger als eine elektrische Heizung.

Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ähnelt der eines Kühlschranks. Mit dem Unterschied, dass das Innere vom Kühlschrank gekühlt, der Innenraum des Elektroautos dagegen erwärmt wird. Allerdings funktioniert eine Wärmepumpe auch umgekehrt: Sie kann bei Sommerhitze das Wageninnere kühlen.

 

Generell entzieht eine Wärmepumpe der Außenluft Wärme (oder eben Kälte) über einen Wärmetauscher. Er gibt die Temperatur an ein Kältemittel weiter, das in einem Kreislauf kursiert. Ein weiterer Wärmetauscher gibt dann die Kälte bzw. Wärme an die Luft ab, die ein Gebläse in den Innenraum transportiert. So versorgt die Wärmepumpe auch die Akkuheizung. Umgekehrt kühlt sie im Fahrbetrieb eine erhitzte Batterie und nutzt deren Abwärme ebenfalls für die Beheizung des Innenraums.

"Als Faustformel lässt sich sagen, dass für eine Heizleistung von 2,5 bis 3 Kilowatt eine Pumpenleistung von 1 Kilowatt notwendig ist – das gilt für Luftwärmepumpen in Häusern", sagt Matthias Vogt vom ADAC. Bleibt also bei der Wärmepumpe eine Ersparnis von ungefähr 1,5 bis 2 kW, die nicht aus dem Akku gezogen werden – und damit für mehr Reichweite zur Verfügung stehen.

Geht man davon aus, dass moderne Elektroautos im Alltagsbetrieb um die 20 kWh Strom auf 100 km verbrauchen, kommt man auf eine Ersparnis von rund zehn Prozent. Bei einer Akku-Reichweite von 300 km ergäbe sich ein Reichweiten-Plus von ungefähr 30 km. Rein rechnerisch natürlich, denn in der Praxis erschweren viele Unbekannte die Berechnung. Kia zum Beispiel gibt beim EV6 den Reichweiten-Zugewinn mit etwa 50 km an.

Matthias Vogt: "Es gibt so viele Faktoren, die die Effizienz beeinflussen, dass der Nutzen der Wärmepumpe allein schwierig zu beurteilen ist." So habe jedes Elektroauto-Modell einen anderen Effizienzgrad. Und je nach Außentemperatur arbeite die Wärmepumpe mal mehr, mal weniger effizient. "Je niedriger die Temperatur, desto schwieriger für die Wärmepumpe", sagt Matthias Vogt. Er fügt hinzu: "Bei wirklichen Minusgraden ist kein signifikanter Vorteil der Wärmepumpe feststellbar." Dann wird ihre Ausbeute einfach zu gering.

Ein weiterer Aspekt, den Käufer von Elektroautos kennen sollten: "In der Aufheizphase kann die Wärmepumpe ihre Stärken noch nicht ausspielen, da hier immer eine hohe Heizleistung erforderlich ist", sagt Stefan Moeller von Nextmove, Deutschlands größtem Elektroauto-Vermieter. Mit anderen Worten: Nach einer eisigen Winternacht braucht die Wärmepumpe zum Aufwärmen des Innenraums fast genauso viel Strom wie die elektrische Heizung. Moeller testete im Winter die Heizleistung eines Kia e-Niro mit Wärmepumpe, indem er bei Minusgraden darin übernachtete.

Moeller: "Wir beobachten beim Kaltstart je nach Modell Heizleistungen von 4 bis 9 kW. Im Kurzstreckenbetrieb bringt eine Wärmepumpe also nicht viel." Nach seiner Erfahrung sind für die Kurzstrecke Lenkrad- und Sitzheizung mindestens ebenso gut geeignet – aber viel günstiger in der Anschaffung.

Bei VW ID.3 und Kia EV6 zum Beispiel ist beides bereits im Basismodell Serie. Der Trick: Hier wird die Wärme "direkt am Körper platziert", so Moeller. Der Energiebedarf liegt bei unter 100 Watt. Einen weiteren Schritt geht der beheizbare Sicherheitsgurt, den der Zulieferer ZF kürzlich vorstellte. Er ist bis auf 40 Grad aufheizbar und soll bis zu 15 Prozent Energieeinsparung bringen. Vor 2025 ist allerdings nicht mit einer Markteinführung zu rechnen.

Bei Fahrtests hat Nextmove mit der Wärmepumpe vor allem auf der Langstrecke akzeptable Resultate gemessen: "Bei einigen Modellen konnte sie den Verbrauch für die Beheizung auf längeren Fahrten mehr als halbieren", so Stefan Moeller gegenüber AUTO BILD. Nach seiner Einschätzung liegt die Einsparung insgesamt bei fünf bis zehn Prozent.

Rechnet man die knapp 1000 Euro Aufpreis in Stromersparnis um, bedeutet es (grob geschätzt): Bei zehn Prozent Stromersparnis wäre die Anschaffung nach etwa 100.000 Kilometern amortisiert, es sei denn, die Wärmepumpe steckt serienmäßig im Auto drin, dann fällt die Berechnung schwer.

Diese Kalkulation betrifft nur die reine Investition. Komfort- und Zeitgewinn machen die Anschaffung aber empfehlenswert: Denn man braucht im Winter weniger Ladestopps und kann weiter fahren. Was sagt der Experte dazu? "Es kommt darauf an", ist das diplomatische Fazit von Moeller. Wer in gemäßigten Breiten mit milden Wintern lebt, eine temperierte Garage nutzen kann und nur Kurzstrecke fährt, benötigt demnach keine Wärmepumpe. Für regelmäßigen Langstreckenbetrieb, eiskalte Nächte und Laternenparker dagegen ist sie in jedem Fall attraktiv. Und natürlich für alle, die an einer etwas höheren Reichweite interessiert sind – auch wenn es am Ende nur 15 bis 20 Kilometer sind. Nicht zu vergessen: der höhere Wiederverkaufswert, wenn man das E-Auto als Gebrauchtwagen weiterverkauft.

Ein weiterer Unterschied ist hörbar: "Den Betrieb kann der Kunde durchaus wahrnehmen", sagt Matthias Vogt vom ADAC. So würde sich eine aktivierte Wärmepumpe beim Vorheizen im Stand durch vernehmliches Brummen und Vibration bemerkbar machen.

Man hört die Anlage also arbeiten. Der Geräuschpegel der Auto-Wärmepumpe könne durchaus auf dem Level der stationären Gebäude-Wärmepumpe liegen, so Vogt.

Auch während der Fahrt bemerke zumindest der Fahrer es, wenn sich die Wärmepumpe einschaltet: Das ist zum Beispiel durch Vibration am Lenkrad erkennbar. Die Geräuschentwicklung ist aber nicht immer gleich. Vogt: "Das hängt wohl damit zusammen, wie stark die Pumpe arbeiten muss und wie gut die Anlage von der Karosserie entkoppelt ist." Auf die Fahrdynamik hat der Betrieb der Wärmepumpe keinen Einfluss.

Bei vielen älteren Elektroautos ist keine Wärmepumpe installiert. Leider lässt sich dieses Bauteil meist nicht nachträglich einbauen, da die Flüssigkeitskreisläufe anders ausgelegt sind. Gebrauchte E-Autos lassen sich also nicht im Nachhinein mit Wärmepumpe (WP) ausstatten. "Das Heizungssystem unterscheidet sich deutlich von der Variante ohne WP", so Matthias Vogt vom ADAC. Der Aufwand eines Umbaus wäre viel zu groß und wird daher von keinem Hersteller angeboten.

Wer an einen späteren Weiterverkauf seines E-Autos denkt, der sollte sich im Klaren sein: Alles, was die Reichweite verlängert, erhöht potenziell den Wiederverkaufswert, weil Autokäufer generell vor der Wahl stehen, ob sie ein gebrauchtes oder ein neues mit meist größerer Reichweite kaufen. Da ist die Akkugröße wie auch die Wärmepumpe eine wichtige Größe. Letztlich bedeutet eine erhöhte Reichweite indirekt auch eine Verlängerung des Akku-Lebens, weil weniger Ladevorgänge die zyklische Alterung der Batterie aufschieben.