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Come Funzionano I Riscaldatori Per Auto Elettriche

Le auto elettriche utilizzano due tipi di meccanismi di riscaldamento, vale a dire:

  • Resistenza al riscaldamento
  • Pompe di calore

Diamo un’occhiata a ciascuno di questi processi di riscaldamento in modo più dettagliato.

Resistenza Riscaldamento

In alcuni primi modelli di auto elettriche, i riscaldatori funzionano in base al concetto di riscaldamento a resistenza, lo stesso principio applicato nei normali riscaldatori elettrici.

Il riscaldamento a resistenza è il processo di passaggio di una corrente elettrica attraverso un elemento resistivo come una bobina di filo per generare calore. Quando l’elemento resistivo diventa più caldo, riscalda anche l’aria intorno ad esso.

Pensa a questo metodo di riscaldamento come se il tuo riscaldatore d’ambiente domestico fosse integrato da qualche parte nel tuo veicolo elettrico.

Mentre l’elemento resistivo si riscalda, il sistema di ventilazione dell’auto soffia aria su di esso e, nel processo, l’aria si riscalda. Questa aria riscaldata viene quindi dispersa in tutta la cabina della tua auto.

Il riscaldamento a resistenza è abbastanza rapido, quindi tende a riscaldare rapidamente la cabina dell’auto.

Per differenziare il funzionamento dei riscaldatori, ho anche scritto un articolo per spiegare come funzionano i riscaldatori in Tesla in particolare. La loro ingegneria è qualcosa di speciale e ho pensato necessario dedicare un intero articolo solo per Tesla. Dai un’occhiata!

Perché l’uso del riscaldamento a resistenza è diminuito

Per molto tempo, il riscaldamento a resistenza è stato il metodo principale per riscaldare la cabina nei veicoli elettrici. Tuttavia, molte case automobilistiche sono ora migrate a tecniche di riscaldamento alternative.

Esaminiamo perché il riscaldamento a resistenza è diventato meno attraente per gli utenti e i produttori di veicoli elettrici.

Il tiro all’energia

Nel riscaldamento a resistenza in un veicolo elettrico, la corrente elettrica utilizzata per riscaldare l’elemento resistivo viene prelevata dalle batterie dell’auto, le stesse batterie utilizzate per alimentare altri sistemi all’interno del veicolo.

Il riscaldamento a resistenza richiede una notevole quantità di energia elettrica. La maggior parte della carica della batteria dell’auto è diretta al riscaldamento dell’abitacolo, mentre la poca energia che rimane è condivisa tra i restanti sistemi dell’auto. Di conseguenza, le batterie si esauriscono molto più velocemente e dovresti caricare la tua auto più spesso.

Questo tira e molla di energia è l’unico aspetto negativo del metodo di riscaldamento a resistenza. Tuttavia, le ridotte prestazioni della batteria fornite con questo meccanismo di riscaldamento superano i vantaggi che può offrire al proprietario di un’auto.

Veicoli che utilizzano il riscaldamento a resistenza

Ecco alcuni modelli di auto che utilizzano il metodo di riscaldamento a resistenza:

  • BMW i3 con Range extender
  • Nissan Leaf di 1 generazione e la nuova Visia Leaf
  • Fluenza/Canguro
  • Ampera ·
  • iMiev+cloni

Tuttavia, a causa dell’elevato appetito per l’energia del metodo di resistenza, i produttori di veicoli elettrici si sono spostati verso le pompe di calore come tecnica alternativa di riscaldamento della cabina.

Pompe di calore

Le pompe di calore sono un metodo di riscaldamento più ampiamente adottato nei veicoli elettrici, principalmente a causa della loro capacità di risparmiare energia.

Diamo un’occhiata più da vicino a come funzionano le pompe di calore.

Il principio di funzionamento delle pompe di calore

A differenza dei riscaldatori a resistenza, le pompe di calore non generano ed emettono calore. Piuttosto, assorbono il calore da un posto, quindi trasferiscono quel calore nella posizione desiderata.

Quindi, quando si tratta di un’auto elettrica, le pompe di calore prelevano calore dall’esterno dell’abitacolo, anche quando il tempo è freddo, e lo dirigono nell’auto per riscaldarti.

Ti starai chiedendo come le pompe di calore possano estrarre il calore dall’aria fredda. Bene, le pompe di calore funzionano secondo il principio che tutte le temperature al di sopra dello zero assoluto trasportano calore. Quindi, non importa quanto sia ghiacciata l’aria all’esterno, in realtà, c’è in realtà un po ‘di calore in esso.

Le auto elettriche utilizzano una pompa di calore nota come pompa di calore ad aria, che funziona essenzialmente come un condizionatore d’aria inversa. Quindi, piuttosto che assorbire l’aria calda e fornire aria fresca come fa un condizionatore d’aria, una pompa di calore ad aria assorbirà aria “fredda”, estrarrà il calore da essa e disperderà quel calore nell’abitacolo della tua auto.

L’efficienza delle pompe di calore dipende principalmente dalle condizioni meteorologiche esterne all’auto. Più basse sono le temperature esterne, più dura e lunga deve funzionare la pompa per ottenere l’effetto di riscaldamento desiderato.

Motivi per cui le pompe di calore sono preferite ai meccanismi di riscaldamento a resistenza

Le pompe di calore sono cresciute in popolarità rispetto al riscaldamento a resistenza per i seguenti motivi:

  • Le pompe di calore non utilizzano tanta energia elettrica quanto gli elementi di resistenza al calore. Si stima che le pompe di calore utilizzino il 50% in meno di energia elettrica rispetto agli elementi riscaldanti a resistenza. Le pompe di calore risparmiano energia perché non generano calore ma assorbono calore dall’aria esterna.
  • Le pompe di calore possono essere controllate utilizzando l’app del produttore di un’auto elettrica. Con i progressi tecnologici che sono stati fatti nel settore automobilistico, puoi scongelare la tua auto e aumentare la temperatura dell’abitacolo da remoto utilizzando le app del produttore.
  • Le pompe di calore possono migliorare le prestazioni di un’auto elettrica. Non è solo l’aria esterna da cui le pompe di calore possono assorbire il calore: possono anche estrarre il calore in eccesso generato dalle batterie dell’auto, che a sua volta aiuta a migliorare le prestazioni complessive dell’auto.

Il rovescio della medaglia delle pompe di calore

Le pompe di calore non sono molto efficienti in condizioni climatiche estremamente fredde.

Immagina che l’aria esterna sia di circa 45 ° F (7 ° C) e hai il compito di strofinare le mani fino a quando la loro temperatura è superiore a 86 ° F (30 ° C). Dovresti strofinare le mani molto forte e per molto tempo per ottenere il calore richiesto. Lo stesso concetto si applica alle pompe di calore che cercano di riscaldare la tua auto in inverno.

Sebbene le pompe di calore non utilizzino tanta energia della batteria quanto i riscaldatori a resistenza, competono comunque con altre funzioni dell’auto per la potenza.

Inoltre, l’autonomia di guida di un veicolo elettrico si riduce significativamente con il freddo. Uno studio condotto dall’AAA nel 2019 ha rivelato che la distanza che un veicolo elettrico potrebbe percorrere con l’energia immagazzinata nella sua batteria è stata ridotta di circa il 12% quando le temperature esterne sono scese da 70 ° F a 20 ° F (da 21 ° C a -6 ° C). Quindi devi essere un po ‘più consapevole della batteria quando usi il riscaldamento nella tua auto elettrica durante l’inverno.

Con il freddo, le auto elettriche con batterie più piccole probabilmente perderanno energia più velocemente a causa del consumo di energia delle pompe di calore. D’altra parte, questo effetto di energy-defpping è meno significativo nei veicoli elettrici con batterie più grandi.

Confronto tra riscaldamento a resistenza e pompe di calore

Di seguito è riportata una tabella che confronta il riscaldamento a resistenza e le pompe di calore in termini di funzionalità e utilizzo:

Riscaldatori di resistenza
Pompe di calore

Fonte di calore
Elemento resistivo
Aria esterna

Consumo energetico
Alto
Moderato

Uso
Diminutivo
Ampia adozione

Alcuni modelli di auto in cui si trovano
Fluence/Kangaroo Ampera e iMiev+cloni
Kia Soul EV (1a generazione) Volkswagen e-Golf Nissan Leaf

Ecco un video di Transport Evolved che offre uno sguardo approfondito su come i riscaldatori di resistenza e le pompe di calore in un’auto elettrica funzionano con il freddo:

Con le nuove auto elettriche, il riscaldamento ha solo un impatto marginale sulla potenza della batteria, quindi è ancora possibile ottenere sia il comfort che una buona autonomia di guida nella stagione fredda. Tuttavia, dato che le pompe di calore consumano generalmente meno energia rispetto alle loro controparti di riscaldamento a resistenza, consiglierei un sistema di riscaldamento per auto elettriche che utilizza pompe di calore.

Analisi della sicurezza

Ora che sappiamo come funzionano i riscaldatori nelle auto elettriche, sfatiamo alcuni miti ed esaminiamo i fatti delle implicazioni per la salute dell’aria riscaldata all’interno dell’abitacolo.

Mito: le prese d’aria in un’auto elettrica rilasciano emissioni tossiche se esposte al calore

Questo mito si basa sul presupposto che le prese d’aria in un veicolo elettrico siano fatte di plastica. La preoccupazione è che quando l’aria calda riscalda le prese d’aria mentre passa attraverso, fa sì che le prese d’aria rilascino tracce di composti chimici che sono tossici quando inalati.

Tuttavia, c’è poca verità in questo mito perché le prese d’aria di un’auto elettrica non sono fatte di plastica.

Mito: i sistemi di ventilazione delle auto espongono i passeggeri a un composto pericoloso chiamato benzene

Una preoccupazione comune con i riscaldatori per auto è il rischio di esposizione a emissioni tossiche e cancerogene.

Un mito afferma che i sistemi di ventilazione in tutte le auto espongono i passeggeri al benzene, un composto chimico che può essere tossico dopo un’esposizione a lungo termine.

Mentre l’esposizione al benzene è nota per avere effetti collaterali a lungo termine come il cancro e le complicanze respiratorie, finora non esiste un legame sostanziale tra i sistemi di ventilazione dell’auto e l’esposizione al benzene.

Fatto: troppo calore in cabina può causare ustioni

Il calore eccessivo all’interno dell’abitacolo dell’auto elettrica può causare lesioni cutanee simili alle ustioni.

Conosciuta come “sindrome della pelle tostata”, queste lesioni non sono in realtà ustioni, ma sono causate dall’esposizione al calore.

La “sindrome della pelle tostata” provoca scolorimento della pelle, eruzioni cutanee o entrambe sulla zona interessata. Mentre la condizione non è una delle principali cause di preoccupazione, vale la pena evitarla utilizzando il riscaldatore della tua auto per brevi periodi di tempo e in un ambiente confortevole.

Domande frequenti

In che modo il riscaldamento in un veicolo a gas è diverso dal riscaldamento in un’auto elettrica?

Nei veicoli alimentati a gas, il calore dello scarico del motore viene riciclato e utilizzato per riscaldare l’abitacolo. In confronto, le auto elettriche utilizzano il riscaldamento a resistenza o le pompe di calore per generare calore.

Quale sistema di riscaldamento è migliore, riscaldamento a resistenza o pompe di calore?

Le pompe di calore sono migliori dei riscaldatori a resistenza perché consumano meno energia e hanno meno effetto sull’autonomia di guida del veicolo elettrico. Le pompe di calore sono più ampiamente utilizzate dalle case automobilistiche.

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