Sestrski podjetji Kia Motors Corporation in Hyundai Motor Company sta razkrili nove podrobnosti o njunem inovativnem sistemu toplotne črpalke, ki ju bosta uporabljali pri svojih električnih vozilih (EV) z namenom podaljšanja dosega pri nizkih temperaturah.
Vozniki EV-jev lahko ogrejejo kabino brez občutnega vpliva na doseg vozila
Kiina toplotna črpalka se ponaša z inovacijo, ki z izkoriščanjem odpadne toplote greje kabino in tako maksimizira razdaljo, ki jo lahko električna vozila prevozijo z enim polnjenjem. To voznikom EV-jev omogoča ogrevanje kabine v mrzlih dneh brez občutnega vpliva na zmanjšanje dosega, ki je značilno za ostala tovrstna vozila.
Tehnologija toplotne črpalke izvirno izhaja iz Soula EV prve generacije iz leta 2014
Tehnologija je bila prvič predstavljena leta 2014 pri Kia Soulu EV prve generacije. Toplotna črpalka, ki vsebuje kompresor, uparjalnik in kondenzator, uporablja odpadno toploto, ki jo oddajajo električne komponente vozila in reciklira to energijo za bolj učinkovito ogrevanje kabine. Tehnologija omogoča, da e-Soul na ta način ohrani 180 km dosega pri nizkih zunanjih temperaturah.
Sistem toplotne črpalke, ki sodi v sam vrh avtomobilske industrije, je bil razvit za nova električna vozila Kia in Hyundai. Novi sistem uporablja odpadno toploto različnih električnih delov za doseganje maksimalnega dosega EV-ja v zimskih razmerah. Te inovacije pomenijo, da lahko električne Kie (južnokorejski velikan trenutno v Sloveniji ponuja povsem električna modela e-Soul in e-Niro) voznikom nudijo stabilen doseg tudi pri nizkih temperaturah, ko električna vozila ostalih ponudnikov
običajno doživljajo občuten padec dosega brez dodatnega polnjenja.
Kako deluje: kabina električnega vozila se ogreva brez izgube energije
Tehnologija Kiine toplotne črpalke je debitirala pred šestimi leti pri prvi generaciji Soula EV. Od takrat je ta tehnologija izpopolnjena za nove električne modele. S predelavo dodatne odpadne toplote ohrani občutno več energije, ne le iz različnih električnih modulov (npr. pogonskega motorja, polnilcev in inverterjev), temveč tudi iz baterijskega sklopa in počasnega polnjenja.
Sistem uporablja toploto, ki jo te komponente ustvarjajo, za uparjanje hladilnega sredstva in spremembo iz tekočega agregatnega stanja v plin. Plin pod visokim pritiskom se s pomočjo kompresorja in kondenzatorja spreminja nazaj v tekočino. Ta proces ustvarja dodatno toplotno energijo, ki jo pridobiva toplotna črpalka in se uporablja za ogrevanje kabine. Shranjena energija izboljša učinkovitost prezračevalnega sistema ter ga nato predela za čimbolj učinkovito ogrevanje kabine in zmanjšanje
porabe baterije. Z zmanjšanjem obremenitve baterije toplotna črpalka zmanjša porabo energije prezračevalnega sistema ter tako poveča doseg električnega vozila.
Kia bo še naprej razvijala tehnologijo toplotne črpalke z namenom doseganja še večjih izboljšav pri shranjevanju energije in učinkovitosti. Sistem je bil od prve predstavitve leta 2014 postopno izpopolnjen s pomočjo preizkušanja v skrajnih zimskih razmerah na severu Švedske, kjer temperature pozimi dosegajo do -35°C. V takšnih skrajnih razmerah so raziskovalci iznašli dodatne načine predelave odpadne toplote, da lahko povečajo učinkovitost sistema toplotne črpalke. Preizkus tehnologije v
takšnih pogojih zagotavlja, da bo toplotna črpalka kos tudi najbolj mrzlim okoljem.
Ogrevanje baterijskega sklopa izboljša doseg električnih vozil
Toplotna črpalka je ena od številnih inovacij, ki so jih iznašli pri sedanji generaciji električnih vozil Kia, z ogrevalnim mehanizmom, ki se ga uporablja tudi pri glavnih izboljšavah baterijskih sklopov. Vodno hlajenje baterijskega sklopa električnih vozil Kia za razliko od običajnega zračnega hlajenja prinaša dodatno izboljšanje dosega brez povečanja dimenzij. To pomeni, da baterijske celice lahko več shranijo in z vodno hlajenimi kanali zavzamejo manj prostora v primerjavi z zračnim
hlajenjem, kar povečuje gostoto baterije do 35 odstotkov.
Ta inovacija pomeni, da lahko Kiina najnovejša električna vozila ponudijo dvakrat daljši doseg in zmogljivost baterije v primerjavi z EV-ji prve generacije in so zmožna premagovati precej daljše razdalje z enim polnjenjem. Za primerjavo: Soul EV prve generacije je z litij-ionskim polimernim baterijskim sklopom z zmogljivostjo 30kWh nudil doseg približno 180 km z enim polnjenjem. Soul EV druge generacije pa je z baterijo zmogljivosti 64kWh, ki ima približno enako prostornino, z enim polnjenjem
zmožen prevoziti do 386 kilometrov. Študija, ki jo je izvedlo korejsko okoljsko ministrstvo, je pokazala, da e-Nirova toplotna črpalka občutno zmanjša porabo energije pri nizkih temperaturah. Pri -7°C s prižganim prezračevalnim sistemom so ohranili 90 odstotkov dosega v primerjavi z vožnjo pri 26°C, kar dvigne letvico za vsa električna vozila. Za primerjavo omenimo, da pri večini EV-jev drugih proizvajalcev pri enakih pogojih doseg pade od 18 do 43 odstotkov.
Nadaljnji razvoj tehnologije toplotne črpalke
Kia bo še naprej razvijala in izpopolnjevala sistem toplotne črpalke in ostale s tem povezane inovacije, skupaj z drugimi tehnologijami, ki se tičejo naslednje generacije električnih vozil. Kia namerava v svoji srednjeročni in dolgoročni strategiji, poimenovani Plan S, do leta 2025 predstaviti 11 povsem električnih vozil, katerih letna prodaja naj bi znašala pol milijona.
