Mennyit számít a hőszivattyú az elektromos autókban? Leteszteltük!

A hőszivattyú, tartja a városi legenda, ma már elengedhetetlen eleme egy új villanyautónak, mivel jelentősen csökkenti a téli fogyasztást. Az elméletet értjük, sőt a megállapítással is egyetértünk, de úgy gondoltuk jó lenne ezt a gyakorlatban is letesztelni.

Szerencsére a múlt hét elején éjszakénként eléggé hideg, -9°C volt, úgyhogy fogtuk a magyar újautó piac utóbbi éveinek két talán legnépszerűbb típusát, és lemértük, mennyit számít a valóságban a nagy becsben tartott alkatrész.

Elméletben egyszerű

Alapvetően ennek egy egyszerű tesztnek kellett volna lennie: fogunk két autót, lehetőleg ugyanazon márka és típus két példányát, amelyekből az egyik hőszivattyúval, a másik hagyományos, rezisztív fűtéssel van szerelve, aztán elkezdünk méricskélni. A valóságban azonban több problémát is meg kellett oldani.

Először is nem akartunk csak egy típust kiszemelni, hiszen más és más gyártók más és más műszaki megoldásai eltérő eredményeket hozhatnak. Csak azért, mert egyik gyártó hőszivattyúja esetleg kevésbé hatékony, nem biztos, hogy ez az egész technológia nem ér semmit. Így úgy döntöttünk, két típust is bevonunk a tesztbe, de

nagyon fontos megjegyezni, hogy ezek nem egymással, csakis márkán belül a testvérükkel versenyeznek, hiszen más kabin és akku méretű autókról beszélünk.

A Kia Niro EV (leánykori nevén e-Niro), illetve a Tesla Model 3 az elmúlt pár év legnépszerűbb típusai voltak a villanyautó piacon, és mindkettőből létezik hőszivattyúval szerelt és ezt nélkülöző változat is, így ideális tesztalanyok.

Balról jobbra egy hőszivattyús Niro, hagyományos Model 3, hőszivattyús Model 3 és hagyományos fűtéssel szerelt Niro.

A hőszivattyúk általában -10-15 fok alatt veszítenek hatékonyságukból, nulla fok felett viszont nincs sok értelme egy téli tesztnek, ezért meg kellett várnunk, hogy az időjárás megfelelő legyen. Ezen a télen ez nem volt egyszerű, de ennek a hétnek az eleje, legalábbis éjszaka, cudar hideg volt. Csakhogy ez még önmagában nem egyszerű, hiszen ha a négy autó elindul, hogy egy közös helyszínen, azonos feltételek mellett tesztelhessünk, akkor mire odaérnek, mindegyik utastere kellemesen meleg lesz, sőt, a regeneratív töltésnek és az akkufűtésnek hála még az aksik is melegednek, ami előnyt jelenthet a hőszivattyús típusoknak.

Így utaztam Törökbálintra. +0,7 fokos volt a kabin amikor indultam, és 3,7  fokig melegedett csak a hőmérséklet mire megérkeztem. Menet közben a -5 fokos levegővel páramentesítettem.

Így nem volt más választás, extrém versennyé fajultak már a teszt előkészületei is, meg kellett ugyanis kérnem a másik három sofőrt is, hogy a garázson kívül parkoljanak, hűtsék át jól a kocsikat, és kikapcsolt fűtéssel érkezzenek a törökbálinti találkozóra.

A gyakorlatban ez azt jelentette, hogy fagypont körülire hűlt utastérrel, sőt, párásodás esetén résnyire lehúzott ablakkal, a -5 fokos éjszakában, csupán ülés és kormányfűtéssel vezetett mindenki 20-30 percet, majd további fél órán át fagyoskodott a -9 fokosra hűlő időben amíg a teszt első fele lezajlott.

Mérhetetlen hála és köszönet Barek Péternek, Csaba Tamásnak és Pál Balázsnak, hogy csatlakoztak hozzám és hősiesen kitartottak az este 10 és hajnali 1 között a metsző hidegben folyó tesztsorozat alatt.

A törökbálinti Supercharger elektromos szekrényeinek szellőzője melegítette a csapatot amíg én az autókat készítettem elő. -9 fok volt.

Pontosan, de hogyan?

A teszt további kihívása volt, hogy hogyan tudunk pontos adatokat szerezni az autókból, és hogyan zárunk ki egyéb tényezőket, mint például az eltérő kerékméreteket és gumitípusokat, vagy egyéb fedélzeti eszközök fogyasztását.

Az is eldöntendő kérdés volt, hogy próbáljunk-e meg valahogy hőmérsékletet mérni, vagy hagyatkozzunk az autók saját rendszereire. Végül ez utóbbi mellett döntöttünk, mert ez van legközelebb a valós élethelyzetekhez. Magyarul, senki nem fogja digitális hőmérővel ellenőrizni, hogy az autó valóban elérte-e már a 21 fokot, hanem az előfűtésre hagyatkozik, elhiszi, hogy a kocsi tudta mikor kell lekapcsolni. A hőmérőzés már csak azért is nehéz lett volna, mert hiába fűtjük fel egy 0 fokos utastér levegőjét 21 fokosra, az ülések, üvegfelületek, a kabin különböző elemei még egy jó ideig jéghidegek maradnak, eltart egy darabig, mire ezek is átveszik a hőmérsékletet. Így bármerre is irányítottuk volna az infrás hőmérő sugarát, más-más értéket kaptunk volna.

Egy utólagos ellenőrző méréssel azt is megállapítottam, hogy a saját autómnál az előfűtés után további öt perc kellett, mire az autó kabinhőmérője is valóban 21 fokot mutatott, ez viszont mindössze további 0,2 kWh energiát emésztett csak fel, tehát a különbség, fogyasztásban, elhanyagolható.

Az adatok kiolvasásához OBD olvasót használtunk, ami alapvetően egy tizedes pontossággal elárulja, hogy két mérés között pontosan hány kWh áram fogyott el, de sajnos az egyik autó kapcsán nem várt akadályba ütköztünk.

Azzal ugyanis nem számoltunk, hogy a nulla fokos utastérben az ujjaink annyira elgémberednek, illetve  a műanyag csatlakozók annyira egymásba szorulnak, hogy az egyik Teslánál több köröm elvesztése után sem tudjuk majd az adapterkábel csatlakozóját széthúzni. Szerencsére, más mérési módszerrel, sikerült áthidalnunk a problémát.

Az utolsó akadályt az jelentette, még az óvatos gázadások és fékezés, és kikapcsolt fűtés ellenére is, az én Teslám aksija nulláról 8 fokosra melegedett mire Törökbálintra értem, és még fél óra után sem nagyon akart kihűlni. Így a legelső tesztet, ahol ez számít, egy nappal később hasonló éjszakai hidegben megismételtem és a táblázat az így kapott, egy paraszthajszállal rosszabb értékeket tartalmazza. Ne érje szó a ház elejét.

Három teszt

Az első teszt azt a gyakori helyzetet kívánta szimulálni, amikor indulás előtt, a szoba melegéből, a mobilapplikáció segítségével előfűtjük az autót. Törökbálinton -9 fok volt ekkor, és a mérés előtt kinyitottuk a kocsik ajtajait, hogy azok utasterei egy picit még jobban áthűljenek. Fontos kitétel volt, hogy emiatt senki nem ült az autókban, hanem a sofőrök az édesanyám nevét mormolva türelmesen várakoztak a kocsik mellett az áruház parkolójának éjszakájában. 21 fokra melegítettük a kocsikat, pontosabban erre állítottuk be az applikációt, full automata üzemmódban, ülés és kormány, illetve tükörfűtéssel együtt. Amikor a telefonos app jelzett, hogy elértük a kívánt hőmérsékletet, megmértük mennyi áram fogyott.

A második tesztnél az átfagyott versenyzők már beülhettek a kocsikba, és fél órán át tartottuk a 21 fokos hőmérsékletet, majd ismét mértünk. Itt azt szimuláltuk, mennyi energia fogy, ha várakozunk valakire.

A harmadik kísérlet egy majdnem 100 kilométeres utat igényelt, ahol utazás közben is kipróbálhattuk mit tud a hőszivattyú. Ez azért lényeges mert egyes típusok elvileg a motor felesleges hőjét is a kabin és az akku melegítésére tudják fordítani, ehhez viszont vezetni kell. Ezzel a teszttel csak az a gond, hogy a fogyasztástesztjeinkből már tudjuk, hogy a kerékméret, de még a gumiválasztás is 5-10 százalékokkal befolyásolja az eredményeket – de ezt a problémát mindkét típusnál kezeltük.

Kia Niro EV 64 kWh

Ha jól emlékszünk az adatokra, akkor a Kia Niro elektromos változata 2020-ban és 2021-ben is a legnépszerűbb villanyautó volt a magyar újautó piacon, de hőszivattyú csak egyes prémium felszereltségekhez, illetve csak egyes országokban járt hozzá, így van itthon ilyen is, olyan is belőle. Volt olyan szerencsénk, hogy ismeretségi körünkben volt két, 2020-as már az akkori modellfrissítésen átesett példány, és történetesen az egyik hőszivattyús, a másik francia magánimport és rezisztív fűtéssel van szerelve. Mind a két autó a nettó 64 kWh-s akkuval van szerelve, és a gyári 17-es felnik vannak rajtuk, azaz szinte tökéletesek a teszthez.

Csak egy apró bökkenő volt: a rezisztív fűtéssel szerelt Nirón Michelin Alpin 6 téli gumik, a hőszivattyús változaton Vredestein Quatrac Pro négyévszakos abroncsok voltak. Tavalyi gumitesztünkből kiderült, hogy a gumiválasztás 5-10%-os különbséget is eredményezhet, így ez nem elhanyagolható tényező. Internetes kutatások és gumitesztek azonban azt mutatták, hogy szerencsére ez a két delikvens gördülési ellenállás tekintetében, azonos méretben, nagyon közel van egymáshoz. Papíron mind a kettő C kategóriás az EU matricán, de a mérések is azt mutatták, hogy a Michelin 9,4 kg/t, míg a Vredestein abroncs 9,1 kg/t gördülési ellenállással bír, így a fogyasztásbeli különbség feltehetően tényleg minimális. (Az abroncsok gördülési ellenállása közötti különbség a negyede a tavalyi téli tesztünk résztvevői közötti differenciának).

Az első tesztnél OBD olvasóval mértük le a két autó felmelegítése során elhasznált energiát. Kívül mínusz kilenc, a kocsikban pedig nulla fok körül volt. A Nirók mobilalkalmazását használtuk a gyakorlathoz, amely a program vége előtt 5 perccel jelzi, hogy hamarosan befejezi a fűtést, lehet indulni a lakásból a kocsi felé. De nem véletlen, hogy mindkét autó pontosan 15 perc alatt végzett, sofőrjeink megerősítették, hogy a kocsijuk máskor is 15 perc alatt lesz kész a feladattal. Állítólag ez egy a gyártó által fixen beállított időkeret, nem biztos, hogy valóban el is értük a kitűzött célt. Az viszont biztos, hogy ezt senki nem szokta ilyenkor hőmérővel méricskélni, hanem elhiszi a kocsinak és beszáll.

A fűtés fogyasztását OBD olvasós segítségével állapítottuk meg, ami egy tizedesjegy pontossággal mondja meg hány kWh fogyott. A differencia minimális volt, ami elsőre meglepő lehet, de majd a Teslák tesztje után kiderül egyedi jelenség-e.

A következő feladatot minden résztvevő nagyon élvezte, mert azután, hogy a fűtetlen autójukkal elmentek a helyszínre majd még vagy fél órát ott fagyoskodtak a kocsik mellett (az előkészületek és az első teszt ideje), most végre be lehetett ülni. A feladat az volt, hogy fél órán át tartsuk a 21 fokot a klímával.

Itt már jelentősebb volt a különbség, a hagyományos fűtéssel szerelt autó 1,2 kWh-t, a hőszivattyús viszont csak 0,7 kWh-t fogyasztott.

Fél kilowattóra nem tűnik soknak, de ha kivetítjük az új korában nettó 64 kWh-s aksira, akkor az jön ki, hogy a hóviharban a kocsiban rekedve 19 órát ver a hőszivattyús változata a hagyományos fűtéssel szereltre.

Eredeti táblázatunk tartalmazott is egy arra vonatkozó számítást, hogy mennyi ideig tartana melegen minket a kocsi, ha az autópályán rekednénk vele, de a további adatokat látva egyértelmű lett, hogy fél órából nem szabad ilyet számolni, mivel ahogy átmelegszenek a kabin részei, egyre kevesebb és kevesebb energia kell a hőmérséklet fenntartásához. (Az utolsó Teslás tesztnél ez jól látszik majd).

Végül az utolsó teszt egy 97,8 kilométeres út volt a törökbálinti és a maglódi Auchan között, 110 km/h sebességgel az M0-s körgyűrűn. Szerencsénk volt, mert gyér forgalom mellett tesztelhettünk, így az autók 1 óra 1 perc alatt tettek meg 97,82 kilométert, ami még az autópálya fel és kihajtókkal együtt is 100 km/h körüli átlagsebességet eredményezett.

Az ott a távolban az egyik Niro - ilyen távolságot tartottunk, így senkinek nem volt szélárnyék előnye.

Ez az a pont ahol emlékeztetnem kell rá, hogy bár a két Niro azonos gyári felniken volt, a gumik nem voltak egyformák. A gördülési ellenállás adatok alapján a különbség minimális, de azért a pálya így is a hőszivattyús, négyévszakos gumival szerelt autónak lejtett egy picit.

1,8 kWh lett a különbség a fogyasztásban, ami hatótávban kifejezve 26 km eltérés egy tele akkumulátor elautózása esetén.

Ez természetesen megint csak egy elméleti, nulla degradációjú, akkuval értendő, és azonos gumikkal picit szűkült volna még ez az olló.

Így alakult a hőmérséklet az egyórás út alatt. (adatok a Teslafi alapján).

Tesla Model 3 SR+

A Teslák esetén több különleges tényező is volt ami nehezítette a feladatot.

Az egyes számú versenyző egy 2019-es, amerikai gyártású Model 3 SR+ volt, amelyet ennek megfelelően 2170-es, Panasonic NCA cellákkal szereltek és eredeti nettó kapacitása 49,7 kWh volt. A kihívó az én kínai gyártású 2021-es Model 3 SR+ autóm volt, amelyben CATL LFP cellák vannak és eredetileg 52,5 kWh volt elérhető belőle.

Mivel a hidegben összedermedt csatlakozó és elgémberedett ujjaink miatt végül nem tudtuk ráhegeszteni az OBD olvasót az amerikai Teslára, úgy döntöttünk, hogy az autó Energy alkalmazását fogjuk használni, ami tizedes pontossággal megmondja, hogy hány százalékot használt el konkrétan a klíma/fűtés. Ez már csak azért is jó döntésnek bizonyult, mert kiküszöbölte az eltérő kerékméretből (19" vs. 18") és gumikból (téli vs. 4 évszakos) adódó különbséget a harmadik tesztnél.

Tesla Energy App. Ezen a teszten 2% fogyott az előfűtés közben, de csak 1,3% volt mag a fűtés, a többi a képernyő, a mobilkommunikáció és egyéb fogyasztók számlájára írható.

Szóval jobban jártunk, ha az Energy alkalmazásra hagyatkoztunk hiszen az konkrétan a fűtés fogyasztását mutatja meg, minden más faktort kizárva. Ahhoz azonban, hogy az alkalmazás százalékait kWh-ra váltsuk kellett még egy kicsit matekozni, így a kocsik akkudegradációját is figyelembe véve a hagyományos fűtéssel szerelt Teslánál az Energy app minden egyes százaléka 0,473 kWh-nak, míg a hőszivattyúsnál 0,523 kWh-nak felelt meg.

Az első, talán meglepő eredmény az lehet, hogy a hagyományos, fűtőszálas Model 3 gyorsabban felfűti az utasteret. A tesztet később, hasonló körülmények között, otthon is megismételtem, és a számok nem nagyon változtak, tehát az eredmény valid.

A második megállapítás, hogy a két autó felfűtésének energiaigényében nincs jelentős különbség. Itt jegyezném meg, hogy mivel az Energy appos áthidaló megoldás csak a második teszt előtt jutott eszünkbe, így az elsőről nincs ilyen adatunk a rezisztív fűtéses Teslából. Az autó töltöttsége 77% volt a teszt előtt, és 76% a teszt végén, ami a gyakoraltban azt jelenti, hogy ez 77,9%-76,0% között bármi lehet, ez pedig így nem elég pontos nekünk.

Azt tudjuk viszont, hogy 5 perc 55 másodperc alatt fűtött fel a kocsi, és azt is tudjuk, hogy a típus rezisztív fűtése 7 kWh-t fogyaszt óránként, amit kb. 0,2 kWh-val told meg az ülésfűtés (saját OBD mérés), és, egymotoros változat esetén, maximum 3,5 kWh-val az akkufűtés. (Ez utóbbi a motorokban gerjeszt hőt és ezzel melegíti az aksit). Íg 5:55 alatt maximum 0.72-0.89 kWh fogyhat el - a felső érték az autó SoC adatában mért változás alapján került kiszámításra.

Egy szónak is száz a vége, a különbség, ahogy a Niróknál, úgy itt is elhanyagolható a felfűtés esetén.

A 30 perces teszten már a Tesláknál is jelentős különbség volt a hagyományos és a hőszivattyús megoldás között. A mért 3,6, illetve 1,9 százalék egyébként elsőre kicsit torz képet ad, hiszen az amerikai autó aksija eleve kisebb kapacitású, és mostanra már jobban degradálódott is, de a különbség így is 0,71 kWh lett.

Hosszabb időtartamra végül itt sem számoltunk fogyasztást a rövid, fél órás értékből, mivel ahogy az utolsó tesztben látjuk majd, az idő előrehaladtával a fűtés energiaigénye jelentősen csökken.

Végül az utolsó teszt azt mutatta meg, mennyi energia kell a hőmérséklet szinten tartásához, ha egy órát, úgy 100 kilométert utazunk a kocsival a sötét hideg éjszakában.

A Teslák felni és gumikülönbségét át tudtuk ugrani azzal, hogy az Energy applikációt kérdeztük meg, mennyi áram fogyott csak a fűtésre, amíg a két bezárt nagyáruház között ingáztunk éjfél körül. Nos, meglepően kevés.

Az egyórás út alatt mindkét autó esetén kevesebb energia fogyott, mint a félórás fűtés tesztben. A hőszivattyús Tesla fűtésrendszerének energiaigénye pedig mindössze 42 százaléka volt a hagyományos megoldással szerelt testvéréének.

Ha a második, félórás teszt alapján azt vártuk, hogy ennek pont a duplája fogy majd el az egyórás út alatt, akkor tévedtünk, mivel a hőszivattyús autó csak 29, a rezisztív fűtéses pedig mindössze 40 százalékát használta ennek a tippelt értékének.

De fontos tapasztalat volt az is, hogy a teljes autót tekintve, a téligumis kocsi még a sokkal hatékonyabb fűtése ellenére is többet fogyasztott, mint a négyévszakos.

Szóval jó dolog ez a hőszivattyú, de a gumi olyan sokat számít, hogy mindent visz, ezt érdemes észben tartani.

Így az igaz télit továbbra is csak a rendszeres síelőknek, illetve a hókotró nélküli környékeken, tanyákon lakóknak ajánlanák - már ha a hatótáv lényeges tényező.

Így változott a sebesség a 100 kilométeres teszt alatt. Jól látszik hogy az autópálya felhajtó, lehajtó és a közbenső forduló kivételével simán tartottuk a 110-et, mindössze egy-két utolért autó jelentett akadályt.

A Tesláknál hőszivattyús és rezisztív fűtéses elméleti hatótávot már nehezebb számolnunk, mint a Kiánál. Az amerikai SR+ gyárilag is a legkisebb kapacitású akkuval rendelkezett, és ehhez nem is lehetett hőszivattyút rendelni. Mikor Európában átváltottak a kínai LFP akkus verzióra, az már eleve egy közel 3 kWh-val nagyobb akkukapacitást kapott és a frissítéssel alapfelszereltségbe érkezett a hőszivattyú is. Most viszont már ez a változat sem kapható, hiszen a jelenlegi alap Model 3 aksija már még nagyobb, bruttó 60 kWh.

Így itt egy abszolút elméleti szcenáriót kalkuláltunk csak, mégpedig a négyévszakos gumikkal, 19 colos kerekekkel szerelt változat alapfogyasztását figyelembe véve számítottuk ki a jelenleg kapható variáns hatótávját hőszivattyúval és nélküle - bár ez utóbbi nem valós opció.

Összefoglaló és magyarázat

A teszt több érdekes tanulsággal is szolgált.

Az autók előmelegítésénél nincs lényeges különbség a hőszivattyús és hagyományos fűtési megoldások között. Lehet, hogy mínusz 20 fokban ez még inkább igaz lett volna, ha pedig fagypont körül vagyunk és hatékonyabb a hőszivattyú akkor ellenkezőleg, nagyobb lett volna a differencia mint amit most mértünk. De ezek csak százalékban érzékelhető különbségek, az előfűtés ugyanis annyira rövid idő, és alapvetően annyira kevés (0,7-1 kWh) energia fogy el, hogy a különbségnek nincs komoly hatása a későbbi hatótávra. A Tesla hőszivattyús rendszere annyival okosabb, hogy mindent mindennel összekapcsol az octovalve, így például a motor vagy az akku felesleges hőjét a kabinba tudja szállítani. De ennek akkor van jelentősége, ha mondjuk előzőleg villámtöltőn volt a kocsi (ilyenkor melegszik az akku), vagy hosszabb távot mentünk (ilyenkor melegszik a motor). Ha viszont reggel, indulás előtt az átfagyott autót melegítjük elő, akkor ezek a trükkök nem sokat érnek.

Ha valakire várakozunk a kocsiban, akkor ahogy melegszik fel az utastér egyre kevesebb és kevesebb energia kell a szinten tartáshoz. Itt már jobban kijött a különbség a két fűtésrendszer között. A rezisztív, PTC fűtés az idő előrehaladtával nem lesz hatékonyabb, maximum az átmelegedő utasteret egyre kevesebb energia szinten tartani. A hőszivattyús rendszer a kezdetei hidegindítás után viszont egy pár perc elítéltével már kevesebbet fogyaszt. Érdekes egybeesés, hogy mindkét típus esetén a hőszivattyú a rezisztív fűtés energiaigényének mindössze 58 százalékával  beérte.

A legnagyobb különbség a vezetés során jön ki. Egyrészt ilyenkor hosszabb időtartamon üzemelnek a fűtési rendszerek, másrészt ha elég okos a berendezés, akkor a motorok, vagy adott esetben az akku felesleges hőjéből is merít.

A Nirók esetén sajnos konkrét fűtési adatot nem tudunk kinyerni a rendszerekből, de a két kocsi között 1,8 kWh lett a különbség, ami a teljes hatótávra számolva 26 kilométert tesz ki. A hőszivattyú jelenleg egy 350 ezres extra, ennyibe kerül 9 százalékkal nagyobb téli hatótáv. De simán lehet, hogy a takarékosabb négyévszakos gumi azért egy picit benne van ebben az adatban, és azonos abroncsokon ennél kevesebb a differencia.

A Tesláknál komplikálja a képet a más felni méret és gumi - ezek miatt még így is a hagyományos fűtéssel szerelt Model 3 nyert. OBD olvasóval mérve a téligumis, hőszivattyús autó 19,9 kWh-t fogyasztott el a 97,8 kilométeren, míg az SoC változásból visszaszorozva 19,87-et evett meg a hagyományos fűtésű kocsi. Persze tudjuk, hogy maga a fűtés 0,8 kWh-val hatékonyabb volt a hőszivattyúval, de a Michelin CrossClimate abroncs még  nagyobb felniken is behozhatatlan előnynek bizonyult a téli gumihoz képest. Ha még ma is gyártanának hőszivattyú nélküli Model 3-at, akkor a hatótávkülönbség 12 kilométer, 6,2% lenne, azonos abroncsokat feltételezve.

Biró Balázs

A fenntartható közlekedés elkötelezett híve, akit elsősorban a Tesla céltudatos és piacot felforgató tevékenysége rántott magával ebbe a világba, így publikációi elsősorban erre a területre koncentrálnak.