Thermische Efficiëntie in de Volkswagen e-Golf: Werking van de Warmtepomp

Inleiding

Elektrische voertuigen vragen niet alleen om een innovatieve aandrijftechnologie, maar ook om slimme thermische oplossingen om comfort, efficiëntie en duurzaamheid te combineren. Een van de meest opmerkelijke technische ontwikkelingen in dit opzicht is de geïntegreerde warmtepomp. In de Volkswagen e-Golf is deze warmtepomp een sleutelcomponent om het klimaat in de wagen te reguleren, zowel in de winter als in de zomer. Deze warmtepomp speelt bovendien een essentiële rol in het optimaliseren van de energiegebruik, wat direct invloed heeft op de actieradius van het voertuig.

In dit artikel wordt de werking van de warmtepomp in de Volkswagen e-Golf in detail beschreven. De focus ligt op het thermische systeem, de rol van de warmtepomp, het gebruik van verschillende koudemiddelen, en hoe het systeem draait op afzonderlijke circuits. Hierbij wordt gebruikgemaakt van informatie uit betrouwbare bronnen, zoals technische analyses van Volkswagen, Hella en Autoblog.nl.

De Warmtepomp in de Volkswagen e-Golf

Wat is een Warmtepomp?

Een warmtepomp is een thermische machine die warmte overdraagt van een lager temperatuurgebied naar een hoger temperatuurgebied, waarbij energie wordt verbruikt. In elektrische voertuigen zoals de e-Golf wordt de warmtepomp niet alleen gebruikt voor het verwarmen van het kantoor, maar ook voor het koelen van essentiële componenten zoals de E-motor, de vermogenselektronica en de accu.

Doel van de Warmtepomp in de e-Golf

De warmtepomp in de e-Golf heeft twee hoofdfuncties:

1. Verwarming van het interieur – in de winter, wanneer het voertuig op lage temperaturen rijdt.
2. Koeling van kritische componenten – zoals de accu, E-motor en elektronica, om de efficiëntie en levensduur te waarborgen.

Werking van de Warmtepomp

De warmtepomp in de Volkswagen e-Golf maakt gebruik van een koudemiddelcircuitsysteem dat bestaat uit een condensor, verdamper en een accu-eenheid. Het systeem is geïntegreerd met het airconditioningsysteem en werkt via thermische wisselingen. In de winter haalt de warmtepomp warmte uit de omgeving en gebruikt deze om het kantoor te verwarmen. In de zomer werkt het systeem in omgekeerde richting, om warmte uit het interieur af te voeren en te verdrijven naar de buitenlucht.

De warmtepomp is een energie-efficiëntere oplossing dan traditionele elektrische verwarmingselementen, die direct elektriciteit omzetten in warmte. Aangezien elektrische verwarmingselementen een hoge energieverbruik hebben, leidt het gebruik van een warmtepomp tot een betere energiebalans en een langere actieradius, vooral in wintermaanden.

Koudemiddelen in de Warmtepomp

R1234yf en R744 (CO₂)

In de e-Golf is de warmtepomp niet altijd uitgerust met hetzelfde koudemiddel. De basis-airco in de VW ID.-familie gebruikt R1234yf, een traditioneel koudemiddel dat bekend staat om zijn lage klimaatimpact en hoge efficiëntie. Echter, bij modellen die uitgerust zijn met een warmtepomp, wordt CO₂ gebruikt als koudemiddel. CO₂ (R744) is een natuurlijk koudemiddel dat ook in traditionele warmtepompen wordt gebruikt in huishoudelijke toepassingen.

Waarom CO₂?

CO₂ wordt gekozen vanwege zijn gunstige thermische eigenschappen, zoals hoge warmtecapaciteit en lage klimaatimpact. Het heeft ook een zeer lage GWP (Global Warming Potential), wat betekent dat het minder schadelijk is voor de atmosfeer dan fluorhoudende koudemiddelen. Daarnaast is CO₂ niet giftig en niet vlambaar, wat het een veilige keuze maakt voor thermische systemen in voertuigen.

Werking van CO₂ in het Systeem

CO₂ werkt op een iets andere manier dan traditionele koudemiddelen. Het heeft een kritieke temperatuur van ongeveer 31°C, wat betekent dat het bij hogere temperaturen niet in vloeibare vorm kan bestaan. Dit vereist een systeemontwerp dat werkt met transkritische drukken en een geavanceerde regeltechniek om de efficiëntie te maximaliseren.

Thermische Circuits in de e-Golf

Meerdere Circuits voor Efficiëntie

Het thermische systeem van de e-Golf is onderverdeeld in meerdere circuits, elk met een eigen functie. Deze circuits zorgen voor een gecontroleerde temperatuur van zowel het interieur als de essentiële elektrische componenten. De hoofdcircuits zijn:

1. Koudemiddelcircuit – verantwoordelijk voor het verwarmen en koelen van het kantoor.
2. Koelvloeistofcircuit – zorgt voor de regulering van de temperatuur van de E-motor en de accu.
3. Opslagverdampercircuit – gebruikt voor het opslaan van koude tijdens stilstand, zodat het kantoor kan worden gekoeld zonder de motor te starten.

Regeling via Thermostaten, Sensoren en Ventielen

Het thermische systeem wordt gecontroleerd door een complex netwerk van thermostaten, sensoren en ventielen. Deze zorgen ervoor dat het systeem continu werkt binnen het optimale temperatuurbereik. Bijvoorbeeld, wanneer de temperatuur van de accu te laag is, activeert een thermostaat een elektrische verwarming. Wanneer de temperatuur te hoog is, activeert een koeler het koudemiddelcircuit om de temperatuur te verlagen.

Chiller en Warmtewisseling

De chiller is een essentieel onderdeel van het thermische systeem. Het is een warmtewisselaar die het koudemiddelcircuit combineert met het koelvloeistofcircuit. Hierbij stroomt het koudemiddel van de warmtepomp door de chiller en koelt de koelvloeistof verder af. Dit zorgt voor een efficiënt koelproces van de accu en E-motor, wat essentieel is voor de prestaties en levensduur van het voertuig.

Opslagverdamper

De opslagverdamper is een speciaal ontworpen onderdeel van het thermische systeem. Het bestaat uit een verdamper- en een opslagblok. Tijdens de rijfase stroomt het koudemiddel door beide blokken, waarbij het opslagmedium wordt afgekoeld tot het bevriest. In de stilstandfase, wanneer de motor is uitgeschakeld, wordt het kantoor verder gekoeld door het bevroren opslagmedium, tot het volledig is gesmolten. Dit mechanisme zorgt ervoor dat het kantoor kan worden gekoeld zonder dat de motor hoeft te draaien, wat energie bespaart.

Thermische Efficiëntie en Actieradius

Invloed van de Warmtepomp op de Actieradius

De warmtepomp speelt een essentiële rol in het optimaliseren van de energiebalans van de e-Golf. Traditionele elektrische verwarmingselementen verbruiken aanzienlijk meer energie dan een warmtepomp, wat leidt tot een snellere lekstroom uit de accu en dus een kortere actieradius, vooral in de winter. Aangezien de warmtepomp energie-efficiënter werkt, leidt het gebruik ervan tot een langere actieradius en een betere prestatie onder koele omstandigheden.

Voorverwarming via Smartphone

Om het energieverbruik verder te beperken, is het mogelijk om de e-Golf via een smartphone-app te voorverwarmen of te voorkoelen voorafgaand aan een rit. Deze functie is vooral nuttig bij koude weersomstandigheden, omdat het voertuig kan worden voorverwarmd zonder dat de accu hoeft te worden geladen. Hierdoor is er minder energie nodig tijdens de rit, wat positief uitwerkt op de actieradius.

Stoelverwarming en Verwarmde Ramen

Naast de warmtepomp zijn er ook andere thermische oplossingen die het energieverbruik verlagen. Stoelverwarmingen en verwarmde ramen brengen warmte direct naar de passagiers en verlagen zo de warmtebehoefte van het interieur. Deze oplossingen zijn energie-efficiënter dan het verwarmen van het hele kantoor en zorgen voor een comfortabelere reis in koude omstandigheden.

Prestaties en Uitrusting van de e-Golf

Technische Specificaties

De Volkswagen e-Golf is uitgerust met een elektromotor van 136 pk en 290 Nm koppel. Het voertuig sprint in 9,6 seconden naar 100 km/u en haalt een topsnelheid van 150 km/u. Ondanks het aanwezige accupakket is er geen invloed op de interieurruimte. De beenruimte is gelijk aan die van een reguliere Golf, wat het geschikt maakt voor langere personen. De bagageruimte is iets kleiner, met 341 liter minimum en 1.231 liter maximum.

Uitrusting en Comfort

Omdat de e-Golf aanzienlijk duurder is dan een gewone Golf, is het uitgerust met een rijke basisuitrusting. Dit omvat een digitaal dashboard, gescheiden airco, twee laadkabels en een uitgebreid infotainmentsysteem. Het Discover Pro-systeem heeft een 9,2-inch touchscreen en reageert op gebarenbediening, maar mist een volumeknop. Deze uitrusting draagt bij aan een comfortabele en moderne rijervaring.

Conclusie

De warmtepomp in de Volkswagen e-Golf is een technische innovatie die essentieel is voor de thermische efficiëntie van het voertuig. Het systeem maakt gebruik van CO₂ als koudemiddel, wat niet alleen milieuvriendelijk is, maar ook efficiënter werkt dan traditionele koudemiddelen. Het thermische systeem is onderverdeeld in meerdere circuits, waaronder een koelvloeistofcircuit, koudemiddelcircuit en een opslagverdampercircuit. Deze circuits zorgen voor een gecontroleerde temperatuur van zowel het kantoor als de essentiële elektrische componenten, waardoor de prestaties en levensduur van het voertuig worden gewaarborgd.

De warmtepomp draagt bij aan een langere actieradius, vooral in koude omstandigheden, door energie-efficiënter te verwarmen dan traditionele elektrische verwarmingselementen. Daarnaast zijn opties zoals voorverwarming via smartphone-apps en de aanwezigheid van stoelverwarming en verwarmde ramen extra thermische oplossingen die het energieverbruik verder verlagen. Tegen de achtergrond van de technische specificaties en uitrusting van de e-Golf is duidelijk dat het voertuig niet alleen milieuvriendelijk is, maar ook betrouwbaar, comfortabel en efficiënt in gebruik.

Bronnen

1. Oog voor techniek: CO2-warmtepomp in de VW ID
2. Thermomanagement in elektrische en hybride voertuigen
3. Volkswagen e-Golf 2017-2020 occasion aankoopadvies
4. Volkswagen e-Golf test