Como funciona a Bomba de Calor do veículo elétrico

A gama de veículos eléctricos a baixas temperaturas atrai cada vez mais a atenção das pessoas, e as bombas de calor, como uma solução madura nos domínios doméstico e industrial, estão gradualmente a ser bem recebidas pelos principais fabricantes de veículos eléctricos. Uma bomba de calor é um dispositivo que extrai energia do ar para aquecimento ou resfriamento de espaços. O princípio de funcionamento de uma bomba de calor é oposto ao de uma máquina térmica. Uma bomba de calor funciona inserindo energia elétrica e extraindo calor do frio para o quente. Isto parece violar a segunda lei da termodinâmica, mas esta transferência de calor não é espontânea e requer energia de entrada para ser alcançada.

Na verdade, uma bomba de calor é como um frigorífico, mas o oposto é verdadeiro: a sua função é exactamente oposta à de um frigorífico na cozinha. Os refrigeradores domésticos contêm gás refrigerante, que aquece após a compressão. O gás comprimido é transportado para o condensador através de algumas tubulações. O calor do condensador é dissipado para resfriar o gás refrigerante, que é então transportado para a tubulação do evaporador. Devido ao evaporador ser maior que o condensador, a pressão cai e o refrigerante líquido evapora para o estado gasoso, absorvendo o calor do ambiente circundante. A temperatura diminui proporcionalmente, conseguindo um efeito de resfriamento.
A bomba de calor do veículo elétrico absorve o calor do ar externo através do evaporador, comprime o refrigerante e depois utiliza o calor do condensador para aumentar a temperatura dentro da bateria ou do carro. Uma bomba de calor reversível também pode aquecer ou resfriar baterias. Se estiver esfriando, o excesso de calor gerado pelo funcionamento da bateria pode ser recuperado e, ao resfriar a bateria, também pode ser usado para aquecer o carro, matando dois coelhos com uma cajadada só.

Os principais componentes de uma bomba de calor incluem o seguinte:
Compressor: O compressor é o coração de uma bomba de calor. Utiliza eletricidade para comprimir o refrigerante, aumentando a pressão e a temperatura do refrigerante.
Condensador: O condensador está localizado fora da bomba de calor. Um condensador é um local onde o refrigerante libera calor para o ar circundante.
Evaporador: O evaporador está localizado dentro da bomba de calor. É o local onde o refrigerante absorve o calor do ar interno.
Válvula de expansão: Uma válvula de expansão é um pequeno dispositivo utilizado para reduzir a pressão do refrigerante, transformando-o de líquido em gás.

As bombas de calor podem aumentar a autonomia dos veículos elétricos no inverno. As bombas de calor não necessitam de eletricidade para gerar calor, apenas bombeiam calor do exterior para o interior. A capacidade consumida pela bomba de calor durante este processo é muito inferior à do aquecimento direto PTC. A bomba de calor pode alterar o seu modo de funcionamento conforme necessário, permitindo tanto o aquecimento como o arrefecimento.
Embora as bombas de calor estejam a tornar-se cada vez mais populares e tenham muitas vantagens, o custo dos sistemas de bombas de calor ainda é elevado. Durante o funcionamento das bombas de calor, o compressor continuará a funcionar, o que poderá trazer problemas de ruído. Em comparação com os métodos tradicionais de aquecimento eléctrico, os sistemas de bombas de calor são mais complexos, têm mais componentes e têm uma fiabilidade relativamente menor.