Wärmepumpe im Elektroauto: So verlängern Sie die Reichweite bei kaltem Wetter

Bei anderen gibt es sie optional: Im VW ID.3 etwa kostet eine Wärmepumpe 990 Euro Aufpreis, beim Kia EV6 sind es 1000 Euro. Und bei manchen – z.B. dem VW ID.Buzz – ist sie nur für manche Versionen verfügbar. Was kann die Wärmepumpe, lohnt sich der Kauf?

Die Wärmepumpe ist – bei E-Mobilen wie bei Immobilien – eine besonders effiziente Heizung: Sie zieht Wärmeenergie aus der Umgebungsluft. Das ist im Haus günstiger als eine Gasheizung; und bei Elektroautos entlastet es den Akku. Denn E-Autos haben, anders als Verbrenner, keine nennenswerte Motor-Abwärme, aus der sich (über Wärmetauscher) Heizenergie generieren ließe.

Ohne Wärmepumpe muss die konventionelle Heizung, die in jedem E-Auto eingebaut ist, verhältnismäßig viel Strom direkt aus dem Fahrakku ziehen. Der fehlt dann fürs Fahren – insbesondere im Winter, wenn Kälte den Akku schwächt und zusätzliche Verbraucher wie Heckscheiben-, Lenkrad- und Sitzheizung, Ventilator sowie Fahrlicht ihren Anteil am Stromspeicher abziehen. Die Wärmepumpe holt sich zwar ebenfalls Energie aus dem Fahrakku, aber sie benötigt deutlich weniger als die elektrische Heizung.

Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ähnelt der eines Kühlschranks. Mit dem Unterschied, dass das Innere vom Kühlschrank gekühlt, der Innenraum des Elektroautos dagegen erwärmt wird. Allerdings kann die Wärmepumpe auch das tun, wofür der Kühlschrank bekannt ist: bei Sommerhitze das Wageninnere kühlen. 

In allen Fällen wird der Außenluft die Wärme (oder eben Kälte) über einen Wärmetauscher entzogen. Er gibt die Temperatur an ein Kältemittel weiter, das in einem Kreislauf bewegt wird. Ein weiterer Wärmetauscher gibt dann die Kälte bzw. Wärme an die Luft ab, die ein Gebläse in den Innenraum transportiert.

Übrigens versorgt die Wärmepumpe auch die Akkuheizung. Umgekehrt kühlt sie im Fahrbetrieb eine erhitzte Batterie und nutzt deren Abwärme ebenfalls für die Beheizung des Innenraums.

"Als Faustformel lässt sich sagen, dass für eine Heizleistung von 2,5 bis 3 Kilowatt eine Pumpenleistung von 1 Kilowatt notwendig ist – das gilt für Luftwärmepumpen in Häusern", sagt Matthias Vogt vom ADAC. Bleibt also bei der Wärmepumpe eine Ersparnis von ungefähr 1,5 bis 2 kW, die nicht aus dem Akku gezogen werden – und damit für mehr Reichweite zur Verfügung stehen.

Geht man davon aus, dass moderne Elektroautos im Alltagsbetrieb um die 20 kWh Strom auf 100 km verbrauchen, kommt man auf eine Ersparnis von rund zehn Prozent. Bei einer Akku-Reichweite von 300 km ergäbe sich also ein Plus von ungefähr 30 km. Rein rechnerisch natürlich, denn in der Praxis erschweren viele Unbekannte die Berechnung. Kia zum Beispiel gibt beim EV6 den Reichweiten-Zugewinn mit etwa 50 km an.

Matthias Vogt: "Es gibt so viele Faktoren, die die Effizienz beeinflussen, dass der Nutzen der Wärmepumpe allein schwierig zu beurteilen ist." So habe jedes Elektroauto-Modell einen anderen Effizienzgrad. Und je nach Außentemperatur arbeite die Wärmepumpe mal mehr, mal weniger effizient. "Je niedriger die Temperatur, desto schwieriger für die Wärmepumpe", sagt Matthias Vogt. Er fügt hinzu: "Bei wirklichen Minusgraden ist kein signifikanter Vorteil der Wärmepumpe feststellbar." Dann wird ihre Ausbeute einfach zu gering.

Offenbar sammeln die Hersteller selbst noch Erfahrungen mit dieser Technologie. VW musste im Sommer 2021 feststellen, dass die im ID.3 verbaute Wärmepumpe weniger Strom sparte, als man den Kunden zuvor erzählt hatte: Statt versprochener Reichweiten-Verlängerung von bis zu 30 Prozent brachte die aufpreispflichtige Anlage höchstens 20 Prozent. So senkte der Hersteller den Preis von damals 1275 auf 990 Euro und erstattete 60.000 Käufern die Differenz.

Ein weiterer Aspekt, den Käufer von Elektroautos kennen sollten: "In der Aufheizphase kann die Wärmepumpe ihre Stärken noch nicht ausspielen, da hier immer eine hohe Heizleistung erforderlich ist", sagt Stefan Moeller von Nextmove, Deutschlands größtem Elektroauto-Vermieter. Mit anderen Worten: Nach einer eisigen Winternacht braucht die Wärmepumpe fürs Aufwärmen des Innenraums fast genauso viel Strom wie die elektrische Heizung. Moeller testete im Winter die Heizleistung eines Kia e-Niro mit Wärmepumpe, indem er bei Minusgraden darin übernachtete.

Moeller: "Wir beobachten beim Kaltstart je nach Modell Heizleistungen von 4 bis 9 kW. Im Kurzstreckenbetrieb bringt eine Wärmepumpe also nicht viel." Nach seiner Erfahrung sind für die Kurzstrecke Lenkrad- und Sitzheizung mindestens ebenso gut geeignet – aber viel günstiger in der Anschaffung.

Bei VW ID.3 und Kia EV6 zum Beispiel ist beides bereits im Basismodell Serie. Der Trick: Hier wird die Wärme "direkt am Körper platziert", so Moeller. Der Energiebedarf liegt bei unter 100 Watt. Einen weiteren Schritt geht der beheizbare Sicherheitsgurt, den der Zulieferer ZF kürzlich vorstellte. Er ist bis auf 40 Grad aufheizbar und soll bis zu 15 Prozent Energieeinsparung bringen. Vor 2025 ist allerdings nicht mit einer Markteinführung zu rechnen.

Bei Fahrtests hat Nextmove mit der Wärmepumpe vor allem auf der Langstrecke akzeptable Resultate gemessen: "Bei einigen Modellen konnte sie den Verbrauch für die Beheizung auf längeren Fahrten mehr als halbieren", so Stefan Moeller gegenüber AUTO BILD. Nach seiner Einschätzung liegt die Einsparung insgesamt bei fünf bis zehn Prozent. Besser als nichts?

Rechnet man die knapp 1000 Euro Aufpreis in Stromersparnis um, bedeutet es (erneut sehr grob geschätzt): Bei zehn Prozent Stromersparnis wäre die Anschaffung nach etwa 100.000 Kilometern amortisiert, es sei denn, die Wärmepumpe steckt serienmäßig im Auto drin, dann fällt die Berechnung schwer.

Diese Kalkulation betrifft nur die reine Investition. Hinzu kommen Komfort- und Zeitgewinn, weniger Ladestopps zu benötigen und weiter fahren zu können. Der ADAC will den tatsächlichen Nutzen von Wärmepumpen in Elektroautos genauer untersuchen. "Wir gehen davon aus, dass sie einen Effekt hat – aber wie viel, müssen Tests ergeben."

"Es kommt darauf an", ist das diplomatische Fazit von Moeller. Wer in gemäßigten Breiten mit milden Wintern lebt, eine temperierte Garage nutzen kann und nur Kurzstrecke fährt, benötigt demnach keine Wärmepumpe. Für regelmäßigen Langstreckenbetrieb, eiskalte Nächte und Laternenparker dagegen ist sie in jedem Fall attraktiv. Und natürlich für alle, die an einer etwas höheren Reichweite interessiert sind – auch wenn es am Ende nur 15-20 Kilometer sind, kann das bereits den Unterschied machen. Nicht zu vergessen: der höhere Wiederverkaufswert, wenn man das E-Auto als Gebrauchtwagen weiterverkauft.

Ein weiterer Unterschied ist hörbar: "Den Betrieb kann der Kunde durchaus wahrnehmen", sagt Matthias Vogt vom ADAC. So würde sich eine aktivierte Wärmepumpe beim Vorheizen im Stand durch vernehmliches Brummen und Vibration bemerkbar machen.

Man hört die Anlage also arbeiten. Der Geräuschpegel der Auto-Wärmepumpe könne durchaus auf dem Level der stationären Gebäude-Wärmepumpe liegen, so Vogt.

Auch während der Fahrt bemerke zumindest der Fahrer es, wenn sich die Wärmepumpe einschaltet: Das ist zum Beispiel durch Vibration am Lenkrad erkennbar. Die Geräuschentwicklung ist aber nicht immer gleich. Vogt: "Das hängt wohl damit zusammen, wie stark die Pumpe arbeiten muss und wie gut die Anlage von der Karosserie entkoppelt ist." Auf die Fahrdynamik hat der Betrieb der Wärmepumpe indes keinen Einfluss.

Bei vielen älteren Elektroautos ist keine Wärmepumpe installiert. Leider ist dieses Bauteil nach Auskunft des ADAC nicht nachträglich einbaubar. Gebrauchte E-Autos lassen sich also nicht im Nachhinein mit Wärmepumpe (WP) ausstatten.

"Das Heizungssystem unterscheidet sich deutlich von der Variante ohne WP deutlich", so Matthias Vogt vom ADAC. Der Aufwand eines Umbaus wäre viel zu groß und wird daher von keinem Hersteller angeboten.

Sollte man also nur dann ein neues Elektroauto kaufen, wenn es eine Wärmepumpe an Bord hat? Das bleibt Erwägungssache. Wer an einen späteren Weiterverkauf seines E-Autos denkt, der sollte sich im Klaren sein: Alles, was die Reichweite verlängert, erhöht potenziell den Wiederverkaufswert. Das betrifft die Akkugröße ebenso wie die Peripherie, also auch ein Bauteil wie die Wärmepumpe. Und Erhöhung der Reichweite bedeutet indirekt auch eine Verlängerung des Akku-Lebens, weil weniger Ladevorgänge die zyklische Alterung aufschieben.