Qué es la bomba de calor, cómo funciona y por qué es clave para la eficiencia en coches eléctricos

La bomba de calor se ha convertido en uno de los elementos más relevantes en la evolución de los coches eléctricos. El motivo, que se trata de una tecnología clave para la eficiencia y el confort en los vehículos a batería, especialmente en climas fríos.

Su capacidad para aprovechar el calor ambiental y residual permite reducir el consumo de energía de la batería, aumentando la autonomía hace que cada vez más modelos la incorporan de serie. El ahorro energético le hace se traduce en unas decenas de kilómetros adicionales de autonomía, algo decisivo para algunos usuarios de vehículos eléctricos... y para destacar entre los competidores.

Conozcamos mejor de qué va esto:

¿Qué es una bomba de calor?

La bomba de calor es un sistema de climatización que utiliza un ciclo termodinámico para transferir calor desde el exterior (o de fuentes internas como componentes electrónicos) al interior del vehículo. Su función principal es calentar el habitáculo de manera más eficiente que los sistemas de resistencia tradicionales, que consumen directamente la energía de la batería para generar calor.

Sin entrar en tecnicismos, la bomba de calor actúa como un aire acondicionado reversible: en verano puede enfriar el habitáculo y en invierno lo calienta utilizando el mismo principio, pero invirtiendo el flujo de calor.

Cómo funciona la bomba de calor en un coche eléctrico

Una bomba de calor tiene cuatro componentes principales: Compresor, evaporador, condensador y refrigerante. El proceso es bastante sencillo:

• El sistema capta calor del aire exterior (o el residual generado por los componentes eléctricos del coche como motor, inversor o batería).
• El refrigerante absorbe ese calor y pasa de estado líquido a gaseoso en el evaporador.
• El compresor aumenta la presión y temperatura del gas.
• El gas caliente pasa por el condensador, donde cede su calor al aire que se introduce en el habitáculo.
• El refrigerante vuelve a estado líquido... y el ciclo se repite.

Este proceso permite que, incluso con temperaturas exteriores bajo cero, el sistema pueda extraer calor suficiente para calentar el interior del coche, algo que los sistemas de resistencias no pueden hacer sin un elevado consumo energético.

Por qué es más eficiente que los sistemas tradicionales

La principal ventaja de la bomba de calor es su eficiencia energética. Un sistema de calefacción por resistencias convierte directamente la electricidad de la batería en calor (con una eficiencia cercana al 100%, pero sin aprovechar fuentes externas). Por su parte, la bomba de calor puede generar entre 2 y 3 kW de calor consumiendo solo 1 kW de energía eléctrica, ya que aprovecha el calor ambiental o residual.

Esto se traduce en varias ventajas:

• Menor consumo de energía de la batería para climatización (al emplear calor residual)
• Mayor autonomía, especialmente en invierno, al reducir el consumo energético para calefacción.
• Calentamiento más rápido del habitáculo.

Cuánto ahorra una bomba de calor

¿Cómo se traduce ese dato de que por cada 1 kW de electricidad consumida, una bomba de calor puede aportar entre 2,5 y 3 kW de calor al habitáculo? Según diversas pruebas, una bomba de calor puede ahorrar entre 1,5 y 2 kW de consumo energético por hora respecto a un sistema de resistencias.

Esto significa un ahorro energético de al menos un 10% en condiciones reales de invierno. Hay marcas, como Tesla, que aseguran que su sistema de bomba de calor es un 20% más eficiente que la calefacción resistiva tradicional.

En condiciones de frío, la bomba de calor puede ahorrar hasta un 30% de energía respecto a un sistema de resistencias, lo que puede suponer hasta 40 km adicionales de autonomía en un coche con 400 km de alcance total.

El uso de la bomba de calor permite que la autonomía del coche eléctrico se mantenga mucho más estable en climas fríos. Por ejemplo, un estudio realizados por el Ministerio de Medio Ambiente coreano comprobó que el Hyundai Kona Eléctrico y el Kia e-Niro muestran que, a -7°C, conservan el 90% de su autonomía original con la bomba de calor activada. Sin este sistema se pueden perder entre un 18% y un 43% de autonomía en las mismas condiciones (lo vimos en esta prueba).

En este cuadro resumimos las principales características de cada sistema:

Característica	Bomba de calor	Calefacción tradicional
Fuente de calor	Aire exterior/calor residual	Electricidad de la batería
Consumo energético	1 kW para 2,5-3 kW de calor	1 kW para 1 kW de calor
Impacto en autonomía	+10-20% de alcance	Mayor, reduce autonomía
Uso óptimo	0-10°C	Siempre igual

Cómo influye la temperatura ambiente en la eficiencia

Una bomba de calor no funciona siempre igual. Cuanto más baja es la temperatura exterior, menor es su eficiencia. Pero ojo, que incluso en condiciones de frío intenso, la bomba de calor es más eficiente que los sistemas tradicionales de calefacción por resistencia.

• Temperaturas suaves (más de 5-7 °C): Las bombas de calor alcanzan su máximo rendimiento y eficiencia, con coeficientes de rendimiento (COP) que pueden superar el 4 (por cada unidad de electricidad consumida, generan más de 4 unidades de calor útil). En estas condiciones, la autonomía del vehículo apenas se ve afectada.
• Temperaturas frías (0 °C a -10 °C): La eficiencia disminuye porque hay menos calor disponible en el aire exterior y el sistema trabaja más para extraerlo. El COP puede bajar a valores entre 2,5 y 3, así que aumento del consumo energética. Eso implica hasta un 40% menos de eficiencia respecto a condiciones óptimas.
• Temperaturas extrema (por debajo de -10 °C): Las bombas de calor modernas pueden funcionar incluso a -25 °C, pero su eficiencia disminuye y, en algunos casos, pueden necesitar apoyo de resistencias eléctricas para mantener el confort térmico. En estas condiciones, la autonomía del vehículo se ve más comprometida.

Teniendo esto en cuenta, el preacondicionamiento del habitáculo (calentar el coche mientras está enchufado, antes de usarlo) ayuda a mitigar el impacto del frío en la eficiencia y la autonomía.

Fuentes: Soy Inquieto, Iberdrola, Electric Car Scheme, What Car, Move Electric