Wärmepumpe im Elektroauto: Warum sie bei −10 Grad mehr Strom verbrauchen kann

Eine Wärmepumpe gilt als besonders effiziente Möglichkeit, den Innenraum eines Elektroautos im Winter zu beheizen. Sie soll weniger Strom benötigen als eine klassische Widerstandsheizung und damit die Reichweite erhöhen. Doch aktuelle Messungen zeigen eine überraschende Einschränkung: Bei einem Kaltstart unter starkem Frost kann selbst ein modernes Wärmepumpensystem zeitweise mehr elektrische Energie aufnehmen als ein einfacher PTC-Heizer. Das ist kein theoretischer Sonderfall, sondern wurde bei einem Vergleich zweier Tesla Model 3 unter kontrollierten Laborbedingungen beobachtet.

Eine im März 2026 veröffentlichte Untersuchung aus Kanada verglich ein Tesla Model 3 Long Range AWD des Modelljahres 2020 mit PTC-Heizung und ein Model 3 Long Range AWD von 2022 mit Wärmepumpe. Bei minus zehn Grad benötigte das Wärmepumpensystem während der ersten beiden Fahrzyklen mehr Heizenergie. Erst mit zunehmender Betriebsdauer kehrte sich das Verhältnis um. Bereits eine frühere Untersuchung des ADAC hatte gezeigt, dass Wärmepumpen bei minus zehn Grad nicht zwangsläufig einen deutlichen Effizienzvorteil gegenüber konventionellen Heizsystemen besitzen.

Für Käufer stellt sich damit eine konkrete Frage: Wann bringt eine Wärmepumpe tatsächlich zusätzliche Reichweite, und wann bleibt der Nutzen hinter den Erwartungen zurück? Unsere Analyse verbindet die Ergebnisse beider Untersuchungen mit den technischen Grundlagen des Thermomanagements und einer eigenen Wirtschaftlichkeitsrechnung für den Winterbetrieb in Deutschland.

Überraschender Tesla-Vergleich: Wärmepumpe verbraucht beim Kaltstart mehr Strom

Die Untersuchung „Analysis of Heating System Impacts on Battery Electric Vehicle Operation at Cold Temperatures“ wurde von Forschern unter Beteiligung kanadischer Bundesbehörden durchgeführt und im World Electric Vehicle Journal veröffentlicht. Die Messungen selbst fanden bereits im Herbst 2022 im Transportation Emissions and Electrification Laboratory in Ottawa statt. Die beiden Tesla Model 3 wurden auf einem Allrad-Rollenprüfstand bei Außentemperaturen von plus 25, null, minus sieben und minus zehn Grad Celsius untersucht.

Das ältere Model 3 verfügte über eine elektrische PTC-Widerstandsheizung, während das Fahrzeug des Modelljahres 2022 mit Teslas Wärmepumpensystem ausgestattet war. Gemessen wurden unter anderem die elektrische Leistungsaufnahme einzelner Fahrzeugkomponenten, der Gesamtenergieverbrauch und die rechnerisch verbleibende Reichweite. Die Fahrzyklen orientierten sich am Prüfverfahren SAE J1634.

Das auffälligste Ergebnis zeigte sich bei minus zehn Grad: Während der ersten beiden Fahrzyklen benötigte das Wärmepumpensystem mehr Energie für das Thermomanagement als die konventionelle Heizung des älteren Model 3. Bei einem Kaltstart erreichte die kurzzeitige Leistungsaufnahme der Wärmepumpe sogar annähernd 8,75 kW. Dieser Spitzenwert beschreibt keine dauerhafte Leistungsaufnahme und darf deshalb nicht mit dem durchschnittlichen Heizverbrauch gleichgesetzt werden.

Die Forscher vermuten als mögliche Ursache einen speziellen Betriebszustand, den sogenannten „Lossy Mode“. Dabei kann der elektrische Verdichter bewusst ineffizient betrieben werden, um zusätzliche Wärme bereitzustellen. Das System nutzt dann nicht ausschließlich die normalerweise effiziente Wärmeübertragung aus der Umgebung. Auch eine gleichzeitige Erwärmung der Hochvoltbatterie kann den Energiebedarf beeinflussen.

Mit zunehmender Betriebsdauer änderte sich das Bild. Nachdem sich der Innenraum erwärmt hatte, benötigte die Wärmepumpe weniger Energie als die PTC-Heizung. Beim dritten Fahrzyklus unter minus zehn Grad zeigte sich bereits wieder ein Effizienzvorteil. Der höhere Verbrauch war damit vor allem ein Problem des Kaltstarts und nicht des gesamten Winterbetriebs.

Bei null Grad bis zu 15 Prozent mehr Reichweitenerhalt

Bei moderater Kälte arbeitete die Wärmepumpe deutlich günstiger. Besonders bei null Grad Celsius zeigte das neuere Tesla Model 3 einen klaren Vorteil. Während vieler Fahrzyklen benötigte das Wärmepumpensystem weniger als die Hälfte der durchschnittlichen elektrischen Heizleistung des älteren PTC-Systems.

Für den Vergleich der Reichweite normalisierten die Forscher die Ergebnisse auf die jeweils bei 25 Grad ermittelte Reichweite der beiden Fahrzeuge. Das war notwendig, weil sich die Modelljahre unter anderem bei Batteriekapazität und Antriebsleistung unterschieden. Die Unterschiede konnten dadurch reduziert, aber nicht vollständig ausgeschlossen werden.

Quelle: World Electric Vehicle Journal, 2026, Band 17, Artikel 168. Die Werte beschreiben den Unterschied beim prozentualen Reichweitenerhalt gegenüber der jeweiligen Referenz bei 25 °C. Es handelt sich nicht um eine direkte Steigerung der absoluten WLTP-Reichweite. Die Messungen wurden von Forschern durchgeführt.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Außentemperatur allein keine ausreichende Aussage über den Nutzen einer Wärmepumpe erlaubt. Bei null Grad kann der Vorteil deutlich sein, während er bei minus zehn Grad erheblich kleiner ausfällt. Auch die Geschwindigkeit und die Dauer der Fahrt verändern das Ergebnis.

ADAC bestätigt: Bei minus zehn Grad kein deutlicher Vorteil im Heiztest

Ein ähnliches Bild ergibt sich aus einer Untersuchung des ADAC aus dem Dezember 2022. Die Ingenieure prüften sieben Elektroautos in einer Kältekammer bei minus zehn Grad Celsius. Darunter befanden sich Modelle mit Wärmepumpe wieTesla Model Y,VW ID.3, BMW iX und Renault Zoe sowie Fahrzeuge mit konventioneller elektrischer Heizung wie Fiat 500e und VW e-Up.

Im ersten Teil der Untersuchung wurde gemessen, wie viel Energie die Fahrzeuge benötigen, um den Innenraum zu erwärmen. Anschließend prüften die Ingenieure die Leistungsaufnahme beim Halten der Temperatur und die Geschwindigkeit, mit der die Fahrzeuge nach dem Abschalten der Heizung wieder auskühlten.

Das Ergebnis überraschte: Bei minus zehn Grad ließ sich im untersuchten Fahrzeugfeld kein signifikanter Effizienzvorteil der Wärmepumpen feststellen. Die Fahrzeuge mit Wärmepumpe benötigten beim Aufheizen teilweise ähnlich viel Energie wie Modelle mit einfacheren Heizsystemen. Allerdings waren Fahrzeuggröße, Innenraumvolumen und Wärmeisolierung unterschiedlich. Der ADAC führte deshalb keinen isolierten Vergleich identischer Fahrzeuge mit und ohne Wärmepumpe durch.

Quelle: ADAC, „Fahren, ohne zu frieren: Wie gut heizen Elektroautos?“, veröffentlicht am 16. Dezember 2022. Die Werte beziehen sich auf den Energiebedarf des Aufheizvorgangs in der Kältekammer. Sie sind keine Verbrauchswerte pro 100 Kilometer und keine direkte Messung des Wärmepumpen-COP.

Für das anschließende Halten der Innenraumtemperatur ermittelte der ADAC eine elektrische Leistungsaufnahme von ungefähr 1,5 bis 2 kW. Daraus lässt sich ableiten, dass ein Elektroauto bei minus zehn Grad über zehn Stunden im Stand etwa 15 bis 20 kWh allein für die Beheizung benötigen kann. Der tatsächliche Wert hängt vom Fahrzeug und den Bedingungen ab.

Warum der COP-Wert im Winter nicht konstant bleibt

Technisch unterscheiden sich Wärmepumpe und PTC-Heizer grundlegend. Eine elektrische Widerstandsheizung wandelt die aufgenommene elektrische Energie nahezu vollständig in Wärme um. Ihr Leistungsbeiwert liegt näherungsweise bei 1. Eine Wärmepumpe transportiert dagegen Wärme aus einer Quelle mit niedriger Temperatur auf ein höheres Temperaturniveau. Dadurch kann sie mehr Wärme bereitstellen, als sie selbst an elektrischer Energie aufnimmt.

Das Verhältnis zwischen abgegebener Heizwärme und aufgenommener elektrischer Leistung wird als Coefficient of Performance, kurz COP, bezeichnet. Bei einem COP von 3 liefert ein Wärmepumpensystem beispielsweise 3 kW Wärme mit 1 kW elektrischer Leistungsaufnahme. Dieser Wert gilt jedoch nur für den jeweiligen Betriebspunkt.

Sinkt die Außentemperatur, verändert sich die Temperaturdifferenz zwischen Wärmequelle und Innenraum. Zusätzlich beeinflussen die Temperatur der Antriebskomponenten, die benötigte Heizleistung, die Regelstrategie und mögliche Abtauvorgänge die Effizienz. Deshalb besitzt ein Wärmepumpensystem keinen festen COP-Wert für alle Winterbedingungen.

Die ursprüngliche vereinfachte COP-Tabelle mit pauschalen Temperaturwerten lässt sich nicht auf alle Elektroautos übertragen. Für einen belastbaren Vergleich müssen Kältemittel, Systemarchitektur, Wärmequellen und Betriebszustand berücksichtigt werden. Die Messungen der beiden Tesla Model 3 zeigen, dass selbst innerhalb einer Modellfamilie der tatsächliche Energiebedarf deutlich vom theoretischen Vorteil der Wärmepumpe abweichen kann.

R1234yf und R744: Warum das Kältemittel eine Rolle spielt

Viele Elektroautos verwenden das Kältemittel R1234yf. Es kommt sowohl in klassischen Klimaanlagen als auch in Wärmepumpensystemen zum Einsatz. Bei sehr niedrigen Außentemperaturen können die verfügbare Heizleistung und der COP sinken. Wie stark dieser Effekt ausfällt, hängt jedoch von der Auslegung des gesamten Systems ab.

Eine Alternative ist R744, also Kohlendioxid. CO₂-Wärmepumpen arbeiten mit deutlich höheren Drücken und können bei geeigneter Systemauslegung auch bei niedrigen Temperaturen Vorteile bieten. Volkswagen setzt bei bestimmten ID.-Modellen auf entsprechende Wärmepumpentechnik. Aus dem Kältemittel allein lässt sich allerdings kein universeller Effizienzvorsprung ableiten.

Die kanadische Tesla-Untersuchung betraf ein Wärmepumpensystem mit R1234yf. Die Ergebnisse dürfen deshalb nicht unverändert auf Fahrzeuge mit R744 oder andere Thermomanagementarchitekturen übertragen werden. Entscheidend bleibt der Energiebedarf des vollständigen Fahrzeugs unter vergleichbaren Bedingungen.

Stadtverkehr gegen Autobahn: Wo die Wärmepumpe mehr bringt

Im Stadtverkehr fällt die Heizung stärker ins Gewicht, weil ein Elektroauto für dieselbe Strecke mehr Zeit benötigt. Bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 30 km/h dauert eine Fahrt über 60 Kilometer zwei Stunden. Auf der Autobahn bei konstant 120 km/h wären dafür nur 30 Minuten erforderlich. Die Heizung muss im ersten Fall wesentlich länger betrieben werden.

Ein vereinfachtes Rechenbeispiel verdeutlicht den Zusammenhang: Spart eine Wärmepumpe während der Fahrt durchschnittlich 1 kW elektrische Heizleistung, ergeben sich auf der zweistündigen Stadtfahrt 2 kWh Einsparung. Auf der halbstündigen Autobahnfahrt wären es unter derselben angenommenen Leistungsdifferenz nur 0,5 kWh.

Das bedeutet nicht, dass die Wärmepumpe im Stadtverkehr grundsätzlich immer 2 kWh einspart. Gerade häufige Kaltstarts können den Vorteil reduzieren. Die Rechnung zeigt lediglich, warum die Fahrtdauer und die durchschnittliche Geschwindigkeit für die Reichweitenwirkung entscheidend sind.

Auch die kanadischen Messungen bestätigen diesen Zusammenhang. Im Stadtzyklus UDDS fiel der zusätzliche Reichweitenerhalt durch die Wärmepumpe bei null Grad höher aus als im dynamischen US06-Zyklus. Bei starkem Frost verringerte sich dieser Unterschied jedoch deutlich.

1.050 Euro Aufpreis: Wann sich eine Wärmepumpe amortisiert

Die technische Effizienz einer Wärmepumpe ist nicht automatisch mit einer wirtschaftlichen Ersparnis gleichzusetzen. Entscheidend sind der tatsächliche Aufpreis, die Stromkosten und die Anzahl der Kilometer, die unter Bedingungen mit messbarem Heizvorteil zurückgelegt werden.

Für eine eigene Modellrechnung nehmen wir einen Aufpreis von 1.050 Euro an. Dieser Betrag dient als Beispiel und ist kein aktueller Durchschnittspreis aller Hersteller. Als weitere Annahmen gelten eine Stromersparnis von 2 kWh pro 100 Kilometer im Winterbetrieb und ein Haushaltsstrompreis von 0,34 Euro pro kWh.

Damit ergibt sich eine Ersparnis von 0,68 Euro pro 100 Winterkilometer. Um den angenommenen Aufpreis allein durch geringere Stromkosten auszugleichen, müsste das Fahrzeug rund 154.400 Kilometer unter diesen Bedingungen zurücklegen. Bei einem angenommenen öffentlichen Ladetarif von 0,55 Euro pro kWh sinkt diese Strecke auf rund 95.500 Kilometer.

Eigene Berechnung von EvAutos25: Die Werte setzen eine konstante Ersparnis von 2 kWh/100 km während sämtlicher berücksichtigter Winterkilometer voraus. Sie sind keine Ergebnisse eines eigenen Fahrzeugtests. Änderungen des Strompreises, der Heizstrategie und der Außentemperatur verändern die Amortisationsdauer. Wartungs- und Reparaturkosten sowie mögliche Wiederverkaufseffekte sind nicht berücksichtigt.

Die Rechnung macht deutlich, warum sich eine Wärmepumpe für viele Privatfahrer allein über die Stromrechnung nur langsam amortisiert. Ihr praktischer Nutzen kann trotzdem erheblich sein, wenn zusätzliche Reichweite im Winter einen Ladestopp vermeidet oder bei geringer Batteriekapazität mehr Reserven schafft.

Welche Fahrer tatsächlich von der Wärmepumpe profitieren

Für Pendler, die täglich längere Strecken bei Temperaturen um den Gefrierpunkt zurücklegen, kann eine Wärmepumpe besonders sinnvoll sein. Die kanadischen Messungen zeigen gerade bei null Grad einen deutlichen Vorteil. Auf längeren Fahrten kann das System nach der anfänglichen Aufheizphase effizient arbeiten und den Energiebedarf der Innenraumheizung reduzieren.

Bei häufigen Kurzstrecken mit stark ausgekühltem Fahrzeug fällt die Bewertung schwieriger aus. Der Kaltstart kann einen erheblichen Teil der benötigten Heizenergie verursachen. Wer morgens nur wenige Kilometer fährt und das Fahrzeug nach längerer Standzeit erneut aufheizen muss, profitiert unter Umständen weniger als ein Fahrer mit längeren zusammenhängenden Strecken.

Besitzer mit eigener Wallbox können den Innenraum vor der Abfahrt vorklimatisieren, während das Fahrzeug noch am Stromnetz angeschlossen ist. Dadurch muss weniger Energie aus der Batterie für das anfängliche Aufheizen bereitgestellt werden. Die dafür benötigte Energie verschwindet allerdings nicht, sondern wird überwiegend aus dem Stromnetz bezogen. Für die Reichweite ist das günstig, für eine vollständige Kostenrechnung muss der Stromverbrauch weiterhin berücksichtigt werden.

Auch Käufer gebrauchter Elektroautos sollten nicht allein anhand des Vorhandenseins einer Wärmepumpe entscheiden. Batteriezustand, Winterverbrauch, Wärmeisolierung und die Steuerung des Thermomanagements können mindestens ebenso wichtig sein. Eine Wärmepumpe ist ein technischer Vorteil unter geeigneten Bedingungen, aber keine Garantie für niedrigen Winterverbrauch.

Was die Messungen nicht beweisen

Weder die ADAC-Untersuchung noch der kanadische Tesla-Vergleich belegen, dass Wärmepumpen bei minus zehn Grad generell ineffizient sind. Der ADAC verglich sieben unterschiedliche Fahrzeugmodelle in einer Kältekammer. Die kanadische Untersuchung verwendete zwei Tesla Model 3 unterschiedlicher Modelljahre, deren Batterien und Antriebskomponenten nicht vollständig identisch waren.

Auch die Betriebsbedingungen unterscheiden sich. Der ADAC untersuchte vor allem das Aufheizen und Warmhalten im Stand. Die kanadischen Forscher prüften zusätzlich Fahrzyklen auf dem Rollenprüfstand. Deshalb können die Ergebnisse nicht unmittelbar zu einer einzigen allgemeinen Effizienzkennzahl zusammengefasst werden.

Die Messungen liefern dennoch eine wichtige Erkenntnis: Der Wirkungsgrad eines Heizsystems hängt nicht nur davon ab, ob eine Wärmepumpe vorhanden ist. Entscheidend sind Außentemperatur, Kaltstart, Fahrtdauer, Heizstrategie und die thermische Konstruktion des Fahrzeugs.

Fazit: Der größte Vorteil entsteht nicht bei jedem Frost

Die Wärmepumpe bleibt eine technisch sinnvolle Lösung für die Innenraumheizung von Elektroautos. Ihr Vorteil ist jedoch stärker von den Betriebsbedingungen abhängig, als pauschale Reichweitenversprechen vermuten lassen. Besonders bei Temperaturen um null Grad kann sie den Energiebedarf deutlich reduzieren. Bei minus zehn Grad und einem ausgekühlten Fahrzeug kann der Vorteil dagegen zeitweise verschwinden oder sich beim Kaltstart sogar umkehren.

Die kanadischen Tesla-Messungen liefern dafür einen konkreten Nachweis: Bei minus zehn Grad benötigte die Wärmepumpe während der ersten beiden Fahrzyklen mehr Heizenergie als das PTC-System. Über den gesamten Prüfablauf blieb jedoch ein kleiner Reichweitenvorteil bestehen. Der ADAC beobachtete ebenfalls, dass Wärmepumpen bei starkem Frost nicht automatisch sparsamer heizen als konventionelle Systeme.

Für Käufer ergibt sich daraus eine praktische Konsequenz. Wer eine Wärmepumpe gegen Aufpreis bestellt, sollte nicht nur nach dem theoretischen COP fragen, sondern nach dem Energieverbrauch bei realistischen Wintertemperaturen und dem eigenen Fahrprofil. Denn eine technisch effiziente Ausstattung kann die Reichweite verbessern, ohne sich innerhalb der üblichen Besitzdauer allein durch geringere Stromkosten zu amortisieren.