Używanie słońca do schłodzenia samochodu

Dlaczego światło słoneczne (które zamienia samochód w piekarnik) nie może być użyte do uruchomienia klimatyzacji? A przynajmniej fanem?

Na przykład - długi cienki wentylator, który pasuje do górnej części okna - uniemożliwiając jego całkowite zamknięcie. Z pewnością panel słoneczny wielkości Twojego tylnego okna powinien być w stanie zasilać wentylator (lub nawet 2 wentylatory - po jednym z każdej strony), co pomoże schłodzić samochód.

Dlaczego się tego nie robi?

Jeśli chcesz to zrobić za pomocą paneli słonecznych, problemem jest moc.

Typowy samochód AC zużywa prawdopodobnie od 1000 do 3000 watów. Metr kwadratowy typowych ogniw fotowoltaicznych wytwarza około 150 W. mocy. Nawet jeśli pokryjesz cały samochód panelami słonecznymi, nie będą one wystarczające do całkowitego zasilania AC w ​​idealnych warunkach. I byłyby bardzo drogie.

Fani są znacznie mniej energochłonni, najwyżej kilkaset watów. Możesz technicznie uruchomić je sam z panelu słonecznego, jeśli nie potrzebujesz maksymalnej mocy.

Niektórzy producenci samochodów już to robią. Na przykład niektóre modele Audi mają opcjonalnie dach słoneczny. Utrzymuje on pracę dmuchawy przy niskiej prędkości, nawet gdy samochód jest wyłączony, aby zapewnić cyrkulację powietrza i świeżość.

Poza tym panele słoneczne po prostu nie wytwarzają wystarczającej mocy, aby wywrzeć znaczący wpływ.

Masz świetny pomysł! I to się robi.

Niektóre modele Toyota Prius są wyposażone w opcjonalny dach słoneczny, który napędza wentylatory wewnętrzne, które automatycznie włączają się, gdy wnętrze staje się zbyt ciepłe.

Baterie hybrydowe w ogóle nie są używane: wentylatory działają wyłącznie na energię słoneczną! Fajnie (dosłownie).

Źródło obrazu: resilience.org

Problemem jest wydajność. Wydajność paneli słonecznych wynosi około 10-20%, w zależności od zastosowanego typu. Zakres wydajności klimatyzatorów, wydajność około 30% to dobra liczba robocza.

Oznacza to, że potrzeba 3,3 razy więcej energii do schłodzenia samochodu na każdą usuniętą jednostkę ciepła. Wydajność paneli słonecznych oznacza, że ​​potrzebujesz około 6,6 razy więcej powierzchni samochodu, aby wytworzyć równoważną energię elektryczną, gdy światło słoneczne uderza w samochód. Tak więc, jako przybliżoną liczbę do uruchomienia AC, potrzebujesz paneli słonecznych pokrywających 22 razy powierzchnię samochodu (3,3 * 6,6 = 21,78 w zaokrągleniu do 22).

Jest to nieco bardziej skomplikowane, ponieważ panele słoneczne odbiją znaczną ilość ciepła, zmniejszając liczbę paneli, których potrzebujesz, ale nadal potrzebujesz wiele razy więcej powierzchni niż samochód, aby uruchomić klimatyzację.

Wentylatory są znacznie bardziej użyteczne niż AC, ponieważ nie potrzebujesz sprężarki ani pomp, nadal będziesz musiał pokryć cały samochód, aby uzyskać wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby uruchomić przyzwoity rozmiar wentylatora.

Lancia Thesis, wprowadzona w 2001 roku, miała ten system. Zasadniczo szkło w szyberdachu było w rzeczywistości panelem słonecznym, który służył do zasilania wentylatora klimatyzacji, gdy samochód był zaparkowany w bezpośrednim świetle słonecznym. Im intensywniejsze światło słoneczne, tym więcej mocy dla fanów, tym chłodniejsza będzie kabina. Ten system był jedną z wielu rzeczy w pracy Lancii, która była naprawdę genialna, ale nie zdawała się nadrabiać.

Więcej informacji jest dostępnych tutaj

Oprócz ograniczonej mocy, którą można uzyskać z panelu, która jest mniejsza niż wymagana do działania czegokolwiek poza wentylatorem, są może dwa inne powody

1. Obecne panele słoneczne są płaskie i sztywne. Dopasowanie jednego do dachu samochodu może zepsuć jego stylistykę, aerodynamikę lub jedno i drugie.

2. Dodając panel, zwiększasz masę samochodu, co szkodzi jego zużyciu paliwa (oprócz kary aerodynamicznej), a to z kolei zwiększy koszty eksploatacji, a także podatki drogowe płacone przez właściciela (przynajmniej w wielu krajach UE nie wiem o USA).

Natryskowe powłoki fotowoltaiczne działają w laboratoriach badawczo-rozwojowych. Ta technologia może pojawić się w samochodach w najbliższej przyszłości. Nie miałby kary za aerodynamikę ani stylizację, a znacznie mniejszą wagę.

Proste rozwiązanie

Możesz osiągnąć podobne wyniki, otwierając wszystkie drzwi na około ~ 1 minutę przed wejściem do samochodu. Całe gorące powietrze w samochodzie zostanie zastąpione prawdopodobnie jeszcze ciepłym powietrzem z zewnątrz. Jeśli nie ma wiatru, możesz dodatkowo włączyć wentylację. Jedna minuta wentylacji zwykle nie zaszkodzi zbytnio akumulatorowi samochodowemu. Plus, również odprowadza ciepło z systemu wentylacji.

Problemem nie jest tak samo powietrze wewnętrzne, jak sam samochód

Dach i siedzenia samochodu będą nadal podgrzewane. Ciepłe powietrze z zewnątrz niewiele zrobi, aby je ochłodzić. Powietrze jest złym przewodnikiem cieplnym. Dlatego nie jest dobry w schładzaniu rzeczy. W celach informacyjnych poczuj, jak gorąco robi się ulica w letni dzień. A ulica jest na zewnątrz przez cały dzień, a ciepłe powietrze zastępuje ogrzane powietrze, które unosi się. Możesz zobaczyć, jak unosi się powietrze. To mgła w upalne dni.
Podsumowując, przychodzące ciepło słoneczne jest po prostu zbyt duże, aby rozproszyć je poprzez chłodzenie powietrzem otoczenia.

Dla lepszych rezultatów

Umieść folię odblaskową we wszystkich oknach samochodu. Schowaj go w ciągu ~ 1 minuty od otwarcia wszystkich drzwi. Folia przede wszystkim zatrzyma ciepło w samochodzie. Więc wnętrze nie będzie się tak nagrzewać.

Jeszcze lepsze wyniki można osiągnąć w tych samych ~ 1 minutowych ramach czasowych: wlać wodę nad dach. Woda wyparuje i nieco ochłodzi dach. Powinieneś to zrobić przed schowaniem folii odblaskowej, aby chłodzenie wodą wyparną miało trochę czasu. To z łatwością przenosi dach z „nie dotykaj” na „wciąż ciepły”.

Wszystko dotyczy pieniędzy

W przypadku powyższych opcji, jak myślisz, ile osób zapłaciłoby $$$ za rozwiązanie techniczne, które prawdopodobnie złagodzi problem gorszy niż powyżej?

Jeśli $$$ nie ma znaczenia dla twojego rozwiązania technicznego, sprawdź, jak działają lodówki absorpcyjne: https://en.wikipedia.org/wiki/Absorption_refr lodówka

Zasadniczo możesz wykorzystać przychodzące ciepło (np. Z czarnego panelu na dachu samochodu), aby zmienić samochód w (coś w rodzaju) lodówkę. Z pewnością nie zrobi się tak zimno jak prawdziwa lodówka, ale zasadą jest dźwięk. Zakładam, że ogólna wydajność może wystarczyć. Założenie to opiera się na wyeliminowaniu potrzeby przekształcania energii ze słońca na energię elektryczną i wykorzystywania jej do przekazywania energii cieplnej. Zamiast tego użyłbyś energii słonecznej całkiem bezpośrednio do zasilania procesu.
Jednak ilość instalacji wodociągowej i prosty fakt, że ciepło powinno być najlepiej przyłożone od dołu, podczas gdy dochodzi z góry, sprawia, że ​​system ten jest co najmniej kłopotliwy do wdrożenia w aplikacjach mobilnych, takich jak samochody.

TL; DR

Istnieje wiele koncepcji, z których żadna nie jest zbyt kłopotliwa pod względem ceny, wydajności i użyteczności do szerokiego wdrożenia.