Использование солнечного света для охлаждения автомобиля

Если вы хотите сделать это с помощью солнечных батарей, проблема заключается в мощности.

Типичный автомобильный кондиционер, вероятно, потребляет от 1000 до 3000 Вт. Квадратный метр типичных фотоэлементов генерирует примерно 150 Вт энергии. Даже если вы покроете весь автомобиль солнечными панелями, их будет недостаточно для полного питания переменного тока в идеальных условиях. И стоили бы очень дорого.

Вентиляторы потребляют гораздо меньше энергии, максимум пара сотен ватт. Технически вы можете запустить их только от солнечной панели, если вам не нужна максимальная мощность.

Некоторые производители автомобилей уже делают это. Например, некоторые модели Audi в качестве опции имеют люк на крыше с солнечными батареями. Он поддерживает работу вентилятора на низкой скорости, даже когда автомобиль выключен, чтобы обеспечить циркуляцию и свежесть воздуха.

Во всем остальном солнечные панели просто не производят достаточно энергии, чтобы оказать существенное влияние.

У вас есть отличная идея! И это делается.

Некоторые модели Toyota Prius оснащены дополнительной солнечной крышей, которая приводит в действие внутренние вентиляторы, которые автоматически включаются, когда в салоне становится слишком жарко.

Гибридные батареи вообще не используются: вентиляторы работают исключительно на солнечной энергии! Круто (буквально).

Источник изображения: resilience.org

Проблема у вас в эффективности. Эффективность солнечной панели составляет около 10-20%, в зависимости от используемого типа. Кондиционеры различаются по эффективности, около 30% эффективности - хороший рабочий показатель.

Это означает, что для охлаждения вашего автомобиля требуется в 3,3 раза больше энергии на каждую единицу отводимого тепла. Эффективность солнечной панели означает, что вам нужно примерно в 6,6 раз больше площади поверхности вашего автомобиля, чтобы вырабатывать электричество, эквивалентное солнечному свету, падающему на автомобиль. Таким образом, грубо говоря, для работы кондиционера вам понадобятся солнечные панели, покрывающие в 22 раза большую площадь поверхности вашего автомобиля (3,3 * 6,6 = 21,78, округленное до 22).

Это немного сложнее, чем это, поскольку солнечные панели будут отражать значительное количество тепла, уменьшая количество необходимых вам панелей, но вам все равно потребуется во много раз больше площади, чем автомобиль для работы кондиционера.

Вентиляторы гораздо более практичны, чем кондиционеры переменного тока, поскольку вам не нужны компрессор или насосы, вам все равно нужно покрыть всю машину, чтобы получить достаточно электроэнергии для работы вентилятора приличного размера.

Lancia Thesis, представленная еще в 2001 году, имела эту систему. По сути, стекло в люке на крыше было на самом деле солнечной панелью, которая использовалась для питания вентилятора кондиционера, когда автомобиль был припаркован под прямыми солнечными лучами. Чем ярче светило солнце, чем больше мощности давали вентиляторы, тем прохладнее становилось в салоне. Эта система была одной из многих вещей в Lancia Thesis, которая была действительно блестящей, но, похоже, не прижилась.

Более подробная информация доступна здесь

Помимо того, что ограниченное количество энергии, получаемой от панели, меньше, чем требуется для работы чего-либо большего, чем вентилятор, есть, возможно, две другие причины.

1. Современные солнечные панели плоские и жесткие. Установка одного из них на крышу автомобиля может испортить его стиль, аэродинамику или и то, и другое.

2. Добавляя панель, вы увеличиваете вес автомобиля, что ухудшает его показатели экономии топлива (помимо любого аэродинамического штрафа), а это, в свою очередь, увеличивает эксплуатационные расходы, а также дорожные налоги, подлежащие уплате владельцем (как минимум во многих странах ЕС, не знаю о США).

Напыляемые солнечные фотоэлектрические покрытия работают в научно-исследовательских лабораториях. Эта технология может появиться в автомобилях в ближайшем будущем. У него не было бы аэродинамических или стилистических проблем, а также гораздо меньший вес.

Простое решение

Вы можете добиться аналогичных результатов, открыв все двери примерно на 1 минуту перед тем, как сесть в машину. Весь горячий воздух внутри автомобиля будет заменен, возможно, еще теплым воздухом снаружи. Если нет ветра, можно дополнительно включить вентиляцию. Одна минута вентиляции обычно не слишком сильно повредит автомобильному аккумулятору. Кроме того, он также отводит тепло от системы вентиляции.

Проблема не столько во внутреннем воздухе, сколько в самой машине

Крыша и сиденья автомобиля по-прежнему будут обогреваться. Теплый воздух снаружи мало что сделает для их охлаждения. Воздух плохой проводник тепла. Таким образом, это не хорошо охлаждает вещи. Для справки почувствуйте, как жарко на улице в летний день. А улица весь день на улице с теплым воздухом, сменяющим нагретый воздух, который поднимается вверх. Вы действительно можете видеть, как поднимается воздух. Это дымка в жаркие дни.
В заключение следует отметить, что поступающего от солнца тепла слишком много, чтобы его можно было рассеять посредством охлаждения окружающего воздуха.

Для лучших результатов

Поместите отражающую пленку во все окна вашего автомобиля. Уберите его через ~1 минуту, пока все двери открыты. Фольга в первую очередь будет удерживать тепло от автомобиля. Так что салон сильно не нагревается.

Еще лучшие результаты могут быть достигнуты за тот же временной интервал ~ 1 минута: вылейте воду на крышу. Вода испарится и немного охладит крышу. Вы должны сделать это до того, как уложите отражающую фольгу, чтобы испарительное водяное охлаждение успело подействовать. Это легко превращает крышу из «не трогать» в «еще теплую».

Все о деньгах

С учетом вышеперечисленных вариантов, сколько людей, по вашему мнению, готовы заплатить $$$ за техническое решение, которое, вероятно, смягчит проблему в большей степени, чем указано выше?

Если $$$ не имеет значения для вашего технического решения, посмотрите, как работают абсорбционные холодильники: https://en.wikipedia.org/wiki/Absorbion_refrigerator

В основном вы можете использовать поступающее тепло (например, от черной панели на крыше вашего автомобиля), чтобы превратить свой автомобиль в (своего рода) холодильник. Скорее всего, он не будет таким холодным, как настоящий холодильник, но принцип понятен. Я бы предположил, что общей эффективности может быть достаточно. Это предположение основано на устранении необходимости преобразовывать энергию солнца в электричество и использовать ее для передачи тепловой энергии. Вместо этого вы будете использовать солнечную энергию напрямую для питания процесса.
Однако количество трубопроводов и тот простой факт, что тепло лучше всего подавать снизу, а поступать сверху, делают эту систему как минимум сложной для реализации для мобильных приложений, таких как автомобили.

TL;DR

Существует несколько концепций, ни одна из которых не является слишком сложной с точки зрения цены, эффективности и удобства использования, чтобы ее можно было широко реализовать.