Usando il sole per rinfrescare la macchina

Perché il sole (che trasforma un'auto in un forno) non può essere usato per far funzionare l'aria condizionata? O almeno un fan?

Ad esempio, una ventola lunga e sottile che si inserisce nella parte superiore della finestra, impedendole di chiudersi completamente. Sicuramente un pannello solare delle dimensioni del finestrino posteriore dovrebbe essere in grado di alimentare la ventola (o anche 2 ventole - una per lato) che aiuterebbe a raffreddare la macchina.

Perché questo non viene fatto?

Se desideri farlo utilizzando i pannelli solari, il problema è l'alimentazione.

Una tipica auto AC utilizza probabilmente da qualche parte tra 1000 e 3000 watt. Un metro quadrato di tipiche celle fotovoltaiche genera circa 150 W di potenza. Anche se hai coperto l'intera macchina con pannelli solari, non sarebbero sufficienti per alimentare completamente l'aria condizionata in perfette condizioni. E sarebbero molto costosi.

I fan hanno molta meno fame di energia, al massimo un paio di centinaia di watt. Potresti tecnicamente farli funzionare da un pannello solare da solo se non hai bisogno della massima potenza.

Alcune case automobilistiche lo fanno già. Ad esempio alcuni modelli Audi hanno un tetto apribile a pannelli solari come opzione. Mantiene la ventola in funzione a bassa velocità anche quando l'auto è spenta per mantenere l'aria in circolazione e fresca.

Per qualsiasi altra cosa, i pannelli solari semplicemente non generano energia sufficiente per produrre un impatto significativo.

Hai una grande idea! E si sta facendo.

Alcuni modelli della Toyota Prius dispongono di un tetto solare opzionale che alimenta i fan interni che si innestano automaticamente quando l'interno diventa troppo caldo.

Le batterie ibride non sono nemmeno usate affatto: i ventilatori funzionano rigorosamente a energia solare! Cool (letteralmente).

Fonte immagine: resilience.org

Il problema che hai è l'efficienza. L'efficienza del pannello solare è di circa il 10-20%, a seconda del tipo utilizzato. I condizionatori d'aria variano in termini di efficienza, circa il 30% di efficienza è una buona figura operativa.

Ciò significa che sono necessarie 3,3 volte l'energia per raffreddare la tua auto per ogni unità di calore che rimuovi. L'efficienza del pannello solare significa che hai bisogno di circa 6,6 volte la superficie della tua auto per generare l'elettricità equivalente quando la luce del sole colpisce l'auto. Quindi, come figura approssimativa per far funzionare la corrente alternata, avresti bisogno di pannelli solari che coprano 22 volte la superficie della tua auto (3,3 * 6,6 = 21,78 arrotondati fino a 22).

È un po 'più complesso di così poiché i pannelli solari riflettono una quantità significativa di calore, riducendo il numero di pannelli necessari, ma avresti comunque bisogno di molte volte più area rispetto all'auto per far funzionare l'aria condizionata.

I fan sono molto più praticabili rispetto all'AC in quanto non hai bisogno del compressore o delle pompe, dovrai comunque coprire l'intera auto per ottenere abbastanza elettricità per far funzionare un ventilatore di dimensioni decenti.

La Lancia Thesis, introdotta nel 2001, aveva questo sistema. Fondamentalmente il vetro nel tetto apribile era in realtà un pannello solare che veniva utilizzato per alimentare la ventola A / C quando l'auto era parcheggiata alla luce diretta del sole. Più intenso è il sole, maggiore è la potenza per i fan, più fredda diventerà la cabina. Questo sistema era una delle tante cose della Lancia Thesis che era genuinamente geniale ma non sembrava prendere piede.

Maggiori informazioni sono disponibili qui

A parte la quantità limitata di energia ottenibile da un pannello inferiore a quella richiesta per far funzionare qualcosa di più di una ventola, ci sono forse altri due motivi

1. I pannelli solari attuali sono piatti e rigidi. Inserirne uno sul tetto di un'auto può rovinarne lo stile, l'aerodinamica o entrambi.

2. Aggiungendo un pannello stai aumentando il peso dell'auto, il che fa male ai suoi consumi (oltre a qualsiasi penalità aerodinamica), e questo a sua volta aumenterà i costi di gestione, e anche le tasse di strada pagabili dal proprietario (almeno in molti stati dell'UE, non conoscere gli Stati Uniti).

I rivestimenti fotovoltaici spray-on funzionano nei laboratori di ricerca e sviluppo. Questa tecnologia potrebbe arrivare nelle auto nel prossimo futuro. Non avrebbe alcuna penalità aerodinamica o di stile e una penalità di peso molto più piccola.

Una soluzione semplice

Puoi ottenere risultati simili aprendo tutte le porte per circa 1 minuto prima di entrare in auto. Tutta l'aria calda all'interno dell'auto verrà sostituita con aria probabilmente ancora calda proveniente dall'esterno. Se non c'è vento, puoi attivare la ventilazione in aggiunta. Un minuto di ventilazione di solito non danneggia la batteria dell'auto. Inoltre, ottiene anche il calore dal sistema di ventilazione.

Il problema non è tanto l'aria interna quanto l'auto stessa

Il tetto e i sedili dell'auto saranno ancora riscaldati. L'aria calda proveniente dall'esterno farà ben poco per raffreddarli. L'aria è un cattivo conduttore termico. Non è quindi buono per raffreddare le cose. Per riferimento, senti quanto è calda la strada in una giornata estiva. E la strada è fuori tutto il giorno con l'aria calda che sostituisce l'aria calda, che sale. Puoi effettivamente vedere come sale l'aria. È la foschia nei giorni caldi.
In conclusione, il calore in arrivo dal sole è semplicemente troppo per dissipare attraverso il raffreddamento ad aria ambientale.

Per risultati migliori

Metti un foglio riflettente in tutti i finestrini della tua auto. Riponilo nel giro di ~ 1 minuto quando hai aperto tutte le porte. Il foglio manterrà il calore fuori dall'auto in primo luogo. Quindi l'interno non sarà così riscaldato.

Risultati ancora migliori possono essere raggiunti nello stesso lasso di tempo di circa 1 minuto: versare acqua sul tetto. L'acqua evapora e raffredda un po 'il tetto. Dovresti farlo prima di riporre la pellicola riflettente, in modo che il raffreddamento ad acqua per evaporazione abbia un po 'di tempo per avere effetto. Questo porta facilmente il tetto da "non toccare" a "ancora caldo".

Tutto riguarda i soldi

Con le opzioni di cui sopra, quante persone pensi che pagherebbero $$$ per una soluzione tecnica che probabilmente mitigherebbe il problema peggio di quanto sopra?

Se $$$ non ha importanza per la tua soluzione tecnica, dai un'occhiata a come funzionano i frigoriferi ad assorbimento: https://en.wikipedia.org/wiki/Absorption_refrigerator

In pratica potresti usare il calore in arrivo (ad esempio da un pannello nero sul tetto della tua auto) per trasformare la tua auto in (una sorta di) frigorifero. Sicuramente non farà freddo come un vero frigorifero, ma il principio è solido. Suppongo che l'efficienza complessiva potrebbe essere sufficiente. Questo presupposto si basa sull'eliminazione della necessità di convertire l'energia del sole in elettricità e di usarla per trasferire l'energia termica. Invece useresti l'energia del sole abbastanza direttamente per alimentare il processo.
Tuttavia, la quantità di impianti idraulici e il semplice fatto che il calore dovrebbe essere applicato al meglio dal basso, pur arrivando dall'alto, rende questo sistema almeno problematico da implementare per applicazioni mobili come le automobili.

TL; DR

Esistono molteplici concetti, nessuno dei quali è una seccatura in termini di prezzo, efficienza e usabilità per essere ampiamente implementato.