Використовуючи сонячне світло для охолодження машини

Чому не можна використовувати сонячне світло (яке перетворює машину на піч) для запуску ефіру? Або принаймні, вентилятор?

Наприклад - довгий тонкий вентилятор, який вписується у верхню частину вікна - не даючи йому закритись до кінця. Безумовно, сонячна панель розміром для вашого заднього вікна повинна мати можливість живити вентилятор (або навіть 2 вентилятори - по одному з кожного боку), що допоможе охолодити машину.

Чому цього не робиться?

Якщо ви хочете це зробити за допомогою сонячних панелей, проблема полягає в потужності.

Типовий автомобіль змінного струму, ймовірно, використовує десь від 1000 до 3000 Вт. Квадратний метр типових фотоелектричних комірок генерує приблизно 150 Вт потужності. Навіть якщо ви покрили весь автомобіль сонячними батареями, їх не вистачить для повноцінного живлення змінного струму в ідеальних умовах. І вони були б дуже дорогими.

Вентилятори набагато менше енергетичних голодних, максимум пару сотень Вт. Ви можете технічно запустити їх на сонячній панелі самостійно, якщо вам не потрібна максимальна потужність.

Деякі виробники автомобілів це вже роблять. Наприклад, деякі моделі Audi в якості опції мають люк на сонячній панелі. Він підтримує вентилятор повітродувки з низькою швидкістю, навіть коли автомобіль вимкнений, щоб повітря циркулювало та було свіжим.

Щодо іншого, сонячні батареї просто не генерують достатню кількість енергії, щоб справити значний вплив.

У вас чудова ідея! І це робиться.

Деякі моделі Toyota Prius оснащені додатковою сонячною дахом, яка забезпечує внутрішні вентилятори, які автоматично включаються, коли салон стає занадто теплим.

Гібридні батареї навіть не використовуються: вентилятори працюють виключно на сонячну енергію! Класно (буквально).

Джерело зображення: resilience.org

Проблема у вас - ефективність. ККД сонячної панелі працює приблизно 10-20%, залежно від використовуваного типу. Кондиціонери відрізняються ефективністю, ефективність близько 30% - це хороший робочий показник.

Це означає, що для охолодження автомобіля потрібно 3,3 рази енергії на кожну одиницю тепла, яку ви виймаєте. Ефективність панелі сонячних батарей означає, що вам потрібно приблизно в 6,6 рази більше площі поверхні вашого автомобіля, щоб генерувати еквівалентну електроенергію, як сонячне світло, що потрапляє на автомобіль. Таким чином, як приблизна цифра для роботи змінного струму вам знадобляться сонячні батареї, що займають 22 рази більше площі вашої машини (3,3 * 6,6 = 21,78, округлена до 22).

Це трохи складніше, ніж це, оскільки сонячні панелі відбивали б значну кількість тепла, зменшуючи кількість необхідних панелей, але для запуску змінного струму вам все одно знадобиться в багато разів більше площі, ніж автомобіль.

Вентилятори набагато працездатніші від змінного струму, оскільки вам не потрібен компресор або насоси, вам все одно потрібно буде покрити весь автомобіль, щоб отримати достатню кількість електроенергії для роботи вентилятора пристойного розміру.

Дисертація Ланції, запроваджена ще в 2001 році, мала цю систему. По суті, скло в люк - це фактично сонячна панель, яка використовувалася для живлення вентилятора кондиціонера, коли автомобіль був припаркований під прямими сонячними променями. Чим інтенсивніше сонячне світло, тим більше потужність для вентиляторів, тим прохолоднішою стане кабіна. Ця система була однією з кількох речей на тезі Лансіа, яка була справді геніальною, але, схоже, не зачепилася.

Більше інформації можна отримати тут

Крім того, що обмежений об'єм енергії, який можна отримати з панелі, менший, ніж необхідний для роботи що-небудь більше, ніж вентилятор, існують, можливо, дві інші причини

1. Поточні сонячні панелі плоскі і жорсткі. Поміщення одного на дах автомобіля може зіпсувати його стиль, або його аеродинаміку, або те й інше.

2. Додавши панель, ви збільшуєте вагу автомобіля, що шкодить його показникам економії палива (поверх будь-якого аеродинамічного штрафу), а це, в свою чергу, збільшить поточну вартість, а також дорожні податки, які сплачує власник (принаймні у багатьох країнах ЄС не знають про США).

Розпилювальні сонячні ПВ-покриття працюють у лабораторіях НДДКР. Ця технологія може з'явитися до автомобілів найближчим часом. Це не було б аеродинамічного або стилістичного штрафу та значно меншої ваги.

Просте рішення

Ви можете досягти подібних результатів, відкривши всі двері приблизно за ~ 1 хвилину до входу в автомобіль. Все гаряче повітря всередині машини буде замінено напевно ще теплим повітрям ззовні. Якщо вітру немає, можна додатково увімкнути вентиляцію. Хвилина вентиляції зазвичай не зашкодить автомобільному акумулятору занадто сильно. Плюс це також отримує тепло від вентиляційної системи.

Проблема не стільки внутрішнього повітря, скільки самого автомобіля

Дах автомобіля та сидіння все ще будуть прогріватися. Тепле повітря ззовні мало зробить їх фактично охолодженням. Повітря - поганий теплопровідник. Таким чином, це не добре охолоджувати речі. Для довідки відчуйте, як жарко вулиця стає в літній день. А на вулиці цілий день зовні тепле повітря, яке замінює нагріте повітря, яке піднімається вгору. Ви насправді можете бачити, як піднімається повітря. Це серпанок у спекотні дні.
На закінчення, надходить сонячне тепло просто надто багато, щоб розсіюватись за рахунок екологічного охолодження повітря.

Для кращих результатів

Покладіть відображаючу фольгу у всі вікна вашого автомобіля. Забирайте його за ~ 1 хвилину, коли ви відкриєте всі двері. Фольга утримуватиме тепло від машини в першу чергу. Тож інтер’єр не буде нагріватися так сильно.

Ще кращих результатів можна досягти за той самий часовий проміжок ~ 1 хвилина: налийте воду на дах. Вода буде випаровуватися і трохи охолоджувати дах. Ви повинні зробити це перед тим, як складати світловідбиваючу фольгу, щоб випарне водяне охолодження набуло певного часу. Це легко переносить дах від "не чіпати" до "ще теплого".

Все про гроші

З наведеними вище варіантами, скільки людей, на вашу думку, заплатили б $$$ за технічне рішення, яке, ймовірно, пом'якшить проблему гірше, ніж вище?

Якщо $$$ не має значення для вашого технічного рішення, подивіться, як працюють холодильники з поглинанням: https://en.wikipedia.org/wiki/Absorption_refrigerator

Ви в основному можете використовувати тепло, що надходить (наприклад, з чорної панелі на даху вашого автомобіля), щоб перетворити машину на (хоч холодильник). Це, безумовно, не буде холодно, як справжній холодильник, але принцип - здоровий. Я припускаю, що загальної ефективності може бути достатньо. Це припущення засноване на усуненні необхідності перетворювати енергію з сонця в електрику і використовувати її для передачі теплової енергії. Натомість ви використовуєте енергію сонця досить безпосередньо для живлення процесу.
Однак кількість сантехніки та простий факт, що тепло найкраще застосовувати знизу, при цьому надходить зверху, робить цю систему як мінімум клопіткою у застосуванні для мобільних додатків, таких як автомобілі.

TL; DR

Існує декілька концепцій, жодна з яких не надто мала клопоту з точки зору ціни, ефективності та зручності використання, щоб бути широко впровадженою.