Используя солнечный свет, чтобы охладить машину

Почему нельзя использовать солнечный свет (который превращает машину в духовку) для запуска кондиционера? Или, по крайней мере, фанат?

Например - длинный тонкий вентилятор, который вставляется в верхнюю часть окна - предотвращая его полное закрытие. Конечно, солнечная панель размером с заднее стекло должна быть в состоянии включить вентилятор (или даже 2 вентилятора - по одному с каждой стороны), что поможет охладить автомобиль.

Почему это не делается?

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

Типичный автомобильный кондиционер, вероятно, потребляет от 1000 до 3000 Вт. Квадратный метр типичных фотоэлектрических элементов вырабатывает примерно 150 Вт энергии. Даже если бы вы покрыли весь автомобиль солнечными батареями, их было бы недостаточно для полного питания переменного тока в идеальных условиях. И они будут очень дорогими.

Вентиляторы гораздо меньше потребляют энергии, максимум пару сотен ватт. Технически вы можете запустить их с одной солнечной панели, если вам не нужна максимальная мощность.

Некоторые производители автомобилей уже делают это. Например, некоторые модели Audi имеют люк на солнечной панели в качестве опции. Он поддерживает работу вентилятора на низкой скорости, даже когда автомобиль выключен, благодаря чему воздух циркулирует и свежий.

Для чего-то еще, солнечные панели просто не генерируют достаточно энергии, чтобы произвести значительное воздействие.

У тебя отличная идея! И это делается.

Некоторые модели Toyota Prius оснащены опциональной солнечной крышей, которая питает внутренние вентиляторы, которые включаются автоматически, когда в салоне становится слишком тепло.

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

Источник изображения: resilience.org

Проблема у вас есть эффективность. Эффективность солнечной панели составляет около 10-20%, в зависимости от используемого типа. Эффективность кондиционирования воздуха составляет около 30%, что является хорошим рабочим показателем.

Это означает, что на каждую единицу тепла, которую вы снимаете, уходит в 3,3 раза больше энергии для охлаждения автомобиля. Эффективность солнечной панели означает, что вам нужно примерно в 6,6 раз больше площади вашего автомобиля, чтобы вырабатывать такое же количество электричества, как солнечный свет, падающий на автомобиль. Таким образом, в качестве приблизительного показателя для работы кондиционера вам понадобятся солнечные панели, в 22 раза превышающие площадь поверхности вашего автомобиля (3,3 * 6,6 = 21,78 с округлением до 22).

Это немного сложнее, чем это, так как солнечные панели будут отражать значительное количество тепла, уменьшая количество необходимых вам панелей, но вам все равно понадобится во много раз больше площади, чем в машине, чтобы работать с кондиционером.

Вентиляторы гораздо более работоспособны, чем переменный ток, так как вам не нужны компрессор или насосы, вам все равно нужно накрыть весь автомобиль, чтобы получить достаточно электричества для работы вентилятора приличного размера.

Тезис Lancia, представленный еще в 2001 году, имел эту систему. По сути, стекло в люке на крыше представляло собой солнечную панель, которая использовалась для питания вентилятора кондиционера, когда автомобиль был припаркован под прямыми солнечными лучами. Чем интенсивнее солнечный свет, тем больше мощность вентиляторов, тем прохладнее будет кабина. Эта система была одной из многих вещей на Lancia Thesis, которая была действительно блестящей, но, казалось, не завоевала популярность.

Более подробная информация доступна здесь

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

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

2. Добавляя панель, вы увеличиваете вес автомобиля, что сказывается на показателях экономии топлива (помимо любого аэродинамического штрафа), а это, в свою очередь, увеличивает эксплуатационные расходы, а также дорожные налоги, подлежащие уплате владельцем (по крайней мере, во многих государствах ЕС, не знаю о США).

Напыленные солнечные фотоэлектрические покрытия работают в научно-исследовательских лабораториях. Эта технология может появиться в автомобилях в ближайшем будущем. У него не было бы аэродинамического или стилевого штрафа и гораздо меньшего штрафа за вес.

Простое решение

Вы можете достичь аналогичных результатов, открыв все двери примерно за 1 минуту до входа в машину. Весь горячий воздух внутри автомобиля будет заменен, вероятно, все еще теплым воздухом снаружи. Если ветра нет, вы можете дополнительно включить вентиляцию. Одна минута вентиляции обычно не повредит автомобильный аккумулятор слишком сильно. Кроме того, он также получает тепло от системы вентиляции.

Проблема не столько в воздухе, сколько в самой машине

Крыша и сиденья автомобиля все равно будут нагреваться. Теплый воздух снаружи мало чем поможет для их охлаждения. Воздух плохой теплопроводник. Таким образом, это не хорошо для охлаждения вещей. Для справки почувствуйте, как жарко на улице становится летом. И улица весь день снаружи с теплым воздухом, заменяющим горячий воздух, который поднимается вверх. Вы действительно можете увидеть, как воздух поднимается. Это дымка в жаркие дни.
В заключение, поступающее от солнца тепло слишком сильно, чтобы рассеиваться при охлаждении окружающего воздуха.

Для лучших результатов

Положите отражающую фольгу во все окна вашего автомобиля. Уберите это за ~ 1 минуту, когда у вас все двери открыты. Фольга будет держать тепло из машины в первую очередь. Так что интерьер не будет сильно нагреваться.

Еще лучшие результаты могут быть достигнуты за тот же период времени ~ 1 минута: залейте воду через крышу. Вода испарится и немного охладит крышу. Вы должны сделать это перед тем, как убрать отражающую фольгу, чтобы испарительное водяное охлаждение имело некоторое время. Это легко поднимает крышу с «не трогай» на «все еще тепло».

Все о деньгах

С учетом вышеизложенных вариантов, как вы думаете, сколько людей заплатят $$$ за техническое решение, которое, вероятно, уменьшит проблему хуже, чем выше?

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

Вы можете в основном использовать поступающее тепло (например, от черной панели на крыше вашего автомобиля), чтобы превратить ваш автомобиль в (своего рода) холодильник. Конечно, он не станет таким же холодным, как настоящий холодильник, но принцип - это звук. 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 использовали бы солнечную энергию непосредственно, чтобы привести процесс в действие.
Однако количество водопроводных труб и тот простой факт, что тепло лучше всего подавать снизу, а приходя сверху, делают эту систему по меньшей мере проблематичной для применения в мобильных приложениях, таких как автомобили.

TL; DR

Существует множество концепций, и ни одна из них не слишком сложна с точки зрения цены, эффективности и удобства использования, чтобы их можно было широко применять.