Usando la luz del sol para enfriar el auto

¿Por qué no se puede usar la luz del sol (que convierte un automóvil en un horno) para hacer funcionar el aire acondicionado? O al menos, ¿un fanático?

Por ejemplo, un ventilador largo y delgado que cabe en la parte superior de la ventana, evitando que se cierre por completo. Seguramente un panel solar del tamaño de su ventana trasera debería poder alimentar el ventilador (o incluso 2 ventiladores, uno en cada lado) que ayudaría a enfriar el automóvil.

¿Por qué no se está haciendo esto?

Si desea hacerlo mediante el uso de paneles solares, el problema es la energía.

Un automóvil típico de CA probablemente usa entre 1000 y 3000 vatios. Un metro cuadrado de celdas fotovoltaicas típicas genera aproximadamente 150W de potencia. Incluso si cubrieras todo el automóvil con paneles solares, no serían suficientes para alimentar la CA completamente en perfectas condiciones. Y serían muy caros.

Los ventiladores tienen mucha menos energía, un par de cientos de vatios como máximo. Técnicamente, podría ejecutarlos solo desde un panel solar si no necesita la máxima potencia.

Algunos fabricantes de automóviles ya lo hacen. Por ejemplo, algunos modelos de Audi tienen un techo solar de panel solar como opción. Mantiene el ventilador en funcionamiento a baja velocidad incluso cuando el automóvil está apagado para mantener el aire circulando y fresco.

Por otra parte, los paneles solares simplemente no generan suficiente energía para producir un impacto significativo.

¡Tienes una gran idea! Y se está haciendo.

Ciertos modelos del Toyota Prius cuentan con un techo solar opcional que alimenta los ventiladores interiores que se activan automáticamente cuando el interior se calienta demasiado.

Las baterías híbridas ni siquiera se usan en absoluto: ¡los ventiladores funcionan estrictamente con energía solar! Genial (literalmente).

Fuente de la imagen: resilience.org

El problema que tienes es la eficiencia. La eficiencia del panel solar es de aproximadamente 10-20%, dependiendo del tipo utilizado. Los acondicionadores de aire varían en eficiencia, aproximadamente el 30% de eficiencia es una buena cifra de trabajo.

Lo que esto significa es que se necesitan 3,3 veces la energía para enfriar su automóvil por cada unidad de calor que elimine. La eficiencia del panel solar significa que necesita aproximadamente 6.6 veces el área de superficie de su automóvil para generar la electricidad equivalente a la luz solar que llega al automóvil. Entonces, como una cifra aproximada para ejecutar la CA, necesitaría paneles solares que cubran 22 veces la superficie de su automóvil (3.3 * 6.6 = 21.78 redondeado a 22).

Es un poco más complejo que esto, ya que los paneles solares reflejarían una cantidad significativa de calor, reduciendo la cantidad de paneles que necesita, pero aún necesitaría muchas veces más área que el automóvil para ejecutar la CA.

Los ventiladores son mucho más viables que la CA, ya que no necesita el compresor o las bombas, aún necesitaría cubrir todo su automóvil para obtener suficiente electricidad para hacer funcionar un ventilador de tamaño decente.

La Tesis de Lancia, presentada en 2001, tenía este sistema. Básicamente, el vidrio en el techo solar era en realidad un panel solar que se usaba para alimentar el ventilador del aire acondicionado cuando el automóvil estaba estacionado bajo la luz solar directa. Cuanto más intenso sea el sol, más poder para los fanáticos, más fría se volverá la cabina. Este sistema fue una de las muchas cosas en la Tesis de Lancia que fue realmente brillante pero no pareció captar.

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Además de que la cantidad limitada de energía que se puede obtener de un panel es menor que la requerida para operar algo más que un ventilador, quizás haya otras dos razones

1. Los paneles solares actuales son planos y rígidos. Encajar uno en el techo de un automóvil puede estropear su estilo, su aerodinámica o ambos.

2. Al agregar un panel, está aumentando el peso del automóvil, lo que perjudica sus cifras de ahorro de combustible (además de cualquier penalización aerodinámica), y esto a su vez aumentará el costo de funcionamiento y también los impuestos de carretera pagaderos por el propietario (al menos en muchos estados de la UE, no sé sobre EE. UU.).

Los recubrimientos solares fotovoltaicos en spray están trabajando en laboratorios de I + D. Esta tecnología podría llegar a los automóviles en un futuro próximo. No tendría penalidad aerodinámica o de estilo y una penalización de peso mucho menor.

Una solución simple

Puede lograr resultados similares abriendo todas las puertas durante aproximadamente ~ 1 minuto antes de ingresar a su automóvil. Todo el aire caliente dentro del automóvil será reemplazado por un aire probablemente todavía tibio del exterior. Si no hay viento, puede encender la ventilación adicionalmente. Un minuto de ventilación generalmente no dañará demasiado la batería del automóvil. Además, también saca el calor del sistema de ventilación.

El problema no es tanto el aire interior como el automóvil en sí

El techo y los asientos del automóvil aún se calentarán. El aire caliente del exterior hará poco para enfriarlos. El aire es un mal conductor térmico. Por lo tanto, no es bueno para enfriar las cosas. Como referencia, sienta lo caliente que se calienta la calle en un día de verano. Y la calle está afuera todo el día con aire caliente que reemplaza el aire caliente, que se eleva. De hecho, puedes ver cómo sube el aire. Es la bruma en los días calurosos.
En conclusión, el calor entrante del sol es demasiado para disiparse a través del enfriamiento del aire ambiental.

Para mejores resultados

Coloque papel de aluminio reflectante en todas las ventanas de su automóvil. Guárdelo en el ~ 1 minuto que tenga todas las puertas abiertas. La lámina mantendrá el calor fuera del automóvil en primer lugar. Entonces el interior no se calentará tanto.

Aún se pueden lograr mejores resultados en el mismo período de tiempo de ~ 1 minuto: vierta agua sobre el techo. El agua se evaporará y enfriará un poco el techo. Debe hacerlo antes de guardar la lámina reflectante, de modo que el enfriamiento por evaporación del agua tenga algún tiempo para surtir efecto. Esto lleva fácilmente el techo de "no tocar" a "todavía caliente".

Todo es dinero

Con las opciones anteriores, ¿cuántas personas cree que pagarían $$$ por una solución técnica que probablemente mitigue el problema peor que antes?

Si $$$ no es importante para su solución técnica, eche un vistazo a cómo funcionan los refrigeradores de absorción: https://en.wikipedia.org/wiki/Absorption_refrigerator

Básicamente, podría usar el calor entrante (por ejemplo, desde un panel negro en el techo de su automóvil) para convertir su automóvil en (una especie de) refrigerador. Seguramente no hará tanto frío como un refrigerador real, pero el principio es sólido. Supongo que la eficiencia general podría ser suficiente. Esta suposición se basa en eliminar la necesidad de convertir la energía del sol en electricidad y usarla para transferir energía térmica. En cambio, usaría la energía solar directamente para impulsar el proceso.
Sin embargo, la cantidad de plomería y el simple hecho de que el calor se debe aplicar mejor desde abajo, mientras se entra desde arriba, hace que este sistema sea al menos problemático de implementar para aplicaciones móviles como automóviles.

TL; DR

Existen múltiples conceptos, ninguno de los cuales es una molestia demasiado pequeña en términos de precio, eficiencia y usabilidad para ser ampliamente implementado.