Usar 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 encaja 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 a cada lado) que ayudaría a enfriar el automóvil.

¿Por qué no se hace esto?

se está haciendo Puede comprar estos delgados ventiladores solares para la parte superior de la ventana en casi cualquier lugar. En cuanto al aire acondicionado, necesitaría un panel solar mucho más grande.
La energía solar para enfriar no puede superar la transferencia de calor de los rayos solares por convección. La máquina en sí no puede ser tan eficiente como la convección. La máquina, los paneles solares que convierten el calor en electricidad, también debe funcionar de alguna manera. Esto simplemente no es científicamente posible. Por favor, haga referencia a esto. en.wikipedia.org/wiki/Laws_of_thermodynamics
¿Te refieres a fans como estos ? (Nunca usé uno, así que no puedo decir qué tan eficientes son, pero no diría que esto no se haya hecho antes)
@GeraldSchneider se ven demasiado pequeños para ser útiles, pero con algo así como un panel de 20 W que impulsa los ventiladores en un lado, y la ventana diagonalmente opuesta también entreabierta, es posible que llegue a alguna parte. Pero una cubierta de parabrisas probablemente sería más efectiva y menos riesgosa para la seguridad, además de más económica.
@DucatiKiller esto en realidad no es cierto. Los acondicionadores de aire y los refrigeradores son ejemplos de bombas de calor, que mueven varias unidades de calor "cuesta arriba" usando solo una unidad de calor para alimentarlas. Hay límites físicos sobre qué tan grande es posible un múltiplo (el límite depende de la diferencia de temperatura a través de la cual está bombeando calor). Para aire acondicionado práctico, se puede lograr un factor de 3 veces. Dado que los paneles actuales tienen, en el mejor de los casos, una eficiencia del 20 %, no se puede lograr un aire acondicionado de automóvil alimentado exclusivamente por energía solar. Si el automóvil estuviera aislado como un refrigerador, ¡podría mantenerlo fresco pero luego no podría ver para conducirlo!
Respuesta corta: simplemente no vale la pena. El alto costo de los paneles solares (flexibles) frente a la baja potencia de salida anula cualquier beneficio potencial. Suponga que obtendría 20 W de un panel en su automóvil; la batería del automóvil podrá entregar esa energía durante 24 horas y más fácilmente, y ya está en el automóvil.
Descubrir cómo usar un disipador de calor ayudaría a enfriar el aire entrante y otro ventilador para extraer aire más caliente también ayudaría a extraer aire. El aluminio funciona bien. Si alguien sabe de otros materiales que funcionen bien en esa situación, háganoslo saber. Sí, podría ser voluminoso ahora, pero el buen pensamiento y la ingeniería eventualmente conducirían a algo mejor. Solo necesitas las ideas para moverte.
@DucatiKiller "Esto simplemente no es científicamente posible". ¿Por que no? Bien, entonces no podemos generar más energía de la que recibimos. Sin embargo, realmente no necesito que todo el automóvil, incluidos el motor y la cajuela, se enfríe. Todo lo que realmente me importa son los asientos que están ocupados. Además, el calor utilizado para hacer funcionar la "maquinaria" podría dispersarse en otro lugar que no sea el área de asientos. Dado que tenemos un área específica de preocupación, no creo que los límites científicos a los que se refiere sean absolutamente restrictivos.
Algunos de los ventiladores solares adicionales no son muy buenos, youtube.com/watch?v=KOdWdfe-xJs
Los ventiladores termoeléctricos también pueden ser una opción. Posiblemente una bomba para mover líquido enfriado en un asiento.
¿Son imprescindibles los paneles solares? Obtendrá mejores resultados si estira una tela gruesa sobre el automóvil y la mantiene húmeda (cubre el automóvil con trapos húmedos) mientras el agua evaporada se lleva el calor. Una vez tuve un gotero sobre una botella de agua envuelta en una manta. El agua adentro se mantuvo fresca todo el día. Maldita sea, un traje de spandex acolchado para un auto...
@kaay: cuando me desplegaron, hicimos lo mismo con las botellas de agua. Tomé un calcetín, lo empapé en agua y lo sostuve frente a un ventilador. El agua estaba entre 10 y 15 grados más fría que la temperatura ambiente. Todavía caliente como el infierno, pero más fresco de lo que era.
@tobin-s Sí, el flujo de aire funciona mejor. Pero incluso sin él, evita que la mayor parte de la luz solar entrante caliente el objeto envuelto.

Respuestas (6)

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

El aire acondicionado típico de un automóvil probablemente usa entre 1000 y 3000 vatios. Un metro cuadrado de células fotovoltaicas típicas genera aproximadamente 150 W de potencia. Incluso si cubriera todo el automóvil con paneles solares, no serían suficientes para alimentar la CA por completo en perfectas condiciones. Y serían muy caros.

Los ventiladores consumen mucha menos energía, un par de cientos de vatios como máximo. Técnicamente, podría ejecutarlos solo con 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 con panel solar como opción. Mantiene el ventilador funcionando a baja velocidad incluso cuando el automóvil está apagado para mantener el aire fresco y en circulación.

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

Afaik, ningún modelo Audi actual tiene esos paneles solares. Esto indica que no fue muy útil de hecho.
@AndréStannek o demasiado caro para que se vendan bien.
@ChrisH o eso. Lo acabo de buscar y el A8 todavía lo tiene ;-)

¡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: ¡los ventiladores funcionan estrictamente con energía solar! Genial (literalmente).

Techo solar Toyota Prius Fuente de la imagen: resiliencia.org

VW/Audi también ha estado haciendo eso por un tiempo. Consulte, por ejemplo, este sitio web: volkswagen.co.in/en/innovation/Technical_Glossary/…
El Fisker Karma 2011-2012 tenía un techo solar como equipo estándar en.wikipedia.org/wiki/Fisker_Karma#Specifications
Ese panel solar no puede hacer nada más que evitar que la batería se descargue automáticamente cuando el automóvil se deja estacionado durante un mes.
@Aron No está muy claro a qué se refiere su comentario. Si se refiere al panel solar que se muestra en la fotografía de arriba, su afirmación es completamente errónea.
@RockPaperLizard No me había dado cuenta de que Prius había encontrado una forma de evitar una de las 3 leyes de la termodinámica. Dado que la radiación solar (máx.) es ~ 1500 W/m^2, y que el panel mide aproximadamente 1 m^2, eso da (suponiendo una eficiencia del 100 %) 1500 W o 2 hp. Usando paneles del mundo real, solo obtendríamos ~ 200 W (1/3 hp), que no es lo suficientemente cerca para conducir ni una unidad de aire acondicionado ni un motor eléctrico de 134 hp.
@Aron, creo que se referían solo a los fanáticos, no al aire acondicionado también. Entonces, no es aire más frío realmente, solo aire circulante.
@RockPaperLizard Los ventiladores calientan el aire.
@Aron En primer lugar, son 4, no 3 leyes de la termodinámica (ver physicsforidiots.com/physics/thermodynamics ). O la ingeniería avanzada de Toyota refuta las 4 Leyes de la Termodinámica o no comprende cómo funciona el sistema. Creo que todos sabemos que es lo último.
@RockPaperLizard Me ceñiré a mi Maestría en Física.
@Aron Tienes la educación suficiente para pensar que sabes más de lo que realmente sabes. Si no estás trolleando y realmente quieres entender la física detrás de este sistema, intenta publicar en Physics SE. Diles que tienes una maestría en física y que estás seguro de que entiendes todo. Si están de humor para complacerte y no creen que solo estás bromeando, la comunidad te explicará este sistema y por qué funciona. O simplemente puede creer que entiende todo y continuar difundiendo información errónea. Tu elección.
He tenido uno de estos Prius en Silicon Valley durante varios años. También he vivido en el sur sin tal configuración durante muchos años. Puedo decirle que los ventiladores solares del Prius son mejores que sin ellos. Un sistema mucho más eficiente es mantener el sol alejado del automóvil en primer lugar. Cuando esa opción no está disponible, los ventiladores con energía solar son una opción buena, pero costosa.

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

Lo que esto significa es que se necesita 3,3 veces más energía para enfriar su automóvil por cada unidad de calor que elimina. 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 incide sobre el automóvil. Entonces, como una cifra aproximada para hacer funcionar el aire acondicionado, necesitaría paneles solares que cubrieran 22 veces el área de 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, lo que reduciría la cantidad de paneles que necesita, pero aún necesitaría muchas veces más área que el automóvil para hacer funcionar el aire acondicionado.

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

Y si cubre todo su automóvil con celdas para alimentar los ventiladores, puede omitir el ventilador: el automóvil se encuentra a la sombra de las celdas y no se calentará más que la temperatura ambiente, mientras que un ventilador no puede hacerlo más frío que eso. (Está bien, esto necesita algo de aislamiento entre las celdas y el automóvil para suprimir la transferencia de calor)
Eso es cierto hasta cierto punto. Las celdas solares se calentarán y transferirán calor al automóvil, y no puede cubrir las ventanas con celdas solares, por lo que el interior seguirá calentándose.
La mayoría de los sistemas de bomba de calor tienen un COP de 3-4, por lo que cubrir toda la superficie del automóvil con paneles solares apenas podría lograr que no se caliente (recuerde restar la energía absorbida por los paneles de la energía que calienta). arriba)

El Lancia Thesis, presentado allá por 2001, contaba con este sistema. Básicamente, el vidrio del techo corredizo era en realidad un panel solar que se usaba para alimentar el ventilador del aire acondicionado cuando el automóvil estaba estacionado bajo la luz directa del sol. Cuanto más intenso sea el sol, más potencia para los ventiladores, más fresca se volverá la cabina. Este sistema fue una de varias cosas en el Lancia Thesis que fue genuinamente brillante pero que no pareció ponerse al día.

Más información está disponible aquí

Perdí interés en tratar de encontrar la información. Para mí, estaba mal presentado, siendo demasiado prolijo y con letra demasiado pequeña. Hizo difícil escanear lo que me interesaba. Sin embargo, eso funcionaría mejor para imprimir.

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. Instalar 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 las cifras de economía de combustible (además de cualquier penalización aerodinámica), y esto a su vez aumentará el costo de funcionamiento y también los impuestos de circulación a pagar por el propietario (al menos en muchos estados de la UE, no sé de EE. UU.).

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

Esto es en gran parte cierto. Sin embargo, los paneles fotovoltaicos ligeros y flexibles se utilizan cada vez más en las autocaravanas. Aunque en este caso su uso es para ayudar en la carga de la batería de ocio. Tienes razón, la tecnología está llegando.
Los paneles solares flexibles están disponibles por un tiempo. Y no son tan pesados, de verdad.

Una solución sencilla

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 aire probablemente aún caliente 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 elimina el calor del sistema de ventilación.

El problema no es tanto el aire interior como el propio coche.

El techo y los asientos del automóvil seguirán calentándose. 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 el calor que hace la calle en un día de verano. Y la calle está afuera todo el día con aire caliente reemplazando el aire caliente, que sube. De hecho, puedes ver cómo sube el aire. Es la neblina en los días calurosos.
En conclusión, el calor entrante del sol es demasiado para disiparlo a través del enfriamiento del aire ambiental.

Para mejores resultados

Coloque láminas reflectantes en todas las ventanas de su automóvil. Guárdelo en el ~ 1 minuto que tiene todas las puertas abiertas. La lámina mantendrá el calor fuera del automóvil en primer lugar. Así que 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, para que el enfriamiento por evaporación del agua tenga algo de tiempo para hacer efecto. Esto hace que el techo pase fácilmente de "no tocar" a "todavía caliente".

Todo se trata de dinero

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

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

Básicamente, podría usar el calor entrante (por ejemplo, de un panel negro en el techo de su automóvil) para convertir su automóvil en (más o menos) una nevera. Seguramente no se enfriará tanto 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 su lugar, usaría la energía solar de manera bastante directa para impulsar el proceso.
Sin embargo, la cantidad de tuberías y el simple hecho de que el calor debe aplicarse mejor desde abajo, mientras entra desde arriba, hace que este sistema sea al menos problemático de implementar para aplicaciones móviles como automóviles.

TL;RD

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

No olvides el principal motivador de muchos de estos datos tecnológicos: la declaración política. Puede que no sea muy efectivo (ahora), pero, por chicle, están haciendo algo por el medio ambiente. Según todos los informes, se necesita hacer mucha más investigación y la codicia debe mantenerse bajo control. El hecho de que sea nuevo no significa que deba ser costoso hasta el punto de la irrelevancia. Sí, es necesario recuperar los costes de I+D, pero, con la mentalidad adecuada, se pueden obtener buenos beneficios constantes.
Usar la luz del sol para enfriar el auto
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