Używanie słońca do schłodzenia samochodu

9

Dlaczego światło słoneczne (które zamienia samochód w piekarnik) nie może być użyte do uruchomienia klimatyzacji? A przynajmniej fanem?

Na przykład - długi cienki wentylator, który pasuje do górnej części okna - uniemożliwiając jego całkowite zamknięcie. Z pewnością panel słoneczny wielkości Twojego tylnego okna powinien być w stanie zasilać wentylator (lub nawet 2 wentylatory - po jednym z każdej strony), co pomoże schłodzić samochód.

Dlaczego się tego nie robi?

Danny Schoemann
źródło
4
To się robi. Te cienkie wentylatory słoneczne można kupić niemal wszędzie. Jeśli chodzi o klimatyzację, zajęłoby to znacznie większy panel słoneczny.
Chenmunka,
1
Masz na myśli takich fanów ? (Nigdy go nie użyłem, więc nie mogę powiedzieć, jak wydajne są, ale nie powiedziałbym, że wcześniej tego nie zrobiono)
Gerald Schneider
5
@DucatiKiller to faktycznie nie jest prawda. Klimatyzatory i lodówki to przykłady pomp ciepła, które przesuwają kilka jednostek ciepła „pod górę”, używając tylko jednej jednostki ciepła do ich zasilania. Istnieją fizyczne ograniczenia dotyczące tego, jak duża jest wielokrotność (limit zależy od różnicy temperatur, przez którą pompuje się ciepło). Dla praktycznej klimatyzacji można osiągnąć współczynnik 3 razy. Ponieważ obecne panele mają co najwyżej 20% wydajności, klimatyzator samochodowy zasilany wyłącznie energią słoneczną nie jest możliwy. Jeśli samochód był izolowany jak lodówka, możesz go ochłodzić, ale nie mógłbyś go prowadzić!
nigel222
1
Zastanawianie się, jak korzystać z radiatora, pomoże schłodzić przychodzące powietrze, a inny wentylator wyciągający cieplejsze powietrze również pomoże w wciągnięciu powietrza. Aluminium działa dobrze. Jeśli ktoś zna inne materiały, które dobrze sprawdzają się w tej sytuacji, daj nam znać. Tak, może być teraz nieporęczny, ale dobre myślenie i inżynieria ostatecznie doprowadzą do czegoś lepszego. Potrzebujesz tylko pomysłów, aby się przenieść.
Tobin S
1
Czy panele słoneczne są koniecznością? Lepsze wyniki uzyskasz, jeśli naciągniesz grubą tkaninę na samochód i utrzymasz ją w stanie wilgotnym (okryjesz samochód mokrymi szmatami), a odparowana woda zabierze ze sobą ciepło. Kiedyś miałem kroplówkę nad owiniętą kocem butelką z wodą. Woda w środku była chłodna przez cały dzień. Cholera, wyściełany spandeksowy kombinezon do samochodu ...
kaay

Odpowiedzi:

12

Jeśli chcesz to zrobić za pomocą paneli słonecznych, problemem jest moc.

Typowy samochód AC zużywa prawdopodobnie od 1000 do 3000 watów. Metr kwadratowy typowych ogniw fotowoltaicznych wytwarza około 150 W. mocy. Nawet jeśli pokryjesz cały samochód panelami słonecznymi, nie będą one wystarczające do całkowitego zasilania AC w ​​idealnych warunkach. I byłyby bardzo drogie.

Fani są znacznie mniej energochłonni, najwyżej kilkaset watów. Możesz technicznie uruchomić je sam z panelu słonecznego, jeśli nie potrzebujesz maksymalnej mocy.

Niektórzy producenci samochodów już to robią. Na przykład niektóre modele Audi mają opcjonalnie dach słoneczny. Utrzymuje on pracę dmuchawy przy niskiej prędkości, nawet gdy samochód jest wyłączony, aby zapewnić cyrkulację powietrza i świeżość.

Poza tym panele słoneczne po prostu nie wytwarzają wystarczającej mocy, aby wywrzeć znaczący wpływ.

Nie mam pojęcia co robię
źródło
Afaik, żaden obecny model Audi nie ma już tych paneli słonecznych. To wskazuje, że nie było to zbyt przydatne.
André Stannek
@ AndréStannek lub zbyt drogie, aby dobrze sprzedawać.
Chris H,
2
@ChrisH lub tamto. Właśnie spojrzałem na to i A8 wciąż je ma ;-)
André Stannek
8

Masz świetny pomysł! I to się robi.

Niektóre modele Toyota Prius są wyposażone w opcjonalny dach słoneczny, który napędza wentylatory wewnętrzne, które automatycznie włączają się, gdy wnętrze staje się zbyt ciepłe.

Baterie hybrydowe w ogóle nie są używane: wentylatory działają wyłącznie na energię słoneczną! Fajnie (dosłownie).

Dach słoneczny Toyota Prius Źródło obrazu: resilience.org

RockPaperLizard
źródło
VW / Audi robi to również od dłuższego czasu. Zobacz na przykład tę stronę internetową: volkswagen.co.in/en/innovation/Technical_Glossary/…
PhilippNagel
Fisker Karma 2011-2012 miał dach słoneczny jako standardowe wyposażenie en.wikipedia.org/wiki/Fisker_Karma#Specifications
Eric J.
Ten panel słoneczny nie może zrobić nic więcej, jak tylko powstrzymać samorozładowanie akumulatora, gdy samochód jest zaparkowany na miesiąc.
Aron
1
@Aron, uważam, że mieli na myśli tylko fanów, a nie także klimatyzację. Tak naprawdę nie zimniejsze powietrze, tylko cyrkulujące powietrze.
bkribbs
1
Posiadam jeden z tych Priusów w Dolinie Krzemowej od kilku lat. Od wielu lat mieszkam na Południu bez takiej konfiguracji. Mogę powiedzieć, że wentylatory zasilane energią słoneczną w Prius są lepsze niż bez nich. O wiele bardziej wydajny system to przede wszystkim ochrona słońca przed samochodem. Gdy ta opcja nie jest dostępna, wentylatory zasilane energią słoneczną są dobrą, ale kosztowną opcją.
JS.
4

Problemem jest wydajność. Wydajność paneli słonecznych wynosi około 10-20%, w zależności od zastosowanego typu. Zakres wydajności klimatyzatorów, wydajność około 30% to dobra liczba robocza.

Oznacza to, że potrzeba 3,3 razy więcej energii do schłodzenia samochodu na każdą usuniętą jednostkę ciepła. Wydajność paneli słonecznych oznacza, że ​​potrzebujesz około 6,6 razy więcej powierzchni samochodu, aby wytworzyć równoważną energię elektryczną, gdy światło słoneczne uderza w samochód. Tak więc, jako przybliżoną liczbę do uruchomienia AC, potrzebujesz paneli słonecznych pokrywających 22 razy powierzchnię samochodu (3,3 * 6,6 = 21,78 w zaokrągleniu do 22).

Jest to nieco bardziej skomplikowane, ponieważ panele słoneczne odbiją znaczną ilość ciepła, zmniejszając liczbę paneli, których potrzebujesz, ale nadal potrzebujesz wiele razy więcej powierzchni niż samochód, aby uruchomić klimatyzację.

Wentylatory są znacznie bardziej użyteczne niż AC, ponieważ nie potrzebujesz sprężarki ani pomp, nadal będziesz musiał pokryć cały samochód, aby uzyskać wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby uruchomić przyzwoity rozmiar wentylatora.

GdD
źródło
2
A jeśli pokryjesz cały samochód ogniwami, aby zasilać wentylatory, możesz pominąć wentylator: samochód stoi w cieniu ogniw i nie nagrzeje się niż temperatura otoczenia - podczas gdy wentylator nie może sprawić, że będzie chłodniejszy. (OK, wymaga to izolacji między ogniwami a samochodem, aby stłumić przenoszenie ciepła)
Sweber
To prawda, do pewnego stopnia. Ogniwa słoneczne nagrzeją się i przekażą ciepło do samochodu, a nie można zasłonić okien ogniwami słonecznymi, więc wnętrze wciąż będzie się nagrzewać
GdD
Większość systemów pomp ciepła ma współczynnik COP wynoszący 3-4, więc pokrycie całej powierzchni samochodu panelami słonecznymi może ledwo sprawić, że się nie nagrzeje (pamiętaj, aby odjąć energię pochłoniętą przez panele od energii, która ogrzewa it up)
PlasmaHH
3

Lancia Thesis, wprowadzona w 2001 roku, miała ten system. Zasadniczo szkło w szyberdachu było w rzeczywistości panelem słonecznym, który służył do zasilania wentylatora klimatyzacji, gdy samochód był zaparkowany w bezpośrednim świetle słonecznym. Im intensywniejsze światło słoneczne, tym więcej mocy dla fanów, tym chłodniejsza będzie kabina. Ten system był jedną z wielu rzeczy w pracy Lancii, która była naprawdę genialna, ale nie zdawała się nadrabiać.

Więcej informacji jest dostępnych tutaj

Steve Matthews
źródło
Straciłem zainteresowanie próbą znalezienia informacji. Dla mnie był źle zaprezentowany, ponieważ jest zbyt pracowity i zbyt mały druk. Utrudniałem skanowanie w poszukiwaniu tego, co mnie zainteresowało, ale lepiej by to działało w przypadku drukowania.
Tobin S
3

Oprócz ograniczonej mocy, którą można uzyskać z panelu, która jest mniejsza niż wymagana do działania czegokolwiek poza wentylatorem, są może dwa inne powody

  1. Obecne panele słoneczne są płaskie i sztywne. Dopasowanie jednego do dachu samochodu może zepsuć jego stylistykę, aerodynamikę lub jedno i drugie.

  2. Dodając panel, zwiększasz masę samochodu, co szkodzi jego zużyciu paliwa (oprócz kary aerodynamicznej), a to z kolei zwiększy koszty eksploatacji, a także podatki drogowe płacone przez właściciela (przynajmniej w wielu krajach UE nie wiem o USA).

Natryskowe powłoki fotowoltaiczne działają w laboratoriach badawczo-rozwojowych. Ta technologia może pojawić się w samochodach w najbliższej przyszłości. Nie miałby kary za aerodynamikę ani stylizację, a znacznie mniejszą wagę.

Nigel
źródło
Jest to w dużej mierze prawda. Jednak lekkie i elastyczne panele fotowoltaiczne są coraz częściej stosowane w samochodach kempingowych. Chociaż w tym przypadku ich użycie ma pomóc w ładowaniu akumulatora rekreacyjnego. Masz rację, technologia nadchodzi.
Chenmunka,
1
Przez chwilę dostępne są elastyczne panele słoneczne. I tak naprawdę nie są tak ciężkie.
Nie mam pojęcia, co robię
3

Proste rozwiązanie

Możesz osiągnąć podobne wyniki, otwierając wszystkie drzwi na około ~ 1 minutę przed wejściem do samochodu. Całe gorące powietrze w samochodzie zostanie zastąpione prawdopodobnie jeszcze ciepłym powietrzem z zewnątrz. Jeśli nie ma wiatru, możesz dodatkowo włączyć wentylację. Jedna minuta wentylacji zwykle nie zaszkodzi zbytnio akumulatorowi samochodowemu. Plus, również odprowadza ciepło z systemu wentylacji.

Problemem nie jest tak samo powietrze wewnętrzne, jak sam samochód

Dach i siedzenia samochodu będą nadal podgrzewane. Ciepłe powietrze z zewnątrz niewiele zrobi, aby je ochłodzić. Powietrze jest złym przewodnikiem cieplnym. Dlatego nie jest dobry w schładzaniu rzeczy. W celach informacyjnych poczuj, jak gorąco robi się ulica w letni dzień. A ulica jest na zewnątrz przez cały dzień, a ciepłe powietrze zastępuje ogrzane powietrze, które unosi się. Możesz zobaczyć, jak unosi się powietrze. To mgła w upalne dni.
Podsumowując, przychodzące ciepło słoneczne jest po prostu zbyt duże, aby rozproszyć je poprzez chłodzenie powietrzem otoczenia.

Dla lepszych rezultatów

Umieść folię odblaskową we wszystkich oknach samochodu. Schowaj go w ciągu ~ 1 minuty od otwarcia wszystkich drzwi. Folia przede wszystkim zatrzyma ciepło w samochodzie. Więc wnętrze nie będzie się tak nagrzewać.

Jeszcze lepsze wyniki można osiągnąć w tych samych ~ 1 minutowych ramach czasowych: wlać wodę nad dach. Woda wyparuje i nieco ochłodzi dach. Powinieneś to zrobić przed schowaniem folii odblaskowej, aby chłodzenie wodą wyparną miało trochę czasu. To z łatwością przenosi dach z „nie dotykaj” na „wciąż ciepły”.

Wszystko dotyczy pieniędzy

W przypadku powyższych opcji, jak myślisz, ile osób zapłaciłoby $$$ za rozwiązanie techniczne, które prawdopodobnie złagodzi problem gorszy niż powyżej?

Jeśli $$$ nie ma znaczenia dla twojego rozwiązania technicznego, sprawdź, jak działają lodówki absorpcyjne: https://en.wikipedia.org/wiki/Absorption_refr lodówka

Zasadniczo możesz wykorzystać przychodzące ciepło (np. Z czarnego panelu na dachu samochodu), aby zmienić samochód w (coś w rodzaju) lodówkę. Z pewnością nie zrobi się tak zimno jak prawdziwa lodówka, ale zasadą jest dźwięk. Zakładam, że ogólna wydajność może wystarczyć. Założenie to opiera się na wyeliminowaniu potrzeby przekształcania energii ze słońca na energię elektryczną i wykorzystywania jej do przekazywania energii cieplnej. Zamiast tego użyłbyś energii słonecznej całkiem bezpośrednio do zasilania procesu.
Jednak ilość instalacji wodociągowej i prosty fakt, że ciepło powinno być najlepiej przyłożone od dołu, podczas gdy dochodzi z góry, sprawia, że ​​system ten jest co najmniej kłopotliwy do wdrożenia w aplikacjach mobilnych, takich jak samochody.

TL; DR

Istnieje wiele koncepcji, z których żadna nie jest zbyt kłopotliwa pod względem ceny, wydajności i użyteczności do szerokiego wdrożenia.

Brak odpowiedzi
źródło
Nie zapomnij o największym motywatorze wielu ciekawostek technicznych: oświadczeniu politycznym. To może nie być bardzo skuteczne (teraz), ale dzięki gumie robią coś z otoczeniem. Według wszystkich rachunków należy przeprowadzić o wiele więcej badań, a chciwość należy kontrolować. To, że jest nowy, nie oznacza, że ​​musi być drogie do tego stopnia, że ​​nie ma znaczenia. Tak, koszty B + R należy odzyskać, ale przy odpowiednim sposobie myślenia można uzyskać dobry stały zysk.
Tobin S