Usando a luz do sol para esfriar o carro

Por que o sol (que transforma um carro em um forno) não pode ser usado para acionar o ar condicionado? Ou, pelo menos, um fã?

Por exemplo - uma ventoinha longa e fina que se encaixa na parte superior da janela - impedindo que ela se feche completamente. Certamente um painel solar do tamanho da janela traseira deve poder alimentar o ventilador (ou até 2 ventiladores - um de cada lado), o que ajudaria a esfriar o carro.

Por que isso não está sendo feito?

Se você quiser fazer isso usando painéis solares, o problema é energia.

Um carro típico de CA provavelmente usa algo entre 1000 e 3000 watts. Um metro quadrado de células fotovoltaicas típicas gera aproximadamente 150W de energia. Mesmo se você cobrisse o carro inteiro com painéis solares, eles não seriam suficientes para alimentar o AC completamente em perfeitas condições. E eles seriam muito caros.

Os ventiladores têm muito menos fome de energia, algumas centenas de watts no máximo. Tecnicamente, você pode executá-los a partir de um painel solar sozinho, se não precisar de energia máxima.

Alguns fabricantes de automóveis já fazem isso. Por exemplo, alguns modelos da Audi têm um teto solar para painel solar como opção. Ele mantém o ventilador funcionando em baixa velocidade, mesmo quando o carro está desligado, para manter o ar circulando e fresco.

Para qualquer outra coisa, os painéis solares simplesmente não geram energia suficiente para produzir um impacto significativo.

Você tem uma ótima ideia! E está sendo feito.

Certos modelos do Toyota Prius apresentam um teto solar opcional que alimenta os ventiladores internos que se engatam automaticamente quando o interior fica muito quente.

As baterias híbridas nem sequer são usadas: os ventiladores funcionam estritamente com energia solar! Legal (literalmente).

Fonte da imagem: resilience.org

O problema que você tem é eficiência. A eficiência do painel solar gira em torno de 10 a 20%, dependendo do tipo usado. Os aparelhos de ar condicionado variam em eficiência, cerca de 30% de eficiência é uma boa figura de trabalho.

O que isso significa é que são necessárias 3,3 vezes a energia para resfriar seu carro para cada unidade de calor que você remover. A eficiência do painel solar significa que você precisa de cerca de 6,6 vezes a área da superfície do seu carro para gerar a eletricidade equivalente à luz solar que atinge o carro. Portanto, como um número aproximado para operar o AC, você precisará de painéis solares cobrindo 22 vezes a área de superfície do seu carro (3,3 * 6,6 = 21,78 arredondados para 22).

É um pouco mais complexo que isso, pois os painéis solares refletem uma quantidade significativa de calor, reduzindo o número de painéis necessários, mas você ainda precisa de muitas vezes mais área do que o carro para operar o AC.

Os ventiladores são muito mais viáveis ​​que a CA, pois você não precisa do compressor ou das bombas; você ainda precisará cobrir todo o seu carro para obter eletricidade suficiente para acionar um ventilador de tamanho decente.

A Tese da Lancia, lançada em 2001, possuía esse sistema. Basicamente, o vidro no teto solar era na verdade um painel solar que era usado para alimentar o ventilador do A / C quando o carro estava estacionado sob luz solar direta. Quanto mais intensa a luz do sol, mais energia para os fãs, mais fria a cabine se tornaria. Esse sistema era uma das várias coisas na tese da Lancia que era genuinamente brilhante, mas não parecia entender.

Mais informações estão disponíveis aqui

Além da quantidade limitada de energia obtida de um painel ser menor do que a necessária para operar algo além de um ventilador, talvez haja duas outras razões

1. Os painéis solares atuais são planos e rígidos. Colocar um no teto de um carro pode estragar o estilo, a aerodinâmica ou ambos.

2. Ao adicionar um painel, você aumenta o peso do carro, o que prejudica seus números de economia de combustível (além de qualquer multa aerodinâmica), o que, por sua vez, aumenta o custo de operação e os impostos rodoviários a pagar pelo proprietário (pelo menos em muitos estados da UE, não conhece os EUA).

Os revestimentos fotovoltaicos solares com spray estão trabalhando em laboratórios de P&D. Essa tecnologia pode chegar aos carros em um futuro próximo. Não teria nenhuma penalidade aerodinâmica ou de estilo e uma penalidade de peso muito menor.

Uma solução simples

Você pode obter resultados semelhantes abrindo todas as portas por cerca de 1 minuto antes de entrar no carro. Todo o ar quente dentro do carro será substituído por provavelmente ainda quente do lado de fora. Se não houver vento, você pode ligar a ventilação adicionalmente. Um minuto de ventilação geralmente não danifica muito a bateria do carro. Além disso, também retira o calor do sistema de ventilação.

O problema não é tanto o ar interno como o próprio carro

O teto e os assentos do carro ainda serão aquecidos. O ar quente do lado de fora fará pouco para realmente resfriá-los. O ar é um mau condutor térmico. Portanto, não é bom para esfriar as coisas. Para referência, sinta como a rua fica quente em um dia de verão. E a rua fica do lado de fora o dia todo, substituindo o ar quente pelo ar quente, que sobe. Você pode realmente ver como o ar sobe. É a névoa nos dias quentes.
Em conclusão, o calor recebido do sol é muito alto para se dissipar através do resfriamento do ar ambiental.

Para melhores resultados

Coloque folhas refletivas em todas as janelas do seu carro. Arrume-a no ~ 1 minuto em que todas as portas estão abertas. A película manterá o calor fora do carro em primeiro lugar. Portanto, o interior não será aquecido tanto.

Resultados ainda melhores podem ser alcançados no mesmo período de aproximadamente 1 minuto: despeje água sobre o telhado. A água vai evaporar e esfriar um pouco o telhado. Você deve fazer isso antes de guardar a película refletora, para que o resfriamento por água evaporativa tenha algum tempo para entrar em vigor. Isso leva o telhado facilmente de "não toque" a "ainda quente".

Tudo é sobre dinheiro

Com as opções acima, quantas pessoas você acha que pagariam $$$ por uma solução técnica que provavelmente reduzirá o problema pior do que acima?

Se $$$ não importa para sua solução técnica, veja como os refrigeradores de absorção funcionam: https://en.wikipedia.org/wiki/Absorption_refrigerator

Você poderia basicamente usar o calor recebido (por exemplo, de um painel preto no teto do carro) para transformar seu carro em (uma espécie de) geladeira. Certamente não ficará tão frio quanto uma geladeira de verdade, mas o princípio é válido. Eu diria que a eficiência geral pode ser suficiente. Essa suposição baseia-se na eliminação da necessidade de converter energia do sol em eletricidade e usá-la para transferir energia térmica. Em vez disso, você usaria a energia solar diretamente para alimentar o processo.
No entanto, a quantidade de encanamento e o simples fato de que o calor deve ser aplicado da melhor forma por baixo, enquanto vem de cima, torna esse sistema pelo menos problemático para implementar em aplicativos móveis, como carros.

TL; DR

Existem vários conceitos, nenhum dos quais é muito pouco problemático em termos de preço, eficiência e usabilidade para ser amplamente implementado.