Mi hija está tratando de alimentar un auto con control remoto que actualmente usa 4 baterías AA como energía. Ella está tratando de convertirlo en solar. ¿Qué necesita ella para hacerlo?
Mi hija está tratando de alimentar un auto con control remoto que actualmente usa 4 baterías AA como energía. Ella está tratando de convertirlo en solar. ¿Qué necesita ella para hacerlo?
Los autos solares son realmente difíciles porque los paneles solares son muy ineficientes.
La energía en la luz solar varía mucho según la latitud, el clima y la hora del día. En un día claro, al mediodía solar, en latitudes ecuatoriales, la energía solar en la superficie de la Tierra puede ser un poco más de \ $ 1000 \: \ mathrm {W / m} ^ 2 \ $. Sin embargo, es mucho menor en otros momentos del día y latitudes. Para un límite inferior, la OMM define luz solar directa como algo por encima de \ $ 120 \: \ mathrm {W / m} ^ 2 PS Las nubes y el smog, por supuesto, pueden significar incluso menos.
Además, no tenemos ningún convertidor realmente eficiente de la luz solar a energía eléctrica. Incluso los más eficientes parecen ser alrededor del 35% , con los tipos que no son proyectos de investigación o que solo están disponibles para la NASA en alrededor del 15% de eficiencia, según algunas investigaciones rápidas que acabo de hacer.
Supongamos que este automóvil es lo suficientemente grande como para admitir un panel del tamaño de una hoja de papel A4. Eso es \ $ 210 \: \ mathrm {mm} \ cdot 297 \: \ mathrm {mm} \ approx 0.06 \: \ mathrm m ^ 2 \ $ del área disponible para recoger luz. ¿Cuánta energía hay disponible? En el peor de los casos:
$$ 0.06 \: \ mathrm m ^ 2 \ cdot 120 \: \ mathrm {W / m} ^ 2 \ cdot 0.15 \ approx 1W $$
En el mejor de los casos:
$$ 0.06 \: \ mathrm m ^ 2 \ cdot 1000 \: \ mathrm {W / m} ^ 2 \ cdot 0.15 \ approx 60W $$
¿Qué podemos hacer con aproximadamente un vatio? Tal vez es mejor comparar con la batería en el coche. Parece que los paquetes de baterías de 7.2 V utilizados en muchos autos RC tienen una capacidad de \ $ 3000 \: \ mathrm {mAh} \ $ (tres amp-horas). Podemos obtener una idea muy aproximada de la energía total en ese paquete al multiplicar el voltaje por la capacidad:
$$ 7.2 \: \ mathrm V \ cdot 3 \: \ mathrm {Ah} \ cdot {3600 \: \ mathrm s \ over 1 \: \ mathrm h} = 77760 \: \ mathrm J $$
Un vatio es un julio por segundo. Por lo tanto, la tasa de energía disponible en el panel solar es aproximadamente la misma que si se agotara la batería constantemente durante un período de 77760 segundos o 21 horas. ¿Qué tan lento tendría que conducir ese automóvil para que las baterías duraran 21 horas? Eso es lo rápido que puede ir con la tasa de energía disponible del panel solar.
Usar el mejor caso de 60 vatios es algo más favorable, pero es justo suponer que querrá que el auto funcione en condiciones menos que óptimas. En la práctica, por supuesto, obtendrá algo intermedio.
Con un poco de ingeniería muy cuidadosa, puedes conseguir algo que funcione, pero nunca se moverá como lo puede hacer un coche con batería. Ayuda mucho apuntar los paneles directamente al sol, pero mantenerlos apuntando al sol ya que el automóvil conduce requiere un mecanismo muy complejo. Además, probablemente querrá recorrer cada parte del auto y hacerlo lo más eficiente posible. Minimiza la resistencia a la rodadura de los neumáticos. Minimiza cualquier pérdida de transmisión. Usa un motor muy eficiente. Haz el coche lo más ligero posible, etc.
Estos son cálculos aproximados, por supuesto, pero sirven para demostrar el punto: los coches solares son difíciles . Si fueran fáciles, todos los conducirían.
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