El impacto de estacionar automóviles con energía fotovoltaica al sol en la temperatura interior y la carga de aire acondicionado

Una investigación realizada por científicos de la Universidad de Lisboa en Portugal ha arrojado luz sobre un problema importante relacionado con los vehículos que integran módulos fotovoltaicos (PV): el impacto de estacionar estos automóviles al sol para recargarlos y el consiguiente aumento de la temperatura interior. . Este aumento de temperatura exige más potencia para que el sistema de aire acondicionado (AC) alcance niveles cómodos para el conductor.

Los investigadores reconocieron este "dilema del estacionamiento" y se propusieron comprender las propiedades térmicas de un automóvil de pasajeros en condiciones típicas de verano. Su objetivo era explorar el rendimiento térmico del vehículo cuando está estacionado al sol.

Para llevar a cabo su experimento, los científicos utilizaron un Alfa Romeo 156, un automóvil de tamaño mediano con un exterior gris claro e interior de cuero negro. Instalaron un instrumento de medición de la irradiancia solar hecho a medida en el techo del automóvil y se colocó un termómetro infrarrojo en la consola de cambio de marchas para medir la temperatura interior.

Los investigadores recopilaron datos sobre la irradiancia exterior y las temperaturas interiores y exteriores en diferentes condiciones de sombra en distintos momentos del día. Estacionaron el auto a la sombra desde las 7:00 am hasta alrededor del mediodía, y luego lo expusieron a la luz solar directa desde el mediodía hasta las 8:00 pm.

El experimento II implicó calentar la cabina del automóvil utilizando un calentador eléctrico acoplado a un ventilador mientras el automóvil estaba estacionado a la sombra. El experimento duró aproximadamente una hora, con el calentador configurado a una potencia promedio de 500 W.

La temperatura inicial en cabina y exterior era de 21,5°C. Los investigadores observaron un crecimiento lineal en la temperatura de la cabina a lo largo del tiempo, siendo necesarios un total de 390 Wh para aumentar la temperatura en 3°C. Se obtuvo una pendiente de aproximadamente 4°C/hora después de ajustar los puntos de datos.

Utilizando los resultados de ambos experimentos, los investigadores desarrollaron un modelo térmico simplificado del vehículo, considerando la ganancia solar y la ganancia de calor. Utilizaron un conjunto de ecuaciones para analizar el impacto del tiempo de estacionamiento en la generación fotovoltaica y la carga adicional de aire acondicionado.

El estudio reveló que el efecto sobre la carga de aire acondicionado es sustancial para vehículos con una baja capacidad fotovoltaica instalada. Se encontró que el tiempo crítico de estacionamiento, que representa la cantidad mínima de tiempo necesaria para que la generación fotovoltaica supere la carga adicional de aire acondicionado, es de aproximadamente 2 horas para un sistema fotovoltaico de 0,5 kW.  Sin embargo, para los sistemas con más de 0,8 kW de capacidad instalada, estacionarse bajo el sol tuvo un impacto positivo en la autonomía del vehículo.

Los investigadores enfatizan la necesidad de seguir explorando este concepto, particularmente con vehículos reales equipados con sistemas fotovoltaicos integrados en el vehículo (VIPV).  También sugieren examinar el concepto de autobuses impulsados ​​por energía solar, lo que presenta una oportunidad para extender los beneficios de la integración fotovoltaica al transporte público.

En conclusión, esta investigación destaca la importancia de considerar el impacto de estacionar automóviles con energía fotovoltaica al sol sobre la temperatura interior y la carga de aire acondicionado resultante. Comprender estas dinámicas puede informar el diseño y la implementación de sistemas fotovoltaicos en vehículos y, en última instancia, mejorar su rendimiento y autonomía de conducción.