За последнее десятилетие некоторые чрезвычайно «зеленые» люди начали отказываться от искусственного охлаждения, чтобы спасти Землю. Или хотя бы сэкономить несколько сотен киловатт-часов в год.
Большинство людей считает такой шаг назад в эволюции современной цивилизации немного неуместным, но он привлекает внимание к недостаткам современных технологий охлаждения. Но есть и другие варианты, кроме как смириться с теплым пивом. В наши дни довольно легко найти холодильники на солнечных батареях, и они решают проблемы с энергопотреблением, связанные с традиционными холодильниками. Они также обходят тот факт, что 2 миллиарда человек по всему миру вообще не имеют доступа к электричеству.
Солнечная энергия, часто известная какфотоэлектричество, в наши дни используется повсеместно. Некоторые из нас используют его для питания наших домов; другие покупают углеродные компенсации, которые вкладывают деньги в солнечную и ветровую энергию, чтобы компенсировать традиционное использование энергии (см. Как работают углеродные компенсации). Солнечные панели установлены на крышах зданий, домов и палаток и питают зарядные устройства для мобильных телефонов, радиоприемники и Международную космическую станцию (МКС). Эти технологии используют фотоэлектрические (PV) элементы для преобразования солнечного света в электричество. Когда солнечный свет попадает на фотоэлектрическую ячейку, она нагревается. Нагрев элемента заставляет электроны выбиваться, и эти электроны преобразуются в поток электричества или ток (см. Как работают солнечные элементы).
Один из самых распространенных холодильников на солнечной энергии на рынке, SunDanzer, лицензированный НАСА, использует эту фотоэлектрическую технологию для питания в основном традиционной холодильной установки. Но одна из самых последних разработок использует «солнечную энергию» гораздо более простым способом.
В этой статье мы рассмотрим оба этих холодильника на солнечных батареях и выясним, что заставляет их работать. Начнем с SunDanzer, который основан на технологии, разработанной для кондиционирования воздуха и охлаждения на МКС.
The SunDanzer
Разрабатывая системы охлаждения на солнечной энергии для Международной космической станции (МКС), пара ученых НАСА решила, что эта технология будет хорошо работать и в земном мире. Научно-исследовательские аванпосты, экокурорты, отдаленные охотничьи хижины, тележки уличных торговцев с едой и районы развивающегося мира, не имеющие доступа к электричеству, - все они могут выиграть от охлаждения на солнечной энергии. Не только еда, но и многие лекарства и вакцины нуждаются в прохладной среде, чтобы оставаться жизнеспособными. Это довольно важная технология.
Эти фотоэлектрические инженеры НАСА создали SunDanzer, линейку холодильников и морозильников на солнечных батареях.
Холодильник SunDanzer во многом похож на традиционный, используя для охлаждения парокомпрессионную систему. По сути, газообразный хладагент, такой как аммиак, сжимается (помещается под давление), в результате чего он нагревается; когда он снова остывает, он конденсируется в жидкость. Когда эта жидкость попадает в область с более низким давлением, она расширяется и испаряется. Это испарение поглощает тепло, быстро охлаждая змеевики холодильника.
Вероятно, так работает ваш холодильник. Разница между вашим холодильником и SunDanzer на солнечной энергии заключается в том, что вместо того, чтобы запускать все движущиеся части системы сжатия-расширения, подключаясь к электросети, вы подключаетесь к установке с солнечными панелями. Система просто использует фотогальванические элементы вместо угля или ядерной энергии для выработки электроэнергии. Он достигает температуры любого другого холодильника (около 38 градусов по Фаренгейту или 3 градуса по Цельсию для большинства людей).
Чтобы обеспечить достаточную мощность для поддержания этой температуры, солнечной панели устройства требуется около пяти часов солнечного света в день. Но он может накапливать избыточную солнечную энергию, поэтому он будет оставаться холодным в течение недели без солнечного света. И есть возможность дополнительного питания от батареи, чтобы еда оставалась холодной в крайнем случае. Большинство систем охлаждения на солнечных батареях поставляются с этим типом резервного копирования.
Одной из моделей холодильников на солнечных батареях, не имеющих такой высокотехнологичной резервной копии, является так называемый «экохолодильник», разработанный 21-летним студентом из Великобритании. В этой модели вообще нет движущихся частей.
Экохолодильник
Когда большинство из нас думает о «солнечной энергии», мы думаем о панелях фотогальванических элементов. Холодильник, представленный в 2009 году британской студенткой Эмили Камминс, использовал гораздо более буквальную версию солнечной энергии.
Холодильник Cummins не использует фотоэлектрические элементы, электричество, химический хладагент и движущиеся части для создания охлаждающего эффекта. Вместо этого используется система испарительного охлаждения, полностью основанная на солнечном тепле и небольшом количестве воды. Это идеальное место для бедных жителей Третьего мира, у которых нет электричества и денег, чтобы потратить их на причудливую фотоэлектрическую систему. Он уже используется в Южной Африке и Намибии. (Это также может сработать для заядлого защитника окружающей среды, который ищет простуду без чувства вины после долгого рабочего дня.)
Холодильник гениально прост. Он состоит из двух цилиндров, один внутри другого. Внешний цилиндр можно сделать практически из чего угодно - картона, дерева или пластика, как правило, с отверстиями в нем, чтобы обеспечить максимально возможный доступ солнца. Внутренний цилиндр металлический. Пространство между внутренним и внешним цилиндрами заполнено такими материалами, как шерсть, песок или грязь.
Система испарительного охлаждения работает следующим образом: вы кладете еду или лекарство во внутренний металлический цилиндр и закрываете его. Затем вы заливаете пресную воду в область между цилиндрами, пропитывая органический материал, и ставите всю установку на солнце. Когда солнце нагревает внешний цилиндр и нагревает влажный органический материал, вода испаряется. Как и в традиционном холодильнике, испарение отводит тепло (вот почему мы потеем - когда пот испаряется, мы охлаждаемся). Органический материал касается внутреннего цилиндра, поэтому этот теплообмен оттягивает тепло от внутреннего цилиндра, содержащего пищу. В результате внутренняя камера очень холодная.
Этот процесс повторяется по мере полного испарения воды, поэтому вода постоянно пополняется, а охлаждение продолжается. Холодильник может оставаться при температуре 43 градуса по Фаренгейту (6 градусов по Цельсию) в течение нескольких дней на одном настое воды.
Эта система не имеет резервного аккумулятора, поэтому она зависит от хорошего солнечного света. Такие страны, как Намибия, где в некоторых районах светит в среднем около 10 часов солнечного света в день, являются идеальными кандидатами для этой солнечной установки.
Это всегда потенциальный недостаток любой солнечной энергии: солнечный свет редко гарантируется. В более высокотехнологичных холодильниках PV обычно используются резервные копии в виде батарей или генераторов, чтобы избежать отказа системы. Низкотехнологичный эко-холодильник полностью зависит от природы, чтобы сохранять холод.