Coches fotovoltaicos y el dilema del estacionamiento

Científicos de la Universidad portuguesa de Lisboa han investigado un importante problema de los vehículos que integran módulos fotovoltaicos: estacionar un coche con energía fotovoltaica al sol para recargarlo hace que su temperatura interior aumente, lo que exige más potencia para que el aire acondicionado (AC) alcance niveles confortables una vez que el conductor está al volante.

“Para resolver este ‘dilema del estacionamiento’, hemos caracterizado las propiedades térmicas de un turismo en condiciones típicas de verano en un lugar templado de latitud moderada para poder explorar el rendimiento térmico del vehículo cuando está estacionado al sol”, explican los investigadores.

“El plan de seguimiento natural es seguir explorando este concepto, con vehículos reales con sistemas fotovoltaicos integrados en el vehículo (VIPV). También sería importante examinar el concepto de autobuses alimentados por energía solar”, declaró a pv magazine el autor correspondiente, Miguel Centeno Brito.

Para su experimento, los científicos utilizaron un Alfa Romeo 156, un coche de tamaño medio pintado de gris claro con interior de cuero negro. En el techo, el equipo académico instaló un instrumento de medición de la irradiación solar hecho a medida, mientras que la temperatura interior se midió con un termómetro de infrarrojos instalado en la consola de la palanca de cambios.

Con esta configuración, los investigadores midieron primero la irradiancia exterior y las temperaturas interior y exterior en diferentes condiciones de sombra a distintas horas del día. Desde las 7:00 hasta alrededor del mediodía, el coche estuvo estacionado a la sombra y estuvo al sol desde el mediodía hasta las 20:00 horas.

“El experimento II consistió en calentar el habitáculo del coche mediante un calefactor eléctrico acoplado a un ventilador, con el coche estacionado a la sombra”, explicaron. “Con todas las puertas/ventanas cerradas, el experimento se llevó a cabo durante aproximadamente una hora, con el calefactor ajustado a una potencia media 𝑞 = 500 W”.

Las temperaturas iniciales del habitáculo y del exterior del coche eran de 21,5 ºC. Se verificó un crecimiento lineal de la temperatura del habitáculo a lo largo del tiempo, en el que se utilizó un total de 390 Wh para aumentar la temperatura del habitáculo en 3 ºC. Tras ajustar los puntos de datos, se obtuvo una pendiente de aproximadamente 4 ºC/h.

Con los resultados de ambos experimentos, los investigadores los aplicaron a un conjunto de ecuaciones que representaban un modelo térmico simplificado del vehículo, la ganancia solar y la ganancia de calor. Con ellas, pudieron hallar el tiempo crítico de estacionamiento, es decir, el tiempo mínimo necesario para que la generación fotovoltaica supere la carga extra de aire acondicionado debida a la sesión de estacionamiento.

“Se constata que el efecto sobre la carga de aire acondicionado es considerable para los vehículos con una capacidad fotovoltaica instalada baja. Para las condiciones específicas probadas, el tiempo crítico de estacionamientoes de unas 2 horas para un sistema fotovoltaico de 0,5 kW”, afirman. “Para sistemas con más de 0,8 kW de capacidad instalada, estacionar al sol siempre tiene un impacto positivo en la autonomía del vehículo”.

Sus conclusiones se presentan en el estudio “The parking dilemma for solar-powered vehicles” (El dilema del estacionamientopara los vehículos solares), publicado en Heliyon.