Floriďan postavil solární klimatizaci, která mrazí led a chladí dům s minimem energie mimo síť

Globální spotřeba elektřiny na klimatizaci dosahuje přibližně deseti procent a toto číslo rychle roste. V reakci na tuto výzvu vytvořil obyvatel Floridy funkční systém chlazení mimo síť, postavený výhradně z běžně dostupných komponent. Fyzikální principy, na nichž je založen, jsou překvapivě účinné.

Systém začíná třemi standardními 100wattovými solárními panely, které jsou namontovány na vozidle. Tyto panely dodávají elektřinu do regulátoru nabíjení, který řídí nabíjení 35ampérhodinové olověné baterie a zabraňuje jejímu přebíjení. Jakmile je baterie plně nabitá, mikrokontrolér aktivuje střídač, který převádí stejnosměrný proud z baterie na střídavý. Tímto proudem je napájen miniaturní kompresor ledničky, který využívá chladivo R600 (n-butan) v uzavřeném okruhu. Kompresor odebírá teplo z dvougálového kbelíku s vodou, který je izolován přibližně palcovými pěnovými panely a izolací ze skelné vaty. Během několika hodin přímého floridského slunce kompresor ochladí vodu a promění celý kbelík v pevný blok ledu. Tento proces uloží přibližně 2,5 milionu joulů tepelné energie v obyčejné plastové nádobě. Díky izolaci uniká teplo zpět rychlostí pouhých 7 až 8 wattů, takže led zůstává zmrazený po několik dní s minimálními ztrátami, což bohatě přesahuje požadavky na chlazení po jedinou noc.

Chladicí část funguje prostřednictvím samostatného glykolového okruhu. Malé čerpadlo cirkuluje směs vody a ethylenglykolu v poměru 50/50 přes šest metrů měděných trubek stočených uvnitř zmrzlého bloku ledu. Kapalina absorbuje chlad z ledu a proudí do standardního automobilového chladiče vybaveného malým ventilátorem, který vhání chlazený vzduch do okolního prostoru. Čerpadlo a ventilátor dohromady spotřebovávají jen několik wattů, takže je baterie může napájet dlouho po západu slunce bez výrazného vyčerpání. V reálném testování systém během několika hodin výrazně ochladil kabinu nákladního automobilu za teplého dne, čímž potvrdil funkčnost konceptu. Systém poskytuje přibližně 700 wattů efektivního chlazení za hodinu, což je srovnatelné s malou okenní klimatizací, a to téměř bez spotřeby elektřiny v místě použití.

Energetická hustota ledu jako média pro tepelné skladování je působivá a v tomto případě překonává baterie. Jeden kubický metr ledu pojme přibližně 93 kilowatthodin chladicí kapacity, což je srovnatelné s energií velkého chemického bateriového bloku, ale za zlomek nákladů a bez degradace během nabíjecích cyklů. Voda nikdy neztrácí své latentní teplo tání, bez ohledu na to, kolikrát zmrzne a roztaje. Kompresor provádí energeticky náročný krok zmrazování během špičkových solárních hodin, kdy by panely jinak omezovaly výkon nebo odváděly přebytečnou energii. Uložený chlad se pak uvolňuje pasivně, čímž se chladicí zátěž přesouvá na dobu, kdy je potřeba – večer a v noci – aniž by se odebírala energie ze sítě.

Architektura systému je snadno škálovatelná. Větší nádrž na vodu a další solární panely proporcionálně zvyšují výkon, přičemž jeden kubický metr ledu poskytuje dostatečné chlazení pro malý dům. Tvůrce poznamenává, že koncept se obzvláště dobře hodí pro chaty, obytné vozy a struktury mimo síť – všude tam, kde je připojení k síti nepraktické nebo drahé. Každá komponenta – panely, baterie, kompresor, měděné trubky, chladič – je komerčně dostupná. Kód mikrokontroléru automaticky řídí cyklování kompresoru na základě napětí, čímž chrání baterii a zároveň maximalizuje dobu zmrazování.