Gesamtfazit:
"Und sie kühlen doch..."
Die Steuerung der Stromlasten, um unser Netz stabil zu halten, ist heutzutage ein größeres Thema als je zuvor, besonders nachdem Spanien durch Schwingungen im Netz und das Versagen herkömmlicher Regelungen und Kraftwerkseinsätze einen Blackout erlebte.
Es wird immer noch unterschätzt, wie und wie gut die Menschen auf günstigen Strom und dadurch steuerbares, netzdienliches Verhalten reagieren.
Energie ist nie "zu viel", "zu billig", "nutzlos" oder "Abfall" in unserer Welt. Wenn sie verschenkt werden würde, gäbe es viele Abnehmer.
Ein schwaches, altes Netz ist mit alten, schwachen Brücken zu vergleichen. Wenn man nichts für den Erhalt oder die Modernisierung macht, kann man auch mit der größeren Straßenbahn nicht darüber fahren.
Und es ist viel zu tun, wenn Wind und Sonne uns viel günstigen Strom liefern, den wir auch an Nachbarländer verkaufen können.
Bis die Netze ausgebaut und modernisiert sind, dauert es noch lange. In dieser Zeit ist es wichtiger denn je, den Verbrauch mit der Erzeugung zu koppeln und nicht wie früher umgekehrt, die Erzeugung mit dem Verbrauch.
Von den ganz großen Industrieunternehmen, über die Menge an E-Autos bis zu Heimakkus, Hausgeräten und Wärmepumpen / Klimanlagen lässt sich vieles zeitlich steuern, Wärme und Kälte puffern und manches nach dem Lauf der Sonne ausrichten.
Eine kleine Möglichkeit mit in der Masse großer Wirkung wäre die Verschiebung der Energieaufnahme und Kühlzeit von Gefriergeräten in den entsprechenden Zeitraum mit örtlichem Überschußstrom.
Was im Vergleich zu Heimakkus und E-Auto-Akkus als klein erscheint, multipliziert sich durch die Haushalte und Industrie- und Supermarkt-Kühlgeräte zu immensen Energiemengen.
Hiermit habe ich die Messungen und Praxisauswertungen mittels Salzwasser-"Kälte"speichern im Kleinen mit einem Haushaltsgefriergerät gemacht. Dazu nötig sind eine Zeitschaltuhr und sieben Liter Salzwasser in Beuteln in Verbindung mit einer Balkonsolaranlage, die tagsüber sonst mehr Überschussenergie ins Netz speisen würde. Hier nimmt das Haushaltsgefriergerät tags den Strom und ist nachts aus.
Im Großen wäre das wahrscheinlich noch einfacher skalierbar und direkt mit dem Strommarktpreis und der Regelung der Industriegefriergeräte gekoppelt. Und auch hier wären Salzwasser-"Kälte"speicher ein nutzbarer, günstiger, "ungiftiger" Puffer, der lange die Temperatur halten kann.
Es wird Zeit, den Strompreis zu nutzen, um die Industrie, Geräte und Menschen das Stromnetz stabiler machen zu lassen. Es liegt nicht an den Erzeugern. Es liegt an den falschen Anreizen und alten Netzen, alter, nicht aktueller Infrastruktur. Sowohl für Windenergie der großen Konzerne als auch den Überschuss der Kleinen.
Wir alle brauchen Energie. Je günstiger und mit weniger Schadstoffen sie zu uns gebracht wird, desto besser. Zu viel Strom gibt es nicht, nur schlechte Netze und falsche Anreize. Es gibt günstigen Strom bei Sonne und Wind durch die günstigsten Stromerzeuger die wir momentan haben. Niemand hat was gegen günstigen Strom auf seiner Stromrechnung
Am Ende des Netzausbaus und des Kraftwerksausbaus in Europa wird es vielleicht sogar genug günstige Energie geben um sich auch im Winter selbst zu versorgen. Die Energie wird direkt genutzt, kurz gespeichert, umgewandelt und lang gespeichert, etc.
Bis dahin braucht es günstige, einfache Lösungen die auch funktionieren und sich rechnen wenn die großen den Strom besser und günstiger puffern/speichern können als die kleinen.
Projekt "Überkühl" und "Salzwasserkältespeicher":
"Überkühl":
Den Kühlschrank/Gefrierschrank bei PV-Überschuss stärker/länger laufen lassen.
"Eisspeicher"/"Salzwasserkältespeicher":
Die "Kälte" durch mehr gefrorene Sachen Speichern, zusätzlich den Wechsel des Aggregatzustandes bei tieferen Temperaturen als 0 Grad nutzen um mehr Energie zu bestimmten Zeiten zu Speichern/Freisetzen zu können.
Projekt "Überkühl"
zum Beispiel eine kleinen Heizwiderstand am Kühlschranksensor anzubringen und ihn bei Sonne zu aktivieren.
Oder gleich immer zur Mittagszeit den Eisschrank stärker laufen zu lassen, damit er in der restlichen Zeit weniger/keine Energie benötigt
...
Bedenken:
Der Heizwiderstand darf den Kühlschrank auch im Fehlerfall nicht entzünden.
DIe Technik muss günstig, einfach und sicher sein.
Eisspeicher / Salzwasser"kälte"speicher erklärt:
Das Wechseln des Aggregatzustandes von fest nach flüssig, also das Auftauen von Eis, benötigt ca. so viel Energie wie das Erhitzen von flüssigem Wasser auf 80 Grad.
Sättigt man das Wasser mit Salz, gefriert es z.B. erst bei ca -21 Grad und gibt dabei viel Energie ab. Beim Flüssig werden wiederum entzieht es seiner Umwelt Wärme.
Somit kann z.B im Gefrierschrank die Temperatur länger bei um die -21 Grad gehalten werden.
Ist die Salzkonzentration geringer, erfolgt der Beginn des Phasenwechsel bei höheren Temperaturen, z.B: zwischen -16 bis -21 Grad.
Bei Wasser bei 0 Grad.
Überschlagsrechnung für Energiebedarf bei Phasenwechsel: 0,74 kWh
10l Salzwasser"kälte"speicher können ??? 0,74 kWh Energie Speichern.
Bei 10l gesättigter Salzlösung würde der Phasenwechsel (ca -21 Grad) irgendwas um die 0,74 kWh Energie benötigen.
Abschätzung der gespeicherten elektrischen Energie: 0,37 kWh
Wenn man dem Gefrierschrank einen Wirkungsgrad (cop) von 2 zuschreiben würde, könnten das entsprechend 0,37 kWh elektrische Energie sein, die in 10 Liter Salzwasser"kälte"speicher beim Übergang von Fest zu Flüssig und umgekehrt gespeichert/abgerufen werden können.
Entspricht bei mir ca einen halben Tag Eisschrank auf hoher Stufe laufen lassen.
"Zutaten" und Rezept für Salzwasser"kälte"speicher ab ca -15 / -16 Grad (ca 210g Salz zu 1l Wasser)
Es gibt auch fertige größere Kühlpads die oft Propylenglykol enthalten um den Gefrierpunkt herabzusetzen. Gibt es z.B. bei Amazon: 38 x 25 cm | Kühlpack mit Kühlgel Doppelpack 14Eu (edit: Die haben oft einen anderen Gefrierpunkt unter -15 Grad)
Zum Selbermischen ist Spülmaschinensalz recht günstig, anderes geht bestimmt auch. 0,40 Eu /kg
Abfüllen kann man in stabile Behältnisse die auch beim Ausdehnen der gefrorenen Mischung nicht kaputt gehen. Als Idee hatte ich die stabilen großen Apfelsaft/Wein Plastikbeutel oder auch leere Nachfüllplastikbeutel für Seife. Versucht habe ich Gefrierbeutel.
Ich hatte noch 10l Gefrierbeutel und mir einen einfachen, großen Tütenschweißer (ohne Vakkuum ziehen!) geliehen. Wenn man nach dem verschweißen ca 10 sek wartet bis es abgekühlt ist, kann man breite, ziemlich gute Schweißnähte machen. Ich habe etwas Luft im Beutel gelassen, in der Hoffnung, dass es Platz zum Ausdehnen lässt. (Salzwasser ist für Strom gut leitend, es sollte auf gar keinen Fall beim Verschweißen ins Gerät kommen!)
Die Beutel (jeder mit 2. Tüte drumherum verschweißt) passen gut in den Boden meiner Gerfrierschrankschubladen.
Bei meinen Tests habe ich 210g Salz zu 1l Wasser benutzt, damit die Lösung bei ca -15 Grad anfängt einzufrieren.
Nach Vergleich mehrerer Quellen, sollten 240g Salz auf 1l Wasser -17 Grad Gefrierpunkt ergeben.
Ich versuche mit 220g auf ca -15 Grad zu kommen.Nach Beispiel englische Pdf quelle (s.5, Solution B)
https://www.polartrec.com/files/resources/lesson/37887/docs/how_cold_freezing_final_1.pdf
Wenn man es genau betrachtet.. : "Kälte ist die Abwesenheit von Energie"
Energie wird als "Abwesenheit von Energie" im Salzwasser"kälte"speicher für den Gefrierschrank gespeichert. Beim Einfrieren kristallisiert das Wassers und es wird Energie als Wärme frei. Der arbeitende Gefrierschrank braucht mehr Energie um die Wärme aus dem Kühlschrank zu pumpen und wird dabei innen langsamer kalt. Das "Auftauen" geschieht durch Wärme die durch die Gefrierschrankwände zurück fließt, welche die Speicher als Energie aufnehmen. Sie halten den Innenraum länger kühl.