Projekt "Überkühl" + "Salzwasserkältespeicher" (Kühl-/Eisschrank stärker/länger laufen lassen bei Überschuss, nichtinvasiv)

Das erscheint mir eine große Schwankung. Hab jetzt mal einen Logger in den Tiefkühler gelegt, mal schauen, was der so tut. Ich werde auch mal loggen, wie stark der abfällt, wenn er 4 Stunden keinen Strom bekommt.

Sorry aber ihr habt ja wirklich Luxusprobleme.

Könnt Ihr es nicht erwarten wieder im Mittelalter an zu kommen gell?

Grabt doch einfach ein Loch und werft Euer Essen dort rein, dann braucht ihr keinen Strom.

Erst baut Ihr jeden Meter mit Solar zu und jetzt habt Ihr keinen Strom für den Kühlschrank? :rofl:

Die Kosten der verdorbenen Lebensmittel dürften die Ersparnis übertreffen, es sei denn Ihr lagert Trockenfrüchte im Kühlschrank :rofl:

Viel Glück

Du musst deinen Blickwinkel etwas weiten, um den Sinn zu verstehen. Was du mit "ihr" benennst, betrifft geschätzt 80% der Leute hier im Forum nicht.

Stell dir z.B. jemanden vor, der ein kleines Balkonkraftwerk hat und keinen Speicher. Gibt genügend Mieter, die sich nicht das Dach voll machen können.

Nebenher: Sparsamkeit macht grundsätzlich Sinn und ist eine Tugend. Neben dem finanziellen Aspekt kann es auch um eine Verkleinerung des ökologischen Fußabdruckes gehen.

4 „Gefällt mir“

So, anbei mal ein Temperaturlog von unserem Tiefkühlschrank, ist ein Siemens, so um 700 Euro mit 185cm Höhe und etwa 5 Jahre alt. Verbrauch knapp 200 kWh pro Jahr. Umgebungstemperatur 17 Grad. Schrank ist gut gefüllt.

So gegen 16:07 hab ich den Logger ins Kühlfach gelegt und dann bis 20 Uhr den Strom eingeschaltet gelassen. Temperatur schwankt recht wenig zwischen -17,7 und -18,5 Grad.

Ab 20 Uhr dann Strom abgeschaltet bis 0:07. Temperatur steigt in den 4 Stunden von -18,2 auf -15,3, also knapp 3 Grad. Nach 8 Stunden wären es vielleicht knapp 6 Grad.

Temperaturverlust ist also schon recht erheblich. Da müsste man genauer nachforschen, was das mit Lebensmitteln macht. Und auch prüfen, wie viel kälter man den Tiefkühler noch bekommt und was das auch wieder an Mehrverbrauch ist.

1 „Gefällt mir“

Warum eigentlich so kompliziert?

Das mit dem "aufheizen des Sensors" machen die Amis mit ihren Fenster Klimaanlagen um sich daraus einen Kühlraum zu basteln, einfach mal "Coolbot" bei Youtube suchen.

Ihr könnt euch das Leben auch einfacher machen.

Einen WLAN Schalter mit Temperatursensor nehmen um die Mindesttemperatur auszuregeln und wenn genügend Strom da ist wird per Skript, Szene oder elektrisch einfach umgeschaltet, so dass das Kühlgerät wieder normal laufen kann um mit dem internen Thermostat (das auf max gestellt ist) zu regeln.

Hab auf der ersten Seite aufgelistet:

Tasmota Steckdose die Spannung mißt im "Aus" Zustand:

ESP32-C3FH4 rev.4 genannt bei Information im Tasmota Menü

Könnten diese, die mit dieser Nummer bei Amazon zu finden sind sein.

ASIN: B0CHML3GZ3

Befehl zum Einschalten bei höherer Spannung:

(Kann auch modifiziert werden um an einer Steckdose zu messen und andere zu schalten!)

Die Netzspannung als Auslöser zu nehmen, um irgendwas zu schalten, halte ich nicht für einen zielführenden Weg. Da bist du voll abhängig von externen Schwankungen.

In einem intakten niederohmigen Netz wirst du durch deine 800W Balkonkraftwerkeinspeisung eine kaum messbare Erhöhung haben. Jedenfalls nicht so, dass du damit sicher detektieren kannst.

1 „Gefällt mir“

@win Gibt es so ein Tasmota-Teil vielleicht auch mit Stromsensor? Oder ein Shelly? Sobald das BKW über den MWR Strom produziert könnte man daraus ja ein Signal ableiten und den Kühler mit dem passenden Programm laufen lassen. Die ganze Beheizerei des internen Thermostat würde ich nicht machen. Eher auf invasiv gehen und neben dem Schließer des internen Thermostaten einfach noch eine Schalteinrichtung (Relais....) parallel anschließen, die dann von der automatisierten Steuerung ausgelöst wird.

Das böte den Vorteil, dass der interne Thermostat funktionsfähig bleibt und zu große Schwankungen in der Nacht abfängt, natürlich auf Kosten der Ersparnis durch den Eigenverbrauch.

Habe ich nun tagsüber Strom wie jeck über, so steuere ich das parallel angeschlossene Relais an, nur ein Beispiel, und lasse den Tiefkühler auf minus 25° runterkühlen. Jetzt wird es dunkel, das Relais öffnet, der interne Thermostat ist wieder Herrscher über den Kühler und selbiger zehrt zunächst mal seine Temperaturreserve auf. Reicht diese nicht über die Nacht, dann springt der Kühler wieder mit Netzbezug an und verhindert ein "Antauen", wobei das bei -15°C sicher nicht zu erwarten ist, aber auf die Haltbarkeit mag die Schwankung nach oben ja dennoch eine Auswirkung haben.

Setzt natürlich voraus, dass man an den Thermostaten tatsächlich dran kommt.

PS:

Was ist das für ein Logger?

Shelly sollte da problemlos über Stromaufnahmedetektierung schalten können.

Elitech RC-5. Die Teile sind gut und günstig. Werden in riesen Stückzahlen produziert, weil die im professionellen Umfeld vielfach eingesetzt werden zur Kühlkettenüberwachung.

Gibts auch mit externem Sensor heißt dann RC-5+

1 „Gefällt mir“

Da hast du wahrscheinlich recht.

Ich schalte mal die Tage bei "Sonne" den Balkon WR an und aus und gucke mit dem Tasmota Stecker wie stark der Unterschied an den Steckdosen am gleichen Strang ist.

Nachtrag: Dann bräuchte man am besten einen OpenDTU, aber das haben ja nicht alle und kostet auch wieder was wenn mans kauft. Da kann man dann aber zumindest die Einspeisung genau ablesen. Wieviel im Haus übrig wäre braucht dann wiederum "nur"einen Lesekopf am Zähler.

Du kannst doch mit fast jedem Shelly die Einspeiseleistung des WR erfassen und danach auch schalten. Shellys gibts unter 15 Euro, z.B. pm mini

1 „Gefällt mir“

Also ich habe nachts tatächlich keinen Solarstrom für Kühlgeräte.

Der eine oder andere in unserer Gesellschaft wird noch auf die harte Tour lernen müssen, dass der vorherrschende Flatrategedanke auf Dauer (zu aktuellen Preisen) nicht funktionieren wird.

Deshalb finde ich es auch sehr gut, wenn sich Menschen darüber Gedanken machen, Ressourcen dann zu nutzen, wenn sie verfügbar sind. Den konkreten Fall habe ich mir auch schon überlegt aber aus zwei Hauptgründen wieder verworfen:

  1. Fragliches Kosten/Nutzen/Risiko Verhältnis

In einer ersten Einordnung würde ich mal 5°K Temperaturpuffer (-24°C tagsüber überhöht, -18°C als Zieltemperatur) und 30kg Wasser als Speichermasse ansetzen, das sind gerade mal ca. 150Wh, wovon ein paar Wh auch nachts für die Zusatzelektronik draufgehen. Wirkungsgrad tagsüber ist erst mal egal, da Überschuss. Die Zusatzkühlung erhöht aber auch die Temperatur im Aufstellraum - höhere Temperatur macht den Wirkungsgrad aber noch schlechter (Differenztemperatur der Wärmepumpe), auch abhängig von der Bauart. Manche Geräte geben die Wärme über die Blechwände ab, manche haben auf der Rückseite Wärmetauscher. Das Kühlgerät muss die Wärme an die Umgebung loswerden, die tendenziell tagsüber wärmere Außenseite des Kühlgeräts sorgt für mehr Wärmeeintrag in das Innere.

Die nichtinvasive Variante finde ich prinzipiell gut, klappt aber m.E. nur bei älteren Geräten. Unsere neue Kühl- Gefrierkombi hat zumindest zwei getrennte Einstellungen für Kühlung und Tiefkühlung, das dürften also mindestens zwei Temperatursensoren sein, bei denen ich keine Ahnung habe, wo sie sitzen. Ich kannte jemand aus der Kühlgeräteentwicklung bei Liebherr, der hat (vor vielen Jahren) von mehreren Sensoren für die verschiedenen Kühlzonen gesprochen (aufgrund derer dann eben z.B. für NoFrost auch Heizungen eingeschaltet werden). Elektronik ist eben inzwischen oft billiger als die mechanischen Temperaturschalter. Dazu kommt die praktische Frage: Was und wo montieren und wie mit Energie versorgen? Die meiste Elektronik kommt mit der hohen Luftfeuchtigkeit (sollten nahezu 100%rF sein) auf Dauer nicht wirklich klar. Batterien? Drähte durch die Dichtung(en)?

Das ganze mit dem Risiko, dass die Lebensmittel durch die ständigen Temperaturschwankungen schneller verderben, sowohl im Kühl- als auch im Gefrierbereich. Da muss ich solartester leider Recht geben.

Nichtsdestotrotz fände ich das Wissen über das Verhalten schon interessant, d.h. wieviel könnte man (nachts) sparen? Dabei gibt es so viele Faktoren, dass man es vermutlich am besten individuell testet: Tagsüber von minimaler auf maximaler Stufe kühlen (wie lange dauert es überhaupt= wie lange könnte man Überschuss nutzen, läuft der Kompresser dauerhaft oder weiterhin zyklisch, wie hoch ist der Verbrauch), nachts aus (wie lange hält die eingespeicherte Kühlenergie überhaupt). Am besten mit Logger zumindest für Kühl- und Gefrierbereich um festzustellen ob man irgendwo in kritische Bereiche kommt. Ggf. wiederholen bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen. Bei Lesen dieses Threads ist mir aufgefallen, dass ich eigentlich unser neues Gerät im Sommer messen wollte, um mit dem Winter zu vergleichen.

  1. Erfassung/Verfügbarkeit von Überschuss

Aus meiner Sicht geht das nur mit einem Zähler, die Einspeiseleistung kann nur ein Indikator sein. Bei einem BKW (bedarf sinnvolle Überschussverwertung zudem einer schnell regelbaren Last. Reine Sonnentage mit planbarem Verbrauch sind nach meiner Beobachtung die Ausnahme, d.h. die erzeugte Leistung schwankt bei Wolkenzug stark und schnell. Dazu kommt schwankende Last vom Rest des Hauses (weitere Kühl- und Klimageräte, Fernseher, Computer, Takten von Haushaltsgeräten...). Die Entscheidung Überschuss ja/nein ändert sich oft quasi mit dem Messintervall. Bei großen PV-Anlagen kann man im Sommer den Überschuss durch vermutlich quasi garantieren.

Damit den Thermostat direkt zu schalten wie hier vorgeschlagen,

bedarf also weiterer Intelligenz (Mittelwertbildung, Minimum für Ein/Aus,..., wie auch immer). Die Lösung mit dem Widerstand hätte da durch die thermische Trägheit (=Integral durch Physik) einen gewissen Vorteil. In Verbindung mit weiterer Intelligenz (PWM) könnte man sogar die Höhe der "Überkühlung" steuern.

Wenn man trotzdem davon ausgeht, dass man die Überschusserkennung an die Erzeugungsleistung koppeln kann/möchte, wird das über (absolute) Spannungswerte nicht funktionieren, dazu schwankt die Netzspannung viel zu stark (Tag/Nacht, Sonne/Wind,...). Diese Schwankungen bekommt man mit einer Differenzmessung (Spannungsmessung am Zähler + Messung am WR an gleicher Phase) zwar raus, man wird aber schlichtweg nicht genau genug messen können. Laut Onlinerechner komme ich bei 35 Meter 1,5² und 800W auf ca. 1,5V Spannungsabfall, das würde grob 0,65% Messfehler für die Differenzmessung bei exakt gleichzeitiger Messung entsprechen. Wenn eine von diesen Wifi Dosen auch mit sog. Kalibrierung tatsächlich weniger als 1% hat, kann man sich glücklich schätzen. Vermutlich müsste aber eine deutlich geringere Leistung erkannt werden, was die Anforderungen an die Messgenauigkeit dementsprechend erhöhen würde.

Auch hier finde ich es unabhängig von der konkreten Anwendunginteressant, sowohl Menge als auch Verlauf (Zyklen <1min) des Überschusses bei sich selbst zu kennen, um lohnenswerte Anwendungen zu identifizieren.

Ich bitte um das Aufzeigen von Denkfehlern :slight_smile:

Das sollte mit jeder Tasmota-Dose möglich sein:

SetOption21: Energy monitoring when power is off
0 = disable (default)
1 = enable

Bei einem von den üblicherweise verwendete Chips (z.B. im Sonoff R2) funktionieren Leistungen <6W aber kaum, weil dann (glaube ich) die Pulszeit zu lange wird (der ESP zählt Impulse des energy metering chips). Hatte ich vor ein paar Jahren festgestellt und jetzt dank diesem Post erfreut festgestellt, dass es wieder Steckdosen gibt, die mit Tasmota funktionieren. Zwischenzeitlich hatten die Chinesen auf eine ESP-Alternative umgestellt, heute sind vielleicht die Kosten für Tuya-Lizenzen höher als für den geringfügig teurerern ESP.

1 „Gefällt mir“

Jedenfalls bei einem Kühlschrank, respektive bei unserem, gibt es innen an der Rückseite eine Ablaufrinne, wo sich Kondenswasser sammelt. Das wird durch eine Bohrung nach außen geleitet. das geht beim Froster leider nicht so easy.

Ein parallel zum vorhandenen Thermostat, hoffentlich ein einfacher Schließer, angeschlossener Temperaturschalter, bedarf keinerlei zusätzlicher Sensorik. Entweder ist der interne Schalter aktiv, was zusätzlich den Vorteil bietet, dass auch ohne PV-Überschuss beim Öffnen das Licht angeht, oder der zusätzliche überbrückt den vorhandenen bei PV-Überschuss.

Im einfachsten Fall sind zwei Thermostate im Froster, eines seit dessen Zusammenbau, welches ich auf die notwendige Temperatur einstelle, damit meine Vorräte nicht gammeln, z.B. -18°C. Dazu ein zweiter, den man selber einbaut und ihn auf, z.B. -25°C einstellt. Dieser zweite Thermostat schaltet nur bei vorhandenem Überschuss den Froster ein, weil nur dann dafür Spannung vorhanden ist und erzeugt so die "Nachtreserve".

@thorstenkoehler

Ok, die Ablaufrinne hatte ich vergessen. Bei unserem alten Einbaugerät hat der Schlauch in einer Wanne auf dem Kompressor (auf der durch Einbau nicht zugänglichen Rückseite) geendet. Nutzen wollte ich diesen Weg aber nicht, da er auch so schon regelmäßig verstopft war und man bräuchte ein Kabel, das dauerhaft in Wasser liegen darf, bei 6-8?mm innen wird das eine Herausforderung. Auch wenn das Risiko durch Nichtbeständigkeit bei 5V gering sein dürfte :).

Nur zum Verständnis: Der Bypass-Thermostat würde den Kompressor ODER-verknüpft einschalten, oder? Dieser hätte dann schon die im Kühlgerät erforderliche Sensorik, da sehe ich kein prinzipielles Problem sondern im Aktivieren des Zusatz-Temperaturschalters: Irgendwann vormittags ist die Überschussschwell erreicht = aktivieren. --> 5min später kommt eine Wolke vorbei = ohne Intelligenz ist der originale Thermostat aktiv und schaltet den Kompressor aus. --> 2min später ist es wieder vollsonnig = Kompressor läuft wieder.

Das meinte ich mit Intelligenz: Verhindern von so kurzen Zyklen.

Zugleich merke ich meinen Denkfehler: Wenn es mit dem orginalen Thermostat bereits kalt genug war, wird ja nur noch mehr gekühlt und das Deaktivieren des Bypasses wird nicht zum erneuten Einschalten des Kompressors führen. ==>Problem kleiner als von mir befürchtet, kommt nur vor, wenn es innerhalb der Schalthysterese des Originalthermostats passiert.

Bleibt die praktische Herausforderung, dass man entweder die Schaltspannung (d.h. Thermostatparallelschaltung) durch den Abfluss nach außen oder den (potentialgetrennten) Aktor zum (De)Aktivieren innen montieren muss.

Wie bei den zwei Thermostaten im Froster braucht man eigentlich auch mindestens einen im Kühlteil, damit es dort nicht friert.

Ähnliche Probleme hat man allerdings auch bei der Widerstandslösung, dort sind sie sogar weniger definiert. Ohne Temperaturüberwachung im Kühlteil würde das Fleisch oder Gemüse im Sommer je nach Kühlschrank wahrscheinlich gefrieren. Irgendwie ist es nie so einfach, die Originalsteuerung auszutricksen.

Manche Geräte haben einen Taster für Extra-Frost (z.B. falls man am nächsten Tag viel einfrieren will) - aber da kommt man wahrscheinlich noch schwerer ran. Also doch ein WLAN-Kühlgerät, dem man entsprechende Kommandos schicken kann.

Insgesamt könnte ich mir vorstellen, dass bei älteren Geräten die Thermostatlösung implementierbar wäre, die Lagerfähigkeit aber nicht ausreicht (wird zu schnell wieder warm), während man bei neueren Geräten noch nicht mal die Originalsensoren findet, um sie zu beheizen.

Dabei fällt mir außerdem auf - bei einem Kühlschrank mögen manche die Frage noch lächerlich finden, das Prinzip lässt sich aber auch auf größere Wärmepumpen + PV übertragen. Das habe ich schon öfter mit einem Kollegen diskutiert. Im Sommer tagsüber die Räume stärker kühlen, im Winterhalbjahr mit den Überschüssen die Fußbodenheizung höher stellen. Leider habe ich bislang weder WP oder FBH, noch eine entsprechende PV.

Da wäre dann die Idee mit Salzwasserkühlakkus noch mehr Energie beim Phasenübergang aufzunehmen/abzugeben

Angeblich: Eine gesättigte Kochsalzlösung hat einen Gefrierpunkt von −21 °C.


@exiloesi

Ich bin zum testen beim Eck des Dichtunggummis am kühlschrankrand noninvasiv mit langer 5v USB leitung in den kühlschrank gekommen.

@win

Ja, das messen der Spannungserhöhung war kaum sichtbar. Eher die PV Anlagen der Nachbarhäuser wenn die Sonne kam und ging.

Ja, wäre eine Idee, aber nimmt einem auch wieder Platz weg. Und man hat ja sowieso schon immer 1 Fach zu wenig. :blush:

1 „Gefällt mir“

Noninvasiv bedeutet nicht automatisch rückwirkungsfrei. Das Kabel muss schon sehr flach und die Dichtung (noch) weich sein, damit diese trotzdem noch ausreichend gut abdichtet. Mit Lackdraht und Klebeband u.a. zum mechanischen Schutz an einer oberen Ecke sollte es aber tatsächlich nichts nenneswertes mehr ausmachen.

Hängt ja auch davon ab, ob zwei Drähte für den Widerstand reichen, oder doch z.B. eine Schutzschaltung vor Gefrieren nötig ist. Ich finde es jedenfalls spannend, wie gut man das Verhalten mit Beheizen den Temperatursensors (ob nun mechanisch oder elektronisch) steuern kann. Das könnte auch unabhängig von Überschussstrom interessant sein.

Ich sehe wie @win die Überschusserkennung mittels Spannung als kritischen Pfad. Über eine einzelne Spannungsmessung kann es nicht funktionieren, dazu schwankt die Netzspannung zu stark. Mit einer Differenzspannungsmessung könnte man theoretisch höchstens die Einspeiseleistung erfassen wird bei vertretbarem Aufwand aber an der Praxis scheitern.

So schlimm ist das gar nicht - Wasser/Eis hat ca. 100Wh/kg, Salzwasser höchstwahrscheinlich mehr. Mit 5l hat man den Tages-Energieverbrauch eines modernen Geräts gespeichert, auch wenn Berechnung/Vergleich an Äpfel und Birnen erinnern mögen. Also wäre es eine Möglichkeit, die Lagerzeit bei Störung/Stromausfall zu verlängern.

In der Praxis müsste man vielleicht mehrere Beutel an die Ränder oder über die Schubladen legen. Ich kenne den Wärmeleitwert von Gefriergut [im Vergleich zur Kühlschrankisolierung] nicht, könnte mir aber vorstellen, dass bei mittiger Platzierung der Kern schön bei 21°C bleibt, wärend die Sachen am Rand schon fast auftauen. Zumindest unser altes Gerät hatte zumindest pro Schublade eigene Kühlschlangen.

Nächstes Mal nehme ich Meerwasser für die improvisierten Kälteakkus auf der Urlaubsrückreise.

1 „Gefällt mir“

Ja, das ist schon sehr interessant. Der 5l Salzwasserspeicher kann 500 Wh Wärme aufnehmen und ist immer noch bei -21 Grad.

Ich glaub, wir haben 5-6 Fächer. Da könnte man in jedes Fach ein 1-Liter-Beutel Salzwasser reinlegen.

Oder flache Kühlakkus, müssen aber welche sein, die z.B. bei -18 Grad ihren Phasenübergang haben.

Neben Salz würde auch Frostschutzmittel gehen.