Een slimme diepvries. Wát een idee!

Geldsnor!

Eerder deze week blogte ik over mijn oranje lampje…De “snel-invriesfunctie” van mijn diepvries bleek al onbepaalde tijd aan te staan. Dat betekent dat mijn diepvries mogelijk al geruime tijd veel te koud was.

Op dit artikel kwam een interessante reactie, van iemand die op zoek was naar een slimme diepvries. Immers, met een diepvries kun je “spelen” met de temperatuur. Het is niet slechter voor je spulletjes in de diepvries om ze te bewaren bij -27 (het koudste wat mijn diepvries wordt) dan bij -18 voor zover ik na kan gaan.

In potentie leent een diepvries zich daarmee heel prima voor het “bufferen” van energie. En omdat iedereen een diepvries heeft (al zijn er vast uitzonderingen), kan dit in potentie best veel opleveren. Laten we even wat cijfertjes in duiken!

Het verbruik van de diepvries met de snel-invries-stand

Uiteraard heb ik de proef op de som genomen, door te kijken wat het verbruik is van de diepvries als de “turbo” aan staat. Het vermogen schoot omhoog met 50W. Omdat ik dit deed op het “rustigste” moment in mijn huishouden is dit zeer waarschijnlijk volledig toe te schrijven aan deze turbo-stand. Voor de zekerheid heb ik het een aantal keer herhaald, en de 50W bleef overeind staan.

Met andere woorden: op een volledige dag is dit 1.2kwh. 438kWh per jaar éxtra. Dat is best fors.

Hoeveel kun je daarmee invriezen?

Hier wordt het wat ingewikkelder en ik hoop dat ik geen al te grote fouten maak. Eerst moet er even iets uitgelegd worden:

Vermogen wordt gemeten in Watt. Dit is de eenheid voor Joule per seconde. De diepvries verbruikt dus 50 Joule per seconde. Omdat een uur bestaat uit 3600 secondes (60 minuten * 60 seconden), is dit verbruik 180.000 joule per uur. Om het makkelijk te maken: 180 kilojoule (kJ).

Dan het volgende: bevriezen is géén eenvoudig concept. Het is een fase-verandering. En zoals iedereen die ooit met fase-veranderingen te maken heeft, gaat dit gepaard met véél energie. Anders gezegd: water gedraagt zich volledig anders in bevroren toestand ten opzichte van vloeibare en gasvormige toestand. En niet alleen op het gebied van de vluchtigheid – ook qua energie-inhoud.

Water neemt per gram ongeveer 4,19 joule energie op om 1 graad warmer te worden. Andersom heb je evenveel energie nodig om het zo ver af te laten koelen. Maar, zodra het 0-punt bereikt wordt, veranderd dit! Om het water te laten bevriezen vanaf 0 graden heb je 334J nodig per gram water nodig (hierdoor zijn ijsblokjes zó efficiënt in het laten koelen van je drankje!)

Daarna is het getransformeerd in ijs. En is de warmtecapaciteit opeens nog maar 2,2: om ijs 1 graad kouder te laten worden moet je dus 2,2 joule warmte onttrekken.

Ingewikkeld tot zover? Nee? Mooi! Want nu krijgen we nog het verschil tussen thermisch vermogen en elektrisch vermogen

Thermisch vermogen & elektrisch vermogen

Zoals eerder gesteld bedraagt het verhoogde verbruik 50W. Dat is het “elektrisch vermogen”. Zoveel elektriciteit wordt er opgenomen door de vriezer. Maar, een vriezer is simpelweg een warmtepomp. Deze heeft een bepaalde “efficiency” die bij warmtepompen COP wordt genoemd: de Coeffecient of Performance.

Een warmtepomp werkt met een vloeistof die zelf een fase-verandering ondergaat. De pomp zorgt niet voor de afkoeling zelf, maar voor het comprimeren van het gas in een vloeistof, die vervolgens warmte opneemt en naar buitenstroomt. Daar wordt deze warmte aan de achterkant van het apparaat afgegeven en door de pomp weer gecomprimeerd. Met 50W elektrisch vermogen wordt er wel 200W thermisch vermogen onttrokken.

Terug naar de invries-hoeveelheden

Met behulp van bovenstaande informatie kun je narekenen dat het 457,4 Joule energie kost om één gram water af te koelen van 20 graden celsius tot -18 celsius.
Immers: van 20 = 20* 4,19. Bevriezen kost 334 J. En vervolgens van 0 naar -18 = 18*2,2. Maakt samen 457,4 Joule.
Om dit met 1 liter water te doen is eenvoudig: plak overal een “k” voor en je bent klaar (een liter water is immers 1000 gram).

We weten ook dat 50 watt hetzelfde is als 50 joule per seconde. En dat de “COP” 4 is. Het thermisch vermogen is dus 200 joule per seconde. In slechts 2,29 seconde zal 1 gram water volledig afgekoeld zijn tot -18C. Echter, voor één liter water duurt dit 1000 keer zo lang: 2287 seconden. Iets meer dan 38 minuten.

Om deze zelfde hoeveelheid in te vriezen tot -27 duurt slechts iets langer. De zogenaamde “delta T”, het temperatuurverschil, is slechts 9 graden en kost (omdat het ijs is) slechts 20 joule extra.

Dit is de maximale buffercapaciteit.

De maximale buffercapaciteit

Zoals gezegd is de maximale buffercapaciteit slechts het verschil tussen de standaard -18 en de extra koude -27 celsius. 20 kJ per kilogram ijs.

Maar hoeveel ijs zit er in de diepvries? Laten we uitgaan van 30 kilogram. Dit klinkt misschien als weinig, maar bedenk dan dit dit meer dan 50 broden zijn (niet al het gewicht is “water”-equivalent).

Met 30kg ijs kunnen we 600 kJ bufferen. En helaas: dat is slechts 167Wh, of 0,167kWh. Met dezelfde COP van 4 is dit minder dan één uur “werk” voor de pomp.

Dit lijkt wellicht weinig. En op individueel niveau is dit ook weinig. Met 8 miljoen huishoudens is dit 1.336.000kWh. 1336MWh ofwel 1,34 GWh: net iets meer dan een half procent van de hoeveelheid groene energie op een goede dag.

Then again: het idee is aantrekkelijk. Want ook al klinkt een half procent niet als heel veel: het voorkomt het inzetten van de diepvries op momenten dat de stroom schaarser is (en dus vervuilender). Namelijk in de avond. Pas in de nacht (of zelfs de volgende ochtend) zou de diepvries weer in werking treden.

Als je hiermee teruglevering kunt voorkomen (van je zonnepanelen) of kunt profiteren van lage tarieven door het vermijden van de hoge tarieven kan de besparing toch oplopen tot een goede 20 EUR per jaar.

Toegegeven: dat is véél te weinig om het “werkbaar” te maken. Maar als iemand een stukje elektronica in elkaar kan zetten wat minder dan 100 EUR kost, dan is de terugverdientijd een jaartje of 5. Het enige wat je nodig hebt is een temperatuursensor in de diepvries, gekoppeld aan je stopcontact waarmee de vriezer automatisch inschakelt bij een te hoge temperatuur.

Een iets slimmer apparaat zou 2 standen hebben en in de nacht of op dure momenten de vriezer op het meest gunstige niveau houden en op goedkopere momenten maximaal laten koelen.

Noot: in de praktijk zal het meer energie kosten om te koelen tot -27C, omdat het temperatuurverschil groter wordt en er dus meer “lekkage” is, wat ook weer “gekoeld” moet worden.

Snor

De Geldsnor, kortweg "De Snor", is een blogger die zich ergens in het midden van zijn 30-ers bevindt. Getrouwd, meerdere kinderen, werkzaam in een boven-modale functie ontdekte hij in oktober van 2019 Het Begrip: Mr. Money Mustache. Nadat hij ALLES gelezen heeft wat MMM gepost heeft, kwam het idee om zelf te bloggen: wat is er in Nederland bereikbaar, in hoeverre wijkt onze positie af van de Amerikaanse mogelijkheden? En wat schetste zijn verbazing: ondanks het feit dat MMM een begrip is, een legende, 1 van de Grote Grondleggers van FIRE, was de website "Geldsnor.nl" nog beschikbaar. Deze naam is een geuzentitel, een eerbetoon zo u blieft.

9 gedachten over “Een slimme diepvries. Wát een idee!”

  1. Basic home automation stuff dus. Klein servertje (Raspberry Pi / Odroid ofzo) en wat zigbee-spul (dongle, thermometer, smartplug) en je bent in business. Als je de basics al hebt kost het nog geen 20eu.

    Je maakt er op deze manier wel een aan/uit scenario van. Ik weet niet of koelkasten tegenwoordig zelf al wat slimmer dan dat zijn. Of ze bijvoorbeeld ook op halve kracht kunnen koelen.

    Home automation is sowieso ideaal om comfort en energieverbruik te optimaliseren. Voorbeeld: hier gaan de rolluiken omlaag als de zonnepanelen meer dan ‘drempelwaarde’ opwekken (dan is het dus blijkbaar erg zonnig), maar alleen als de binnentemperatuur boven de 21 graden is. Is het kouder dan wil ik liever de warmte bufferen.

  2. Je geeft het zelf al aan op het einde. Het temperatuurverschil wordt ook groter met de omgeving waardoor ook weer meer koelcapaciteit nodig is om het op die temperatuur te houden gedurende de periode dat je dit wilt aanhouden.

    De vraag is dan ook hoe lang de vriezer er over doet om tot die temperatuur te komen en te houden gedurende periode dat je de “turbo” stand aan wilt hebben staan. En hoe vaak deze aan moet springen om het op die temperatuur te houden. Die 50W is natuurlijk niet volcontinue.

    Maar om te bufferen, in de nacht, en daarmee je overschot te compenseren tot de zon weer gaat schijnen vind ik eigenlijk wel een grappig iets en nog niet eens zo gek bedacht en er zal vat wel iemand zijn die dit allang inderdaad via home automation heeft draaien. Niet alleen dit, maar ook het opladen van de apparatuur, wasmachine/droger, warmwater buffer vat, etc etc etc

    Leuke dingen om lekker te automatiseren.

    1. Daar heb ik dan helaas weer geen kaas van gegeten. Software besteed ik uit 🙂 en ik heb dan ook vrijwel geen home automation in huis. Het enige wat nog een beetje slim is, is de laadpaal. Maar zelfs dat is op tijd begrenst en niet op solar input bijvoorbeeld. Toen ik deze laadpaal kocht was de slimmere laadpaal die dit wél kan nog niet beschikbaar.

  3. Interessant artikel, maar kan het niet simpeler, gewoon alleen overdag koelen, een tijdklok hebben we allemaal.
    Zeg in de periode van maart tot oktober, laat je hem overdag koelen tot -27 (ervan uitgaan dat je dan met de zonnepanelen kan voorzien van elektriciteit)(van 10-14) grootste kans op zon) en dan in de nacht warmt hij weer op.
    Is dit haalbaar?

    1. De ingewikkelder constructie is mi. noodzakelijk: als de temperatuur boven de drempelwaarde van -18 komt moet deze opnieuw aanslaan. Dit om de houdbaarheid te garanderen. Op zich zal het bevroren blijven overdag, maar 4 uur lang koelen tot -27 is denk ik niet voldoende om het koud genoeg te houden.
      Overigens ook in de winter heb ik regelmatig voldoende stroom doorgaans om dit te doen, maar niet iedereen heeft 32 panelen op zijn dak liggen 🙂

  4. Bedankt dat je mij er op wijst dat een diepvries een grote energieslurper is en dus geldverspilling voor mij. De keuken van mijn huidige huurhuis heeft een koelkast zonder vriesdeel. Heb ik weinig tot geen last van, maar een vriezertje staat op de lijst. In de praktijk doe ik het prima zonder (als alleenstaande). Ik eet al minder vaak en die vriezer is dan vooral bedoeld om vlees in te vriezen. Dan maar vaker naar de slager aan de overkant… Klinkt als weer een apparaat dat ik overbodig vind. Toevoeging aan het rijtje TV en vaatwasser. Zo bespaar je energie en tijd, in het geval van de TV.

    1. Ik kan alleen maar zeggen: goed bezig. Als het hier in de planning paste had ik m ook niet nodig. Helaas maken drie kinderen het daarvoor net iets te onhandig. Zonder kan anders prima. En afwassen is nauwelijks werk, zeker alleen!

Reacties zijn gesloten.