Lednička v ostrovním systému
Občas se mě někdo zeptá, jestli nám "ty panely utáhnou televizi". Nevím proč mě ta otázka pokaždé překvapí. Proč se nezeptají na pračku, na ledničku, čerpadlo na vodu, prostě na věci, které člověku zjednodušují život? Ne, že by bez nich nešlo existovat, ale třeba taková lednička se přes léto docela hodí.
Lednička pro solární ostrovní systém není zas takový oříšek. V létě. V zimě se naštěstí dá vypnout. Pokud máte v plánu ostrovní systém dimenzovaný tak, že odpovídá spotřebě běžného rodinného domu, tzn. megalomanský v hodnotě asi tak milionu, nemusíte číst tento článek dál (možná, že tak někdy okolo Vánoc, až vám dojde šťáva se k němu vrátíte). A pro ty ostatní to píšu.
Princip klasické ledničky spočívá v pohlcování skupenského tepla. Podrobně vysvětleno zde: https://cs.wikipedia.org/wiki/Lednička . K jejímu provozu je potřeba kompresor. To v běžné domácí síti připojené na distribuční soustavu není vůbec problém. V ostrovním systému se střídačem je to ale kámen úrazu. Kompresor totiž vyžaduje velký rozběhový proud. Znamená to, že při startu kompresoru spotřebovává lednička po dobu cca jedné vteřiny výkon několikanásobně převyšující její normální provozní výkon. Uvedu příklad z vlastní praxe: Pořídili jsme si malý střídač, který měl za úkol pohánět všechny drobné nezbytnosti v době, kdy je velký střídač vypnut, tedy v noci a při nedostatku energie v baterii. Střídač má výkon 300W a kvalitní toroidní transformátor schopný krátkodobě naakumulovat energii právě pro rozběhy různých strojů. Naší malou ledničku s odběrem 40W ale nerozběhne. Nakonec jsem ji přepojil na dvou kilowattový střídač. Ten ji rozbíhá bez problémů a na display při startu ledničky svítí hodnota 1,2 kW. Pro start takovéto ledničky tedy potřebujete střídač, který má v datasheetu deklarovaný krátkodobý špičkový výkon minimálně 1,2kW, tedy asi 600W kvalitní střídač a nebo o něco silnější čínu (neberte mě doslova, i v Číně se někdy dělají kvalitní výrobky). Na závěr dodám, že některé moderní ledničky obsahují invertor, který může rozběh ledničky (jakož i celkovou spotřebu) snižovat. Dále bych neměl zatajit existenci zařízení zvaného soft starter, které dokáže rozběhovou špičku rozvolnit v čase a střídači tak rozběh usnadní. Problém může nastat po zapnutí střídače v případě, že máte lednic víc, nebo provozujete odděleně ledničku a mrazák. Rozběh obou strojů najednou je pro střídač dvojitý záběr. Dá se to řešit ručně - jeden ze spotřebičů vypnete, nebo vytáhnete ze zásuvky a spustíte až po rozběhu toho druhého. Potom už se rozběhy obou strojů s vysokou pravděpodobností nesetkají v jednom okamžiku. Dále jde řešit automaticky - nějakým zařízením (časovač) zpozdit start jedné z lednic.
Existují i ledničky na 12V, nebo 24V (pro karavany). Nevýhodou je mnohem menší výběr na trhu a o něco horší účinnost. Výhodou je, že baterie (podle typu a kapacity) bude pravděpodobně zvládat krátkodobé startovací proudy mnohem lépe, než drahý střídač.
Existují ještě další typy ledniček, jejich nevýhoda oproti kompresorovým vesměs spočívá ve výrazně horší účinnosti a tedy vyšší spotřebě. Vynechávám absorpční a adsorbční technologii - ta se používá u ledniček poháněných plynem (ačkoliv elektrické teplo by šlo využít také). Některé tyto výrobky bývají kombinované s elektrickou ledničkou a mohou tak docela dobře fungovat v ostrovním systému s kombinovaným využitím obou zdrojů, používají se v karavanech.
Za pozornost stojí technologie s Peltierovým článkem (termočlánkem). Tento článek, po přivedení stejnosměrného proudu na jedné straně pohlcuje teplo a na druhé ho vyzařuje. Na tomto principu fungují ledničky do aut, protože napětí článku je cca 3,2V a jde tak poskládat sérii čláků, která funguje na napětí startovací baterie (12V; 24V). Takovouto ledničku by bylo možné i plynule regulovat, dala by se vyrobit po domácku (po nakoupení článků) a zbytkové teplo by mohlo předehřívat teplou vodu. Bohužel nic není dokonalé - články na větší ledničku by vyšly docela draho a účinnost by byla ve srovnání s kompresorovou lednicí bídná.
Jako optimální pro provoz ledničky v malém fotovoltaickém ostrovním systému se jeví jí na zimu vypnout a udělat si lednici třeba z předsíně. Smysluplné může být i přesunout ledničku do chladnější chodby - sníží se tím její tepelné ztráty a tím i celková spotřeba. Pozor ale, každá lednička je stavěná na určitou teplotu prostor ve kterých je v provozu. Například naše lednička se automaticky vypíná, když teplota okolního vzduchu klesne pod 10°C. Znamená to, že naše lednička spadá do klimatické třídy SN. Ostatní tři klimatické třídy vyžadují ještě vyšší teplotu. Pro chladničku bez mrazáku to vlastně není problém, protože teplota pod 10°C je dostatečná aby v ledničce potraviny vydržely a když teplota vzroste zase se zapne. S mrazákem je to horší, ten holt vyteče. Existují i výrobky vhodné do chladnějších prostor, žádné klimatické třídy pro ně ale neexistují a výrobci si je označují po svém.
Jak už jsem psal, vypínáme střídač na noc. Má to několik důvodů. Střídač má svou vnitřní spotřebu i v případě, že z něj neodebíráte žádný výkon. U různých výrobků je to různé, třeba ten náš si vezme 12W, ale u nekvalitního výrobku za čtvrtinovou cenu to může být i 30W. Za 10 hodin noci to dá 120 Wh (watt hodin). K tomu je potřeba přičíst spotřebu dalších zařízení (včetně lednice), jako je nabíječka notebooku, ventilátor v našem kompostovacím záchodě apod. To celkem spotřebuje v průměru cca 80W, za zimní noc tedy třeba 800Wh, což je v našem případě asi čtvrtina baterie. Je pravda, že spotřeba některých spotřebičů se tím pouze odloží na ráno, což je třeba případ ledničky, která pak o to déle chladí aby dohnala noční ztrátu. V létě to znamená, že většinou k dochlazení využije rovnou energii ze solárních panelů a neopotřebovává baterii, v zimě je ráno ještě tma, takže ušetříme většinou jen spotřebu střídače a nějakých drobností, celkem asi 200Wh. Teplota v ledničce obvykle přes noc vystoupá ze 7°C na 10°C a ráno se zase dochladi zpět na 7°C. Pomáhá tomu když je plná a v mrazáku jsou namražené lahve s vodou, to pak mnohdy vydrží na sedmi stupních i přes noc.
Nedávno jsem slyšel o fíglu, kdy se dá využít solného roztoku v PET lahvích k udržení teploty ve vypnutém mrazáku. Roztok se namíchá tak, aby mrznul při cca -15°C (o něco více, než je v mrazáku, kde bývá -18°C). Když všechen roztok zmrzne, uvolní se značné množství energie v podobě skupenského tepla, které mrazák odvede pryč. Když dojde k black-outu, vypnutí na noc, převozu mrtvoly apod., teplota v mrazáku stoupne na -15°C a led v PET lahvích se začne rozpouštět. Pohlcuje při tom teplo z okolí, které spotřebovává na proměnu na kapalné skupenství. Teprve když slaný led rozmrzne, teplota stoupá dál. Osobně jsem to zatím nezkoušel, takže je to na vás a nebo zkušenosti předám jindy.
Na závěr bych se chtěl podělit o alternativu z permakulturní literatury. Jde o další typ chladničky či spíže. V interiéru domu je izolovaná bedna nebo skříň. Do ní je přiveden vstup chladného vzduchu z venku a nahoře komínek. Tím, jak se vzduch uvnitř bedny ohřívá teplem domu, vzniká komínový tah a vzduch "sám" proudí. Chladný vzduch vstupující do skříně se ochlazuje tím, že prochází rourou uloženou hluboko v zemi (podle informací, které mám, by délka měla být aspoň 20 m a hloubka 2 m). To zajišťuje ochlazení v létě a naopak ohřátí ledového vzduchu v zimě. Protože mám už nějakou zkušenost se zaručenými permakulturními návody a komínovým efektem, hodlám do tohoto systému zakomponovat ventilátor, komparační termostat a tah kamen. Tolik teorie. Praxe snad až přijde čas. Pokud se někdo rozhoupe realizovat takovéto zařízení dřív než já, budu mu vděčen za článek na toto téma a možnost poučit se z jeho chyb.
Komentáře, připomínky, doplnění apod. jsou vítány. Posílejte na adresu mmekota(zavináč)gmail.com, nebo na admina.