Tema: Acumular energía congelando agua

No sabía donde poner este hilo, porque trata más sobre teorías de la bomba de calor que otra cosa, pero como éste es mi sitio "natural", pues aquí lo pongo. Seguro que habrá técnicos frigoristas que me podrán ayudar.

En casa tengo una instalación FV aislada, que en los meses más calurosos del verano, puede proporcionar más de 30kWh/día soleado.
Mi consumo en esos meses puede ser de unos 20kWh/día como mucho. Me sobran 10kWh/día o algo más, y quería aprovecharlos de alguna forma para al aire acondicionado nocturno.

Los que me conocen por el foro saben lo que opino de las baterías, cuantas menos, mejor.
Así que le estoy dando vueltas a cómo poder almacenar energía por el día, para liberarla por la noche.

He leído algo sobre acumular energía congelando agua, ya que el calor latente del hielo es bastante mayor que el calor específico del agua líquida.

Mi idea es congelar agua por el día, ya que tengo mucho excedente, y utilizar el calor latente para proveer de aire acondicionado nocturno a las habitaciones. Por donde yo vivo, no es que sea imprescindible el Aire acondicionado nocturno todo el verano, pero hay varias noche veraniegas que si que se agradece, y bastante.

El tema está en inventarse algo que no valga un ojo de la cara. Puedo disponer de equipos usados de AA, de distintas potencias, además de algún que otro fancoil.
Tengo nociones suficientes para instalar fancoil o equipos de AA, pero me falta teoría.

Para empezar, (y a lo mejor, para terminar), una simple y directa pregunta...o mejor 2:
- Si introduzco el circuito evaporador de un aparato de AA dentro de un recipiente con agua, y lo pongo en marcha, ¿se llegará a congelar el agua?
- Si es así, ¿cuál será el rendimiento aprox. del equipo, una vez que empiece a congelarse el agua?

Gracias anticipadas

Para el deshielo de agua hace falta la misma energía que para calentarlo por 80 grados. Por eso ya con una pequeña cantidad de cubitos se enfría perfectamente un cubata
Son 333,5 kJ por cada kg de hielo que absorbe para el deshielo sin ni siquiera aumentar la temperatura. Con 10 kg de hielo puedes guardar más o menos 1 kWh de frío (si incluimos algo de efecto refrigerante del agua fría hasta que llegue a la temperatura de la habitación).

Lo de usar un evaporador de un AA para directamente congelar agua no creo que funcione bien, ya que el hielo va a formar una capa aislante sobre el evaporador, es un conductor bastante malo de calor.

Así para probar podrías congelar unos cubos de agua en un arcón y dejarlos en el dormitorio por la noche (pero con algún recipiente por debajo por la condensación si no quieres tener el suelo mojado). Con un simple ventilador puedes potenciar el deshielo y con ello la potencia del "aire acondicionado". Y si ves que funciona bastante bien, te podrías hacer con un buen arcón que lo usas solamente para congelar agua y lo conectas al fancoil.

Como bien dice Hlebtomane mejor congelar en cubitos el agua y después hay unos chimes ya muy antiguos pero que se siguen fabricando que enfrían las habitaciones evaporando agua, los hay que tienen bandeja para cubitos.

O a lo grande: Un arcon en la cochera, con un tubo de aluminio que cruza de par en par (laterales), un ventilador que empuja el aire, y conectar este tubo al sitio a enfriar. LLenar bolsas de plastico de la compra con agua.(en un cubo mientras se congela). y almacenar 400kg de hielo.
Otra solucion seria de colocar el intercambiador del A/A dentro del arcon.

Iniciado por mjrosg

Como bien dice Hlebtomane mejor congelar en cubitos el agua y después hay unos chimes ya muy antiguos pero que se siguen fabricando que enfrían las habitaciones evaporando agua, los hay que tienen bandeja para cubitos.

el problema de estos chismes y lo digo por esperiencia (aun hay uno por casa rodando)es que durante la noche cuando te levantas de la cama estas empapaito en agua, pues sube la humedad a mas del 90% y eso tampoco es bueno

Iniciado por Hlebtomane

Así para probar podrías congelar unos cubos de agua en un arcón y dejarlos en el dormitorio por la noche (pero con algún recipiente por debajo por la condensación si no quieres tener el suelo mojado). Con un simple ventilador puedes potenciar el deshielo y con ello la potencia del "aire acondicionado". Y si ves que funciona bastante bien, te podrías hacer con un buen arcón que lo usas solamente para congelar agua y lo conectas al fancoil.

Bueno, yo quisiera algo más funcional. Mi idea es instalar fancoil, haciendo recircular agua con una bomba, agua que se enfríe con el hielo producido durante el día.
Lo de utilizar un arcón no es mala idea, el problema es que la potencia de los arcones no es muy elevada. Tengo un pequeño arcón de unos 60 litros de capacidad, con una potencia eléctrica de 90W. Un arcón de 300 litros vendrá a tener unos 250W de potencia. Si quiero congelar unos 100 litros de agua todos los días, en unas 6 horas, necesito un equipo más potente, por lo menos de 1kW, ya que no creo que un arcón de 250W sea capaz de congelar tanta cantidad de agua.

Tengo AA de esa potencia, incluso de más. La cuestión es cómo poder aprovecharlo para producir hielo. Por eso quería saber si el evaporador de un AA es capaz de llegar a congelar agua. Incluso sin llegar a estar el serpentín del evaporador inmerso en el agua, sino dentro del mismo recipiente aislado, sin tocar el agua. Pero no se si la temperatura que puede llegar a alcanzar el evaporador es inferior a 0ºC, ni el rendimiento que puede tener el equipo trabajando a esa temperatura.

Y apañar un AC de automoción?

Pero no se si la temperatura que puede llegar a alcanzar el evaporador es inferior a 0ºC, ni el rendimiento que puede tener el equipo trabajando a esa temperatura.

Los aparatos de AC convencionales pueden enfriar el circuito primario a bajo cero, esto se puede ver en las bombas inverter que durante las noches de invierno acumula escarcha en el radiador tras el evaporador. Para que esto se de la presion en el evaporador debe de ser muy baja y la temperatura del fluido una vez refrigerado tras la condensacion debe de ser lo mas baja posible.
De todas maneras puedes conocer la temperatura exacta que puedes conseguir por medio de una sencilla prueba del equipo.

Respecto a rendimientos cabe destacar que la refrigeracion suele tener una eficiencia alta, y aunque reduzcas la temperatura del foco frio tampoco va caer demasiado.

Un saludo

Lo suyo sería tener algo a 48 V para no tenga que trabajar el inversor.

Photon, si los AC de automoción van acoplados directamente al motor (no llevan compresor eléctrico). Hmm, pues ahora que lo pienso, con un motor de 48 V y el AC acoplado al motor lo tendrías solucionado...

Sería una ventaja coger potencia directa de baterías, tendría más rendimiento.
Pero claro, ¿Dónde está ese motor de 48V, y de una potencia de 1-2 kW?

Me gusta ir a lo práctico. Con un arcón lo tendría casi todo hecho, a falta del depósito estanco para el agua. El problema sigue siendo la potencia de los arcones.
He estado viendo arcones domésticos. Los de 300litros tienen un moto-compresor de 200-250W, y son capaces de enfría SÓLO 15 kg/24 horas. Con eso no tengo ni para empezar. Necesito un poder de congelación de 300-400kg/24 horas, porque necesito aprovechar las horas centrales del día, donde la potencia excedente de la que dispongo puede llegar a ser de 2kW, incluso hay momentos en los que más. Desde las 12:00 hasta las 16:00 puedo disponer de 5kW para todo. Ponle que necesite 2-3kW para la casa, el resto sería para "fabricar" hielo.
Por eso decía lo del AA, pues hay equipos domésticos que tienen potencias del orden de 1,5-2kW.

Vamos a ver:
capacidad de congelacion: 15kgs/24h.
Eso es la capacidad que tiene tu arcon, para congelar un choto de 15kg (desde temperatura ambiente 20°) hasta -30°.(15kgs x-50°)
Se supone que para eso tienes que posicionar el congelador en ''""congelar""
Luego para la conservacion, esta a -18°.
Tu necesidad es diferente:
necesitas "cubitos" que fluctuan entre -18° y -1.(para que no se descongelen). Al empezar, para llenar tu congelador hasta sus 300 litros.

Dispones de 4 horas de sol (sobrante) a 250w/hora del grupo, puedes gastar 1kw/dia en cubitos.
O si alargas las horas 'de cubitos", por la mañana (aunque de baterias), entre las 12 y las 16h, tus baterias se recargan.(como sigue sobrando kw).
Yo pondria el arcon en ""congelacion"" siempre. Con un dispositivo que lo conecta por ejemplo de la 10 a las 17.(1,75kw)
Una vez que tienes tus 300 litros de agua congelada, aunque sea a -10°, iran poco a poco a los -30°.
No he hecho estudios de "frigorista", pero cuando alcanzas 300litros à -30°, creo que tienes una buena autonomia.......
Yo me creo que eso es como las baterias, mas autonomia, mas plomo. Aqui, mas autonomie mas litros de agua, (y mas °a bajo zero).
Para los envases, un simple plastico de las compras, que pones en un "molde" para mentener la aqua mientras esta liquida.
puede ser un cubo de plastico (de la fregona). Congelado, le das la vuelta, se despega, y un cubito de 10 litros....
Tambien puedes emplear carafas de 5litros o botella de coca cola, agua aceite, lo que sea.

Carlos, creo que no te entienden... lo que quiere decir Carlos es que en verano casi le sobra 1Kw cada hora de sol y de nada le sirve tener un arcón de 250W porque a él lo que le interesa, es gastar cada hora el Kw que le sobra.
A mí se me ocurre comprar de segundamano esa maquina de los bares que fabrica cubitos (una guapa) y un arcón grande donde guardarlos, con un serpentin dentro por el que se hará circular el agua de los fancoils.
Durante las horas de sol se hacen funcionar, y luego se paran hasta el día siguiente y así día tras día.

BRIKO y ROSMARI51, tenéis razón en todo, y gracias por las respuestas.

Pero se os olvida el detalle principal, me explico:
- Si necesito AA todas las noches, tendré que fabricar la suficiente cantidad de hielo todos los días.

- Si dispongo de ¡¡¡300 kg!!! de hielo en un arcón, sin haber hecho muchos cálculos, podría tener para 3-4 días de AA nocturno. Pero una vez que se pasen los 4 días, tendría que volver a fabricar hielo, justo el que necesito para cubrir las necesidades de AA nocturno. Es decir, si necesito 100kg de hielo cada noche, tendré que fabricar 100kg de hielo cada día, y todos los días. Para poder fabricar 100kg de hielo al día, y en 4-6 horas, no me queda otra que tener un arcón lo suficientemente potente. Si el de 250W puede hacer 4 kg de hielo en 6 horas, por regla de tres, necesito un arcón de 6kW de potencia.
Vale, a lo mejor me he pasado de frenada, pues he visto arcones de 250W que pueden hacer 24kg/24 horas, pero a -30ºC. A mi me sería suficiente con congelar a -5ºC, por lo que la capacidad de congelación será algo mayor. O sea, que a lo mejor con un arcón de 2kW de potencia tendría suficiente, no lo se, son cálculos hechos de cabeza y a bote pronto. Y 2kW de potencia si que puedo disponer durante 4-6 horas al día, si sale soleado, como viene a ser los días de Julio-Agosto.

- BRIKO, como bien dices, es algo semejante a una baterías en un sistema FV. Pero si necesitas consumir 5kWh eléctricos todos los días, como mínimo, tendré que generar otros 5kWh/día, porque sino, al final la batería se agota y me quedo a oscuras.



Ya voy haciendo algún boceto de la idea. La idea es hacer un recipiente de madera, calorifugarlo interiormente con paneles aislantes. Meter un recipiente de plástico, o mejor de goma, de unos 100litros de capacidad, estanco para que no se salga el agua.
Meter dentro de ese recipiente el evaporador de una AA de 2kW que tengo. Meter también un serpentín, o bien hacerlo yo, de cobre, que no es muy complicado. O bien meter un serpentín ya hecho, de un fancoil. Este serpentín sería por el que circula el agua hasta el/los fancoils de las habitaciones, con una pequeña bomba que también tengo. Todo ello quedaría "incrustado" en el hielo.
El agua tendría que tener mezcla de anticongelante o glicol, para que dicha agua no se llegue a congelar, porque sino no podría haber circulación cuando pusiera la bomba en marcha. Esa mezcla podría aguantar hasta 10 o 15ºC bajo cero sin llegar a congelarse, temperatura a la que nunca debería llegar el tocho de hielo.
El compresor de AA controlado con un reloj + fotocélula + termostato con sonda en el hielo, de tal forma que sólo se ponga en marcha cuando hace sol, a una determinada hora y mientras la temperatura del hielo/agua sea superior a -5ºC.

Mejor una imagen, aunque sea tosca.

Creo Carlos que no has pillado mi idea, las maquinas de fabricar cubitos, las hay de muchas potencias desde pocos watios a incluso más de 1000 y son capaces de fabricar un montón de hielo en 5 o 6 horas, luego lo hechas al arcón y a mantenerlo. La maquina fabrica los cubitos durante las horas de sol, y el arcón solo los mantiene.

He visto máquinas de hacer cubitos de hielo, de segunda mano. La que más se acerca a lo que yo quiero, 400kg/24horas, vale un pastón, 1400 euretes. Y además me haría falta un arcón de, por lo menos, 300 litros de capacidad, otros 300 euretes...bufff, no. Mi idea es no invertir tanto. Mi idea es algo más "artesano" y, sobre todo funcional. Si tengo que estar pendiente de sacar cubitos de una máquina, meterlos en el arcón, de controlar todo el sistema...y el espacio que me va a ocupar no va a ser pequeño. Dispongo de una pequeña terraza donde quiero instalar todo el sistema, pero tantas cosas no me van a caber.

Y otra cosa importante. La idea "teórica" no es mantener el hielo y utilizar su "frío". La idea es utilizar el calor latente del hielo, y para eso se tiene que fundir y congelar todos los días, para que el volumen de agua/hielo a utilizar sea "pequeño".
El calor específico del hielo es la mitad que el del agua líquida, por lo que necesitaría 160 veces más volumen de hielo u 80 veces más volumen de agua, para conseguir una capacidad de almacenamiento igual que si utilizo el calor latente del hielo.
Es decir, que si con 100kg de hielo me apaño, necesitaría 8000 litros de agua o bien, 16000 kg de hielo, por cada grado de temperatura.
Suponiendo que bajase la temperatura del agua desde 15ºC hasta 5ºC, necesitaría 800 litros de agua.
Y si fuese hielo que no se derritiese, pero variase la temperatura desde -4ºC hasta -20ºC, necesitaría 1000kg de hielo.

Una posible solucion podria ser fabricar un deposito y aislarlo, o bien usar un arcon congelador, llenarlo quizas de anticongelante y poner un serpentin que valla a los fancoils. Por otra parte, buscar compresores y evaporadores que tambien enfrien el glicol, para aprobechar la potencia. Pero no se, parece que es el tipico caso que cuesta mas el collar que el perro. Saludos

Sí, es la solución en la que ya estoy meditando.

El problema de esta historia, más que generar hielo, es acumular ese hielo. La conductividad térmica del hielo es muy baja, por lo que una vez congelada la primera capa de hielo, es muy difícil transmitir la energía frigorífica al resto del hielo. No se si me explico.
Tendría que haber muchas pequeñas unidades de hielo(tipo cubitos) para que fuese posible.
Con lo del anticongelante como vehículo caloportador, se podría hacer. Ahora el problema es que un equipo de AA no es capaz de llegar a la temperatura necesaria (unos -5ºC). Incluso si llegase, el rendimiento sería muy bajo.

Lo del coste...bueno, estamos hablando de aprovechar equipos de desguace, sin apenas coste, y de una fabricación "artesanal".

Se me acaba de ocurrir una idea, puedes buscar en desguaces grupos de cerveza. El funcionamiento que tienen en justo lo que necesitas, van creando un bloque de hielo a su alrrededor y luego por la noche pasas agua por el serpentin y extraes el frio. El serpenti que tiene tiene poca seccion, pero puedes bombear el agua directamente si serpentia a su interior, al aportar agua mas caliente, se ira desaciendo el bloque de hielo, pero bueno. Lo que pasa es que si quieres aprobechar el kw, seguro que igual necesitas mas de 1. Con respecto al post anterior yo me referia enfriar el glicol con el mismo compresor del arcon congelador.

Entiendo lo que dices. Sería una cosa igual que lo de la cerveza. Pero si no pones serpentín, al final se mezcla el agua con el hielo y tienes el mismo problema.

Pero ya digo que sería similar. ¿sabes que potencia eléctrica de compresor pueden tener esos grupos de la cerveza?

Lo del arcón, el tema es que los arcones domésticos tiene potencias de 100-300W, y eso es muy poco. Por lo menos hace falta 2kW.

No es mas facil tener el Aire Acondicionado prendido a 16º en las horas de mucho sol y por la noche ya lo tienes fresco y te ahorras mil chingaderas?

Saludos

Es más fácil, pero no funciona. Primero, porque gastaría energía sin necesidad. Segundo, dentro de casa estaría con unos mocos de palmo. Y tercero, si apago al aire a las 7 de la tarde, te aseguro que a las 12 de la noche volvería a tener calor.
Mi casa no es una nevera, tiene fugas de energía, como todas las casas.

Muy interesante el tema Carlos!
sigue posteando los avances, por favor!

La teoría funciona. Ahora falta encontrar el material necesario a "bajo precio" y ponerse manos a la obra.

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Estuve haciendo pruebas con un equipo de aire acondicionado Carrier que tengo instalado en casa. El equipo es de una potencia eléctrica de 1300W y una potencia frigorífica de 3200 frigorías.
Lo que hice, en el split interior, fue desconectar el ventilador y separar las 2 sondas que lleva, la de temperatura ambiente y la de temperatura del evaporador (que está "pegada" en el mismo tubo de cobre por donde circula el gas refrigerante). Con eso conseguí que el compresor no parara y que el evaporador se enfriara lo máximo posible.
Después de algún que otro minuto empezó a formarse escarcha y se puso frío de c.....s. Vamos, que como te descuidaras se te quedaban pegados los dedos. Le puse un termómetro y marcaba -2ºC y bajando.
Y claro, empecé a echarle agua al evaporador poco a poco. Y poco a poco se fue formando un pegote de hielo de la leche. Al final se quedó todo el evaporador hecho un bloque de hielo. Y porque no seguí tirando agua, porque toda la que echaba se congelaba.Llegué a medir -6ºC.

O sea, que en principio parece que ese equipo en particular si llega a congelar el agua. Pero claro, ¿con que rendimiento?
El compresor en la unidad exterior seguía consumiendo los 1300W o quizá un poco menos, pero no tiraba aire caliente, señal de que el rendimiento era muy bajo.
También es verdad que al formarse un bloque de hielo en el evaporador, poca potencia frigorífica podía entregar.

Seguiré contando.

Vamos a ver hereje, y porque no te planteas forrar el exterior con ladrillos de hormigón celular, ya sea atornillándolos o pegándolos con silicona-pegamento.
Fíjate que te digo por fuera, pues doy por supuesto que si intentases hacerlo por dentro........... tu legítima te fusilaba al amanecer antes de la salida del sol.
Para este material no se necesitan herramientas especializadas, con una taladradora, un serrucho de carpintero, un flexómetro y un lápiz se puede hacer.

¿Forrar toda la fachada de la casa???
Creo que estas de broma...

Aún así haría falta el AA.
La fachada es de 12cm de ladrillo caravista+4cm de porexpan+ladrillo de 7cm+enlucido yeso. Las ventanas aluminio básico con climalit. Techo de fojado+porexpan+ teja inclinada. Vamos, lo "normal" de hace 20 años.

La cuestión es tener AA nocturno sin meter más batería.