Peukert, SoC y eficiencia de carga ??

Baterías de plomo para aplicaciones solares.
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Corazon_de_perro
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Re: Peukert, SoC y eficiencia de carga ??

#21

Mensaje por Corazon_de_perro »

Homo_non_sapiens escribió: 02 Jun 2021, 16:02
Gabriel_2018 escribió: 02 Jun 2021, 15:20Pero vamos, yo diría que lo correcto sería usar:
(Tensión de carga forzada - Tensión de carga de proceso reversible)*I carga * t
No sé cual es la tensión de carga forzada ni la de proceso reversible. Pero si nos orientamos en la fase bulk, empieza a ~50V y nunca supera la tensión de absorción, ~59V. Siendo "generosos", podemos suponer que toda la carga sea a 59V y que la "tensión de proceso reversible" sea 52V (supongo que por allí anda). Entonces tenemos una diferencia de 7V. Suponiendo una carga forzada de 80A durante 2 horas a 59V (160Ah o 9.44kWh), obtendríamos
Q = 7V x 80A x 2h = 1120Wh = 1.12kWh, que es el 12% de los 9.44kWh que han entrado en batería

Creo que he exagerado bastante - pero te refieres a un cálculo como el que he hecho, Gabriel ?

Me doy cuenta de que tu fórmula se reduce simplemente a que las pérdidas en tanto por ciento son (diferencia de tensión) / (tensión de carga forzada)
Si somos un poco menos extremistas y suponemos (diferencia de tensión) = 5V y (tensión de carga forzada) = 57V, obtenemos 9% de pérdidas

Otra vez el resultado es parecido: Una eficiencia energética de carga alta en bulk (~0.90) y baja en absorción (~0.50)
La de carga forzada es la tensión de batería durante la carga. La de proceso reversible sería aquella en la que la carga sería infinitamente lenta, vamos la tension en abierto.
Esto es mucho más preciso que usar la resistencia interna, porque ésta es muy variable durante el proceso de carga.
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Re: Peukert, SoC y eficiencia de carga ??

#22

Mensaje por Homo_non_sapiens »

Gabriel_2018 escribió: 02 Jun 2021, 17:06La de carga forzada es la tensión de batería durante la carga. La de proceso reversible sería aquella en la que la carga sería infinitamente lenta, vamos la tension en abierto.
Esto es mucho más preciso que usar la resistencia interna, porque ésta es muy variable durante el proceso de carga.
Muy bien, me convence lo que dices. Tampoco me gusta el concepto de la "resistencia interna", por ser tan variable

Pues había interpretado bien los conceptos de "carga forzada" y "carga de proceso reversible"
Hagamos un cálculo con números de la vida real: V(carga forzada)=56V, V(carga reversible)=49V, I=50A, t=2h
Entonces las pérdidas por calor resultan ser 7/56 = 12.5% ... Lo mismo que ya hemos obtenido varias veces: La electrólisis domina

Personalmente más bien tengo V(carga forzada)=55V, V(carga reversible)=50V, I=40A, t=3h (120Ah o 6.6kWh); con lo que resultan 5/55 = 9% pérdidas por calor (0.60kWh) ... y las pérdidas por electrólisis (solo en absorción!) andan por 0.90kWh (ver mi post #7)
Resultado: Si los 6.6kWh se reparten en 4.0kWh (bulk) más 2.6kWh (ansorción), resulta una eficiencia energética de carga de 3.6kWh/4.0kWh = 0.90 en bulk, y de 1.5kWh/2.6kWh = 0.58 en absorción. Estas eficiencias coinciden con mis valores medidos (Iout/Iin)
5000 Wp en placa; híbrido InfiniSolar_V1 4kW(solar) + 5.5kW(red); control total DIY con Rpi;
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Re: Peukert, SoC y eficiencia de carga ??

#23

Mensaje por Oldengin »

Pienso que en la carga de ecualizacion, la energia no solo se gasta en "burbujear" y romper los cristales.
En este caso, todo se caeria en el fondo.
En la ecualizacion, tambien interviene la reduccion de estos cristales (gordos) de PbSO4+H² en PB + H²SO4.
Para simplificar porque la formula exacta es (2PbSO4 + 2H²O= Pb +2H²SO4+PbO²)
Una ecu perfecta, no dejaria ningun cristal de sulfato suelto. Solo plomo en la placa negativa, acido, y PbO² para la placa positiva
Todas estas reaciones, de oxidoreduccion son exotermicas, (tanto en carga como descarga).
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Re: Peukert, SoC y eficiencia de carga ??

#24

Mensaje por Homo_non_sapiens »

Oldengin escribió: 04 Jun 2021, 20:39Pienso que en la carga de ecualizacion, la energia no solo se gasta en "burbujear" y romper los cristales ...
Para la ecualización hay que distinguir dos casos: (a) Batería sulfatada y (b) Batería no sulfatada
- Para una batería sulfatada está claro, que pasa lo que dices. Con decir "se rompen los cristales gordos de sulfato de plomo" naturalmente no me refería a que todo caiga como poso al fondo del vaso, sino que los cristales pequeños de sulfato vuelven a participar en las reacciones electroquímicas, convirtiéndose en ácido sulfúrico, plomo y PbO2. Con eso se recupera (en parte) la capacidad nominal del vaso, tal como dices
- Si la batería no está sulfatada, no hay necesidad de ecualizarla. Pero muchas veces se hace la ecualización automatizada cada mes, por ejemplo. En este caso, toda la energía eléctrica (los amperios que entran) es usada en electrólisis, es decir, disociación de agua con burbujeo

Nota: Personalmente estoy convencido de que en absorción la eficiencia de carga es baja, debido a la electrólisis del agua. La razón es, porque en absorción, el vaso está a un SoC muy alto (apenas admite más carga), burbujea fuertemente y, en general, no está sulfatado
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Re: Peukert, SoC y eficiencia de carga ??

#25

Mensaje por Homo_non_sapiens »

Homo_non_sapiens escribió: 05 Jun 2021, 08:20Personalmente estoy convencido de que en absorción la eficiencia de carga es baja, debido a la electrólisis del agua. La razón es, porque en absorción, el vaso está a un SoC muy alto (apenas admite más carga), burbujea fuertemente y, en general, no está sulfatado
No me gusta quedarme con dudas, por lo que he hecho unas pruebas, para cerrar el tema:

Mi control del sistema FV con Rpi tiene un algoritmo para calcular el SoC en cada momento. Se basa en:
(1) Hasta el SoC=94%, los pérdidas son exclusivamente térmicas. He programado que la eficiencia de carga culómbica depende de la intensidad de carga (los amperios que entran): Si I=10A, efi=0.975; si I=20A, efi=0.95; si I=30A, efi=0.925; si I=40A, efi=0.90; si I=50A, efi=0.875
(2) Cuando SoC>94%, a las pérdidas térmicas se le añaden las por electrólisis (burbujeo). Para las pérdidas por electrólisis he programado: Si SoC=94%, efi=0.99; si SoC=95%, efi=0.93; si SoC=96%, efi=0.86; si SoC=97%, efi=0.78; si SoC=69%, efi=0.75; si SoC=99%, efi=0.45; si SoC=99.9%, efi=0.01
La eficiencia culómbica media del SoC=94% al SoC=99% es de 0.73, lo que equivale a una eficiencia energética de 0.96 x 0.73 x 49/58 = 0.59

He hecho pruebas para la eficiencia energética durante 3 días, con un ciclo de descarga hasta el SoC=75%:
- Al recargar hasta el SoC=94%, mi algoritmo me da efi=0.84, y el ratio (kWh que salen)/(kWh que entran) también da efi=0.84
- Al recargar hasta el SoC=99%, mi algoritmo me da efi=0.79, y el ratio (kWh que salen)/(kWh que entran) también da efi=0.79
( eficiencia energética: (19 x 0.84 + 5 x 0.59) / 24 = 0.79 )

Creo que es evidente, que mi estimación cuadra bastante bien con la realidad - por lo menos, para mi sistema FV ...
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Re: Peukert, SoC y eficiencia de carga ??

#26

Mensaje por Homo_non_sapiens »

Homo_non_sapiens escribió: 05 Jun 2021, 08:20Personalmente estoy convencido de que en absorción la eficiencia de carga es baja
Bueno, he estado midiendo durante un mes y creo que la cosa ha quedado clara:
- Si la descarga del día anterior ha sido hasta el SoC=70%, la eficiencia energética anda por 0.80 (confirmado con el ratio kWh-out/kWh-in)
- Si la descarga del día anterior ha sido solo hasta el SoC=95%, la eficiencia energética anda por 0.65 (confirmado con el ratio kWh-out/kWh-in)

Conclusión: La eficiencia de carga es bastante más baja en absorción que en la fase bulk: Eficiencia energética bulk: 0.84; absorción: 0.60 (defino como "bulk", cuando el SoC < 94% y como "absorción", cuando el SoC está entre 94% y 99%)

Nota1: La eficiencia culómbica es de ~0.90 (descarga precedente hasta SoC=70%), respectivamente de ~0.73 (descarga hasta SoC=95%)

Nota2: La eficiencia de carga depende de la intensidad de carga. Los valores mencionados se refieren a un intensidad de carga de ~20A

Nota3: Este es el resultado para mi sistema y para mi batería. No digo que sea válido en general
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Re: Peukert, SoC y eficiencia de carga ??

#27

Mensaje por Homo_non_sapiens »

Como actualmente me fijo mucho en la eficiencia de carga (energética) de mi batería, me he dado cuenta que actualmente anda por 0.70 (tras una descarga hasta el SoC=70%), mientras que en invierno, la eficiencia era de 0.80 y superior (también partiendo del SoC=70%)
La temperatura actual de la batería es de 28-30°C, mientras en enero/febrero era de 16-18°C

Mi pregunta a los "cracks" en batería es: ¿La eficiencia actualmente tan baja puede ser una consecuencia de la temperatura más alta?

Me gustaría saberlo, aunque como tarde lo veré el próximo invierno: Si la eficiencia vuelve a subir, lo atribuiré a la temperatura ...

Editado 24/07/2021: Falsa alarma! Ver el post siguiente ...
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Re: Peukert, SoC y eficiencia de carga ??

#28

Mensaje por Homo_non_sapiens »

Homo_non_sapiens escribió: 15 Jul 2021, 11:55Mi pregunta a los "cracks" en batería es: ¿La eficiencia actualmente tan baja puede ser una consecuencia de la temperatura más alta?
Pues ya he encontrado la respuesta: Falsa alarma!
La eficiencia de carga energética sigue estando en torno a 0.80, igual que en invierno! Eso equivale a una eficiencia culómbica >0.90.
Los valores tan bajos no eran debido a la temperatura alta, ni al deterioro de la batería. La causa ha sido una resistencia mal puesta en mi sistema de medida, lo que hacía que IbatIN resultaba un 15% demasiado grande, aproximadamente. Me ha costado trabajo, pero lo he encontrado ... :pulgar

Conclusión: La eficiencia energética en bulk y en absorción son los valores presentados en mi post #26
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