Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Baterías para aplicaciones solares.
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#1 Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Homo_non_sapiens » 25 Ago 2020, 19:07

Monitorizo los amperios que entran en y salen de mi batería y con estos valores calculo el SoC. Pero hay algo que no llego a entender - a ver si alguien me ayuda ... :amigos

Calculo el SoC de dos maneras:
- Una vez por la mañana, durante la fase de cargar batería hasta llegar a la flotación, suponiendo que en este momento el SoC es de 98%
- Otra vez por la tarde/noche, desde que la batería empezó a flotar (SoC=98%) hasta que el sol empieza a cargar la batería por la mañana

Simplemente hago el balance de (Iin - Iout), suponiendo que la eficiencia de carga energética de mi batería es de 84% (esto significa, que por cada kWh que entra en la batería solo salen 0.84kWh). En teoría debería resultar el mismo SoC calculando de las dos maneras, pero no siempre es el caso - esa es mi duda ... :?:

Os pongo un ejemplo con números reales, para que se entienda mejor (la capacidad de la batería es de 30kWh C20):
- Durante el período de carga, han entrado 7.74kWh en la batería y han salido 0.21kWh. Calculo SoC = 98 - (7.74*0.84 - 0.21)/0.30 = 77.0%
- En el período de descarga del día anterior habían entrado 0.39kWh y salido 6.08kWh. Calculo SoC = 98 - (6.08 - 0.39*0.84)/0.30 = 78.8%

Pregunto: Por qué hay esa diferencia entre los dos valores calculados ? (la diferencia varía entre -4% y +4%, según el día)

Nota 1: Si hago el cálculo con una eficiencia de carga de 75% o 90%, sale un SoC algo diferente, pero sigue habiendo esa diferencia entre las dos opciones de calcular

Nota 2: Está claro, que una posible causa de la diferencia entre los dos SoCs podría ser, que mis sistemas no midan la intensidad(in) y/o la intensidad(out) 100% correctamente. Pero me gustaría saber, si a alguien se le ocurre otra explicación. Lo que es seguro, es que el error no es sistemático, porque varía de día a día
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#2 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Homo_non_sapiens » 28 Ago 2020, 11:28

Reflexionando sobre el tema, me he acordado de un razonamiento que hice hace unos años (y que no le gustó a Gabriel_2018 ... :amigos):

Sabemos que para una carga completa, una batería de plomo-ácido necesita una ligera sobrecarga, que principalmente ocurre en las fases de absorción y flotación - y claro, muy pronunciado en ecualización. "Sobrecarga" significa, que se meten Ah a la batería que se "pierden", es decir, no se acumulan
Cuando el electrólito gasea (burbujea), es decir, cuando el agua H2O se descompone (se disocia) en los gases H2 y O2, la energía de la corriente eléctrica necesaria para la disociación del agua no es utilizada para cargar la batería. Es principalmente por esto, que la intensidad (los Ah) "metida" en la batería es superior que la intensidad "extraida" - porque parte de la corriente "se pierde" en la disociación del agua y no se acumula en la batería
Ejemplo: Si se carga una batería con 10Ah y se pierde 1Ah en la disociación del agua, solo se podrán descargar 9Ah - la eficiencia de carga sería de 90%

Nota: La eficiencia de carga calculada con los Ah que entran y salen se llama "eficiencia culómbica" y en una batería buena suele ser en torno a 90%
Si se calcula la eficiencia de carga con los kWh que entran y salen, se obtiene la "eficiencia energética", que será inferior a la culómbica. Es que los kWh se obtienen multiplicando los Ah por la tensión de la batería, que es diferente al cargar (~54V) y al descargar (~49V). Si la eficiencia culómbica es de 90%, la energética será de 90% * 49V/54V = 81.7%

Veamos lo dicho con un poco más de detalle durante el proceso de carga de una batería de plomo-ácido:

1) En la fase bulk, casi toda la energía que entra en la batería es utilizada para la reacción 2PbSO4 + 2H20 <---> Pb + PbO2 + 2H2SO4. Esta reacción es reversible, la flecha hacia la derecha es la carga y hacia la izquierda, la descarga. En teoría, la eficiencia de carga en la fase bulk es 100%
Supongamos que en la vida real, el 98% de los Ah cargados en la fase bulk sea útil y esté disponible para la descarga

(2) En absorción el electrólito burbujea, al principio poco y al final más, o sea, se desperdician algunos Ah. Como media, podemos suponer que el 70% de los Ah que entran serán carga real, el resto es empleado en disociar H2O y no estará disponible para descargar

(3) En flotación principalmente se compensa la autodescarga de la batería. Pongamos que solo el 20% de los Ah que entran en flotación sea carga útil y el 80% sea compensación de la autodescarga, que no estará disponible para descargar

(4) Como último tenemos que decidir, cuanto aporta cada fase de carga para la carga total de la batería. Eso depende de la profundidad de descarga precedente a la carga.
- Si la descarga ha sido profunda, por ejemplo hasta el SoC 20%, la saturación en la fase bulk será de ~90%, en la absorción ~9% y el ~1% restante en la flotación
- Si la descarga precedente ha sido menos profunda, p.e. hasta el Soc 70%, más bien tendremos una saturación de 94% en bulk, +5% en absorción y +1% en flotación

Veamos que eficiencia de carga sale con estas estimaciones:
Pongamos que en un sistema FV "estandar" partimos de un SoC de 70%, entonces en la fase bulk durará hasta llegar el SoC a 94% y se aportará el 24/30 = 80% de la carga, en absorción el 5/30 = 17% y en flotación el 1/30 = 3% de la carga total

La eficiencia de carga culómbica (en Ah) será: (80% * 0.98) + (17% * 0.7) + (3% * 0.2) = 91%
Y la eficiencia de carga energética (en kWh) será: 91% * (49V/54V) = 82.5%

Todo esto es una estimación aproximada para la eficiencia de carga de una batería de plomo-ácido en buen SoH (State of Health; estado de salud), pero coincide bien con los valores que da la literatura para la eficiencia de carga

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Pero el tema del presente hilo no es el valor exacto de la eficiencia de carga, que depende de muchos factores, sino la variabilidad del SoC que calculo para la carga y el el que calculo para la descarga
Con lo dicho entiendo mejor esta variabilidad: En el cálculo asumo una eficiencia de carga constante, sea de 75% o 90%, pero en realidad esa eficiencia de carga será diferente de día a día, dependiendo del estado de descarga inicial, del tiempo de absorción, del tiempo de flotación y de otros factores más

Con lo dicho se resuelve mi duda inicial y podemos dar por cerrado este hilo ... :clapping
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#3 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Vitriolo » 28 Ago 2020, 17:18

Voy a tener que tomar cereales para leerlo, y suplemento de fósforo para entenderlo... :lol:
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#4 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Stranjus » 28 Ago 2020, 22:03

Vitriolo escribió:
28 Ago 2020, 17:18
Voy a tener que tomar cereales para leerlo, y suplemento de fósforo para entenderlo... :lol:
Yo lo he leido y me he quedado igual :lol:
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#5 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Homo_non_sapiens » 29 Ago 2020, 00:27

Stranjus escribió:
28 Ago 2020, 22:03
Vitriolo escribió:
28 Ago 2020, 17:18
Voy a tener que tomar cereales para leerlo, y suplemento de fósforo para entenderlo... :lol:
Yo lo he leido y me he quedado igual :lol:
Si queréis, lo pongo más completo, sin saltarme ningún paso ...
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#6 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Homo_non_sapiens » 29 Ago 2020, 09:11

El tema me parece ser lo suficientemente importante para explicarlo con más detalle
Para entender mejor este post, se recomienda leer antes el capítulo 14 de los fundamentos "Las fases de carga de una batería" (viewtopic.php?f=14&t=87)

Sabemos que para una carga completa, una batería de plomo-ácido necesita una ligera sobrecarga, que principalmente ocurre en las fases de absorción y flotación - y claro, muy pronunciado en ecualización. "Sobrecarga" significa, que entran Ah en la batería que se "pierden", es decir, no se acumulan
Cuando el electrólito gasea (burbujea), es decir, cuando el agua H2O se descompone (se disocia) en los gases H2 y O2, la energía de la corriente eléctrica necesaria para la disociación del agua no es utilizada para cargar la batería. Es principalmente por esto, que la intensidad "metida" en la batería es superior a la intensidad "extraida" - porque parte de la corriente "se pierde" en la disociación del agua y no se acumula en la batería
Ejemplo: Si se carga una batería con 10Ah y se pierde 1Ah en la disociación del agua, solo se podrán descargar 9Ah - la eficiencia de carga sería de 90%

Nota: La eficiencia de carga calculada con los Ah que entran y salen se llama "eficiencia culómbica" y en una batería buena suele ser en torno a 90%
Si se calcula la eficiencia de carga con los kWh que entran y salen, se obtiene la "eficiencia energética", que será inferior a la culómbica. Es que los kWh se obtienen multiplicando los Ah por la tensión de la batería, que es más alta al cargar (~54V, como media) que al descargar (~49V, como media). Si la eficiencia culómbica es de 90%, la energética será de 90% * 49V/54V = 81.7%

Veamos lo dicho con un poco más de detalle durante el proceso de carga de una batería de plomo-ácido

Nota: En lo siguiente, siempre cuando no digo lo contrario, con "eficiencia de carga" me refiero a la eficiencia de carga culómbica, que es con respecto a los Ah acumulados. Hay que diferenciarla de la eficiencia de carga energética (kWh acumulados), que es inferior a la eficiencia culómbica (ver el principio del post)

(1) En la fase bulk, casi toda la energía que entra en la batería es utilizada para la reacción 2PbSO4 + 2H20 <---> Pb + PbO2 + 2H2SO4. Esta reacción es reversible, la flecha hacia la derecha es la carga y hacia la izquierda, la descarga. En teoría, la eficiencia de carga en la fase bulk es 100%
Supongamos que en la vida real, el 98% de los Ah cargados en la fase bulk sea útil y esté disponible para la descarga[/i]
En la fase bulk prácticamente todos los amperios que entran en la batería son acumulados, gracias a la reacción electroquímica (2PbSO4 + 2H20 <---> Pb + PbO2 + 2H2SO4). Si digo que la eficiencia es de 98%, en vez de 100%, es porque en la vida real siempre hay pequeñas imperfecciones, por ejemplo ionos de otros metales en el electrólito

(2) En absorción el electrólito burbujea, al principio poco y al final más, o sea, se desperdician algunos Ah. Como media, podemos suponer que el 70% de los Ah que entran serán carga real, el resto es empleado en disociar H2O y no estará disponible en la descarga
La absorción es una fase de sobrecarga, es decir, se meten más amperios a la batería de los que puede aprovechar. La razón de hacer la absorción es doble: (1) Llegar a un SoC (estado de carga) muy cerca del 100% (2) Hacer que el electrólito burbujee, para evitar la estratificación
Pongo un ejemplo numérico, para que se entienda mejor: En mi batería, de 600Ah, entran unos 30-40A, al principio de la absorción y unos 10A, al final de la misma. Al principio burbujea poco y al final mucho. Eso se debe a que la reacción electroquímica (2PbSO4 + 2H20 <---> Pb + PbO2 + 2H2SO4) puede realizarse cada vez menos, y una buena parte de la energía metida en la batería "rompe" moléculas de agua (disociación: 2H2O --> 2H2 + O2), lo que da lugar al burbujeo, que es necesario, pero no sirve para acumular Ah. Por eso digo que la eficiencia de carga de la absorción es de solo 70%

(3) En flotación principalmente se compensa la autodescarga de la batería. Pongamos que solo el 20% de los Ah que entran en flotación sea carga útil y el 80% sea compensación de la autodescarga, que no estará disponible para descargar
Toda batería tiene un poco de autodescarga (amperios que se "escapan" con el tiempo), que se compensa en la flotación. En flotación, la batería ya esta cargada a tope, casi no puede cargarse más. Por eso entran muy pocos amperios (en torno a 1A), que en su mayoría sirven para sustituir los Ah que la batería pierde por autodescarga. Por eso le doy una eficiencia de carga de solo 20% a la flotación

(4) Como último tenemos que decidir, cuanto aporta cada fase de carga para la carga total de la batería. Eso depende de la profundidad de descarga precedente a la carga.
a) Si la descarga ha sido profunda, por ejemplo hasta el SoC 20%, la saturación en la fase bulk será de ~90%, en la absorción ~9% y el ~1% restante en la flotación
b) Si la descarga precedente ha sido menos profunda, p.e. hasta el Soc 70%, más bien tendremos una saturación de 93% en bulk, +6% en absorción y +1% en flotación
"Saturación 100%" significa que la batería está cargada a tope y ya no puede realizar la reacción electroquímica. Saturación es prácticamente lo mismo que el SoC
Cuando la batería ha sido descargada mucho, por ejemplo hasta el SoC=20% en un ciclo profundo, la absorción (el burbujeo) empieza al SoC 90%, aproximadamente. Pero si el ciclo ha sido menos profundo, p.e. hasta el SoC 70%, la absorción (el burbujeo) empieza más tarde, aproximadamente al llegar al SoC 94%. Esta es la razón, por la que la eficiencia de carga es más alta con un ciclaje profundo y algo inferior con un ciclaje menos profundo

Ahora veamos como será el proceso de carga en los dos ejemplos, (1) tras una descarga profunda y (2) tras una descarga menos profunda

Ejemplo 1: Ciclo profundo. Descarga hasta el SoC 20%; a continuación la carga en tres fases hasta el SoC 100%
En este caso, la batería estará en fase bulk hasta llegar al SoC 90%; después en absorción hasta el SoC 99% y como último, en flotación hasta el SoC 100%
Fase bulk: Eficiencia de carga 98%, duración desde el SoC 20% hasta el SoC 90%. En esta fase, la batería recibirá el 70/80 de su carga, con eficiencia 98%
Absorción: Eficiencia de carga 70%, duración desde el SoC 90% hasta el SoC 99%. En esta fase, la batería recibirá el 9/80 de su carga, con eficiencia 70%
Flotación: Eficiencia de carga 20%, duración desde el SoC 99% hasta el SoC 100%. En esta fase, la batería recibirá el 1/80 de su carga, con eficienca 20%
Eficiencia de carga culómbica: (98% * 70/80) + (70% * 9/80) + (20% * 1/80) = 85.8% + 7.9% + 0.25% = 94%
La eficiencia de carga energética (kWh acumulados) se obtiene, multiplicando por el factor (49V/54V): Eficiencia energética = 94% * 49/54 = 85%


Ejemplo 2: Ciclo menos profundo. Descarga hasta el SoC 70%; a continuación carga en tres fases hasta el SoC 100%
En este caso, la batería estará en fase bulk hasta llegar al SoC 94%; después en absorción hasta el SoC 99% y como último, en flotación hasta el SoC 100%
Fase bulk: Eficiencia de carga 98%, duración desde el SoC 70% hasta el SoC 94%. En esta fase, la batería recibirá el 24/30 de su carga, con eficiencia 98%
Absorción: Eficiencia de carga 70%, duración desde el SoC 94% hasta el SoC 99%. En esta fase, la batería recibirá el 5/30 de su carga, con eficiencia 70%
Flotación: Eficiencia de carga 20%, duración desde el SoC 99% hasta el SoC 100%. En esta fase, la batería recibirá el 1/30 de su carga, con eficienca 20%
Eficiencia de carga culómbica: (98% * 24/30) + (70% * 5/30) + (20% * 1/30) = 78.4% + 11.7% + 0.7% = 91%
La eficiencia de carga energética (kWh acumulados) se obtiene, multiplicando por el factor (49V/54V): Eficiencia energética = 91% * 49/54 = 82.5%


Nos falta decir lo que pasará en la ecualización. Para la ecualización hay que distinguir dos casos:

(1) Ecualización estando la batería sulfatada - que es cuando hay que ecualizar
"Sulfatación" significa que parte de las placas de plomo de la batería están cubiertas con cristales de sulfato de plomo (PbSO4) tan grandes, que ya no se disocian en la fase de absorción. En consecuencia hay menos plomo activo en las placas y menos ácido sulfúrico en el electrólito (densidad baja) --> la batería ha perdido capacidad!
La ecualización no es más que una carga forzada a una tensión muy alta, en torno a 2.60V por vaso/celda (~62V para batería de 48V). A esta tensión alta se "rompen" (se disocian) los cristales de sulfato (si no son ya demasiado grandes) y la batería recupera su capacidad nominal. También la densidad va subiendo hasta su valor nominal
En este caso, una parte (pequeña) de los amperios que entran en la batería, rompen los cristales de sulfato y sí sirven para acumular Ah. Pero la mayor parte de los amperios que entran no hacen nada más que disociar agua (2H2O --> 2H2 + O2) y "se pierden"

(2) Ecualización estando la batería en buen SoH (estado de salud) - Ojo: Con la batería en buen SoH no hace falta ecualizar !
En este caso la ecualización no sirve para nada más que para hacer burbujear el electrólito, disociando moléculas de agua. Eso puede ser útil para remover el electrólito, eliminando la estratificación, pero no acumula ni un solo Ah. En este caso, la eficiencia de carga de la ecualización es cero
Es fácil de entender: La ecualización se hace, cuando la batería está cargada a tope. Es decir, empieza con el SoC 100% y también acaba con el SoC 100%. Eso significa, que la batería no se ha cargada nada, por muchos Ah que hayan entrado durante la ecualización
Esa es la razón por la que no se recomienda hacer ecualizaciones, si la batería no está sulfatada
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#7 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Homo_non_sapiens » 29 Ago 2020, 21:22

Veo que hay interés en el tema. Voy a añadir un capitulo "Eficiencia de carga de una batería de plomo-ácido" a los fundamentos

Aquí tenéis el capítulo nuevo: viewtopic.php?f=14&t=758
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#8 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Homo_non_sapiens » 15 Oct 2020, 09:40

Homo_non_sapiens escribió:
25 Ago 2020, 19:07
Monitorizo los amperios que entran en y salen de mi batería y con estos valores calculo el SoC. Pero hay algo que no llego a entender - a ver si alguien me ayuda ...
Volviendo al tema del hilo: Parece que me he ayudado yo mismo

Empíricamente había encontrado una eficiencia de carga energética (en kWh) de 84%, para mi batería. Es decir que para calcular el SoC, multiplicaba los kWh que entran en la batería por 0.84. Funcionaba bastante bien, pero seguía habiendo una pequeña diferencia, dependiendo de si calculaba el SoC en base a las gallinas que entran o las que salen. Lo interesante era, que esta diferencia no era constante, sino que variaba de día a día ... :?:
Analizando la situación, me dí cuenta, que algunos días entraban muchos kWh en la fase bulk y pocos kWh en absorción, y el SoC calculado resultaba demasiado pequeño. Evidentemente, en estos días con más kWh cargados en la fase bulk, la eficiencia de carga era superior a 84%

Pues ahora he mejorado el algoritmo y el resultado es más acertado:
- Estimo que los kWh que entran en batería en la fase bulk tienen una eficiencia de 90% (los multiplico por 0.90)
- Estimo que los kWh que entran en batería en la fase absorción tienen una eficiencia de 60% (los multiplico por 0.60)
- Estimo que los kWh que entran en batería en la fase flotación tienen una eficiencia de 20% (los multiplico por 0.20)

Con esta aproximación, el SoC calculado en base a los kWh que entran coincide (casi) perfectamente con el SoC calculado en base a los kWh que salen ... :dancing
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#9 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Luisetrix » 15 Oct 2020, 13:59

Pues leído todo esto me asaltan las dudas de si no estaré haciéndolo bien con mis baterías.
Tengo mi regulador configurado con 2 horas de absorción o 12A de Icola, lo que primero pase.
Mi batería es de 1200ah C100, 800ah C10, pero siempre me hace las dos horas de absorción, nunca he visto que la Icola baje de 12A antes de las dos horas.
Además, el SOC me llega al 100% cuando lleva más o menos la mitad de la absorción.
Vamos, que cuando pasa a flotación ya hace rato que están al 100%.
Mi regulador tiene un shunt que mide los amperios que entran y los que salen y yo pensaba que lo estaba haciendo bien.

Ahora tengo dudas :cryb
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#10 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Homo_non_sapiens » 15 Oct 2020, 14:16

Luisetrix escribió:
15 Oct 2020, 13:59
Mi regulador tiene un shunt que mide los amperios que entran y los que salen y yo pensaba que lo estaba haciendo bien.
Creo que lo haces mejor que la mayoría, Luisetrix. A qué tensión haces la absorción?

Luisetrix escribió:
15 Oct 2020, 13:59
Además, el SOC me llega al 100% cuando lleva más o menos la mitad de la absorción.
Podría ser que la fórmula de calcular el SoC tenga la "culpa". Si el regulador que mide los amperios que entran y salen de batería valora igual los que entran y los que salen, indicará SoC=100% antes de hora - eso podría explicar lo que observas

Luisetrix escribió:
15 Oct 2020, 13:59
... siempre me hace las dos horas de absorción, nunca he visto que la Icola baje de 12A antes de las dos horas.
2 horas de absorción me parece mucho - pero claro, depende de la profundidad de descarga precedente a la absorción (cuál es la profundidad del ciclaje diario?). También es importante la tensión de absorción: El electrólito debe burbujear moderadamente! A qué tensión absorbes?
Icola=12A no me parece mal bara 800Ah C10; depende del fabricante de la batería. En el peor de de los casos, el hecho de que la Icola no baje de 12A, podría indicar que la batería esté un poco sulfatada, por ser la tensión de absorción demasiado baja
Mi batería es de 600Ah C10 y cada 3 meses hago una "absorción forzada" de varias horas a 58.4V, para evitar sulfatación. Al finalizar esa abs, la Icola anda por ~6A (a 58.4V !)

Pero yo de tí no me preocuparía demasiado. Haría una ecualización, para ver si la Icola baja ...
... si la Icola baja, probaría con 1 hora de absorción a una tensión más alta
... si la Icola no baja, lo dejaría tal cual - una vez confirmado que hay burbujeo en absorción
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#11 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Luisetrix » 15 Oct 2020, 19:12

Las baterías son 12 vasos estacionarios Hawker.
He de decir que no las compré nuevas, pero casi. Eran de una central telefónica que se cambiaron con unos 4 años, tal vez menos, por unas de litio. También he de decir que estas baterías "han vivido" (hasta que yo las compré) en flotación a modo de SAI y con aire acondicionado. Las baterías de las centrales telefónicas (Y las de algunos repetidores estratégicos) sólo funcionan en caso de corte de la red mientras arranca el grupo, nunca sufren descargas profundas, siempre que el grupo funcione. Pero suelen estar monitorizadas al milímetro con alarmas con aviso remoto y toda la pesca. (Otras operadoras no sé, pero en Telefónica una central no puede dejar de funcionar pase lo que pase)
No soy partidario de comprar baterías de segunda mano pero de éstas conocía perfectamente su procedencia, vida y milagros. Y me las dejaron muy bien de precio jejeje. Además pillé un banco de 48v que me partí con un amigo.

Como ves funciono a 24v. Con 2700wp de momento que iré ampliando. Mi idea es tener al menos el doble pero la casita la compré hace poco más de un año, hay muchas cosas por hacer y tengo que hacer malabares para convencer al "departamento de compras". El generador lo he podido comprar gracias a que el departamento quería usar secador de pelo :lol:

La absorción la tengo en 29v con compensación de temperatura... En realidad el voltaje de absorción oscila entre 28.8v y 29.2v, según el calor o frío que haga. Aquí por la zona de Gandia suele hacer más calor que frio. Están en un cuarto exterior para ellas solas, bueno y para mis inventos, con extracción forzada. De hecho con la extracción creo que me pasé. Cuando lo enciendo la puerta del cuarto se cierra de golpe y eso que tengo cuatro rejillas en la parte baja opuesta al extractor. Ahora no, pero en verano el extractor funciona las 24h. Burbujear burbujean bastante y todos los vasos por igual, tampoco se calienta ninguna más que otra. En verano no ecualizo, por el calor, pero en otoño/invierno tengo programada una ecualización de una hora a 31v cada 15 días.

La flotación la tengo en 27v de normal, en invierno sube a 27.2v con la compensación de temperatura, pero nunca baja de 27v. Mi regulador permite hacer eso con un parámetro en el que le puedes especificar voltaje mínimo y máximo que manda sobre la compensación de temperatura si lo activas. Es un Midnite Classic 150

Las descargas habituales suelen ser de alrededor de 90/100ah de normal cuando estamos solos "el departamento de compras" y yo jajajaja. En verano con las visitas, los hijos y sus móviles y portátiles pues había muchos días de unos 150ah de descarga. El invierno pasado llegué a hacerle alguna de hasta unos 300ah pero fue sólo un par de veces de mal tiempo y en varios días.
La densidad nominal de estas baterías es de 1.24 g/ml y nunca las he visto bajar de 1.22 g/ml. Cuando las descargas profundas aún no vivíamos aquí y no medí la densidad.

La instalación la tengo monitorizada con el propio Classic y además con el PVControl+ y he de decir que los dos marcan prácticamente lo mismo. Aunque también he de decir que el PVControl+ lo tengo ajustado más o menos en base a lo que marca el Classic. Pero es que el Classic lo tengo probado y comprobado con pinza amperímetrica y va como un reloj suizo.

Una cosa que si que me dijo el colega que lleva los mantenimientos de las centrales, pero que no me he atrevido a hacer, es poner la flotación a 27.6v. Su explicación es que esta baterías están pensadas para durar un montón de años pero en flotación. Y me dijo que en solar, al estar menos tiempo en flotación era mejor compensarlo subiendo el voltaje. Además de mantenimiento de baterías también hacen instalaciones fotovoltaicas, incluso industriales. Y me consta que es un tipo muy competente y de fíar. Pero nunca me he atrevido a tener la flotación tan alta. Qué opinas tú de eso?

En fin, esta es mi historia. No sé si lo estaré haciendo bien, pero mimarlas las mimo como si me hubieran costado lo que valen.
Sólo que al leerte decir que el 100% de SOC se alcanza en flotación y no ser mi caso, me ha llamado la atención.

Saludos cordiales
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#12 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Homo_non_sapiens » 16 Oct 2020, 08:49

Luisetrix escribió:
15 Oct 2020, 19:12
Qué opinas tú de eso?
Pues opino que mimas a tu batería de forma ejemplar ... :clapping

Luisetrix escribió:
15 Oct 2020, 19:12
Una cosa que si que me dijo el colega que lleva los mantenimientos de las centrales, pero que no me he atrevido a hacer, es poner la flotación a 27.6v
Según yo entiendo, lo importante de la flotación no es la tensión, sino la intensidad de carga. Para una larga vida de la batería, hay que ajustar la tensión tal (~2.25V por vaso), que entren muy pocos amperios en la batería (aproximadamente 1A, o menos). Es para compensar la autodescarga de la batería. Si entran demasiados amperios, significaría una ligera sobrecarga durante mucho tiempo, lo que atacaría a las placas de la batería y acortaría su vida útil
Yo tengo sistema a 48V con batería PzS (de tracción!) de 600Ah C10. Posiblemente mi bateria necesite las tensiones de carga un poco más altas que la tuya, que es OPzS
Tengo configurada la tensión de flotación entre 53.8V (verano) y 54.8V (invierno). Mido constantemente la intensidad de carga, que oscila en torno a 1A. Algunos días de este verano he hecho unas pruebas, subiendo la tensión de flotación en 1V, por ejemplo de 54.0V a 55.0V, para ver si la intensidad de carga sube. Resultado: La intensidad sube solo al principio; a los pocos minutos vuelve a estabilizarse en torno al valor de antes, ~1A
Quiero decir, que mi experiencia es: La tensión de flotación no es tan crucial como la de absorción! Si es demasiado baja, la batería se descarga - malo. Si es demasiado alta, la batería se sobrecarga - también malo. Pero el margen de "tensión correcta" parece ser bastante amplio, para la flotación
Supongo que tú puedes tener la flotación tanto a 27.0V como a 27.6V. Compruébalo! Si para las dos tensiones ves las misma intensidad de carga (~1A), los dos valores son válidos

Luisetrix escribió:
15 Oct 2020, 19:12
Sólo que al leerte decir que el 100% de SOC se alcanza en flotación y no ser mi caso, me ha llamado la atención
Estoy casi seguro que tu sistema indica "SoC=100%", cuando en realidad es algo inferior, por ejemplo 98%

Luisetrix escribió:
15 Oct 2020, 19:12
estas baterías "han vivido" (hasta que yo las compré) en flotación a modo de SAI
Algo que nunca he entendido respecto a la vida de una batería en modo SAI:
Si la batería está constantemente en flotación, sin superar nunca la tensión de gaseo (~2.4V por vaso), inevitablemente habrá estratificación, que acorta la vida útil de la batería. Cómo se evita? Tienen esas baterías un sistema de gaseo / burbujeo forzado, con aire a presión?
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#13 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Luisetrix » 16 Oct 2020, 09:13

Homo_non_sapiens escribió:
16 Oct 2020, 08:49

Pues opino que mimas a tu batería de forma ejemplar ... :clapping
He tenido buenos maestros, entre los cuales te incluyo :pulgar
No en vano te leo desde que empecé con 5 plaquitas de 40w y cuatro monoblocks de 6v en una caravana :neo

Haré las pruebas que me sugieres.

Respecto al sistema de burbujeo no, no lo tienen. Ni he visto nunca en las centrales que ninguna lo lleve. Pero como están permanentemente conectadas a la red imagino que el cargador del que cuelgan les hará de vez en cuando algún tipo de ecualización. Lo que si he visto en muchas es que está cada vaso conectado con dos hilos a un BMS al estilo de las de litio. No se si será sólo para monitorizar o les hace algo en caso necesario. Eso sólo lo he visto en centrales grandes con bancadas que yo no sabía ni que existían... Lástima no haber podido pillar unas de esas de 3000 ó 4000ah jajajajaja
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#14 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Homo_non_sapiens » 16 Oct 2020, 09:25

Luisetrix escribió:
16 Oct 2020, 09:13
... desde que empecé con ... cuatro monoblocks de 6v en una caravana
Parece que muchos hemos pasado por la experiencia de las monoblocks y hemos aprendido la lección: No tienen comparación con vasos individuales!

Sabes algo acerca de la duda que puse al final de mi último post ?
Homo_non_sapiens escribió:
16 Oct 2020, 08:49
Algo que nunca he entendido respecto a la vida de una batería en modo SAI:
Si la batería está constantemente en flotación, sin superar nunca la tensión de gaseo (~2.4V por vaso), inevitablemente habrá estratificación, que acorta la vida útil de la batería. Cómo se evita? Tienen esas baterías un sistema de gaseo / burbujeo forzado, con aire a presión?
Edito: Veo que ya has contestado en tu último post - gracias
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#15 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Luisetrix » 16 Oct 2020, 09:29

Estaba añadiendo eso mientras has contestado
Respecto al sistema de burbujeo no, no lo tienen. Ni he visto nunca en las centrales que ninguna lo lleve. Pero como están permanentemente conectadas a la red imagino que el cargador del que cuelgan les hará de vez en cuando algún tipo de ecualización. Lo que si he visto en muchas es que está cada vaso conectado con dos hilos a un BMS al estilo de las de litio. No se si será sólo para monitorizar o les hace algo en caso necesario. Eso sólo lo he visto en centrales grandes con bancadas que yo no sabía ni que existían... Lástima no haber podido pillar unas de esas de 3000 ó 4000ah jajajajaja

He de decir que las monblock siguen funcionando, de hecho pasé el verano del 2019 aquí en la casita con ellas, aunque reconozco que sufrí bastante. Eran de 225ah C20

Las tiene el que me compró la caravana y está contentísimo con ellas... Aunque a él no le durarán... ya he ido un par de veces a verle y andaban cortas de agua. Se lo dices y pasa... en fin, aprenderá cuando se le mueran
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#16 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Homo_non_sapiens » 25 Oct 2020, 10:35

Habiendo analizado los valores obtenidos para el SoC con "la fórmula nueva" en mi programa "abs.py", actualizo mi post #8:

Empíricamente había encontrado una eficiencia de carga energética (en kWh) de ~84%, para mi batería. Pero me dí cuenta, que suponer una eficiencia de carga constante no es una aproximación buena. La realidad más bien es la siguiente:
- En la fase bulk, la eficiencia energética de carga es alta, en torno a 90%
- En absorción, la eficiencia energética de carga es mediana, en torno a 70%
- En flotación, la eficiencia energética de carga es baja, en torno a 50%

El SoC de la batería "habla en amperios": Las gallinas que entran y salen son Ah, no kWh !!
La eficiencia de carga culómbica se calcula en base a esos amperios, es decir, correctamente. Para la fase bulk, la eficiencia culómbica es de ~98%, para la absorción es ~80% y para la flotación es ~60% (valores medios empíricos)
Para calcular la eficiencia energética, en base a los kWh que entran y salen, hay que ir con cuidado, porque varía constantemente en función de la tensión de batería, Vbat
Para convertir los kWh en Ah hay que dividir por la Vbat en este momento! Una estimación para el valor medio de Vbat para un ciclo entero es 50V (para sistema a 48V). Entonces la eficiencia de carga para la fase bulk será aproximadamente 98% * (50/54) = 91%, para la absorción 80% * (50/58) = 69% y para la flotación 50% * (50/54) = 46%

Pero esto solo son valores medios, no tienen en cuenta que Vbat varía constantemente, por lo que 1kWh en cada momento corresponde a otro número de Ah. Por eso, para obtener la eficiencia energética, en el programa transformo los kWh cargados o descargados en Ah y calculo el cambio del SoC, en cada momento
Para hacerlo bien, hay que tener en cuenta otro efecto, aparte de que la transformación kWh --> Ah depende de Vbat: La eficiencia de carga disminuye con la saturacíon!
A partir del SoC=90% el efecto es importante: Al SoC 95%, la eficiencia de carga es quiza 85% y al SoC=97% quizá 75% y al SoC 99% quizá 60% (de allí viene que la eficiencia de carga es más baja en absorción y flotación)

Lo dicho suena un poco complicado, pero en un programa como el mío, que mide los parámetros de la batería cada poco tiempo (cada 3 minutos), es fácil de implementar. Habiéndolo hecho, el SoC calculado en base a los kWh que entran coincide (casi) perfectamente con el SoC calculado en base a los kWh que salen ... :dancing

Ver también este capítulo de los fundamentos: viewtopic.php?f=14&t=758
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#17 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Homo_non_sapiens » 11 Ene 2021, 17:38

Homo_non_sapiens escribió:
25 Oct 2020, 10:35
Al SoC 95%, la eficiencia de carga es quiza 85% y al SoC=97% quizá 75% y al SoC 99% quizá 60% (de allí viene que la eficiencia de carga es más baja en absorción y flotación)
Después de estudiar durante 3 meses la carga (Ah) respectivamente la energía (kWh) que entra y sale de mi batería en las tres fases de carga (bulk, absorción y flotación), puedo precisar los valores que había estimado en mi post #16

Lo que define la eficiencia de carga culómbica (en Ah) es el grado de saturación de la batería, es decir el SoC:
- Hasta el SoC 90-92%, la eficiencia culómbica es muy alta, aproximadamente 98% (eso es mayoritariamente en la fase bulk)
- Al SoC 94%, la eficiencia culómbica es de 85%, aproximadamente
- Al SoC 96%, la eficiencia culómbica es de 70%, aproximadamente
- Al SoC 98%, la eficiencia culómbica es de 60%, aproximadamente
- Al SoC 99%, la eficiencia culómbica es de 50%, aproximadamente
- Al superar el SoC = 99% (flotación), la eficiencia culómbica se va reduciendo, hasta llegar a prácticamente 0% al SoC 100%

La eficiencia energética (en kWh) es inferior a la culómbica, porque para obtener kWh, hay que multiplicar los Ah por la tensión de batería Vbat - y Vbat es más alta durante la carga que durante la descarga. Como media, la eficiencia energética es un 92% de la culómbica

La conclusión de este comportamiento de una batería de plomo-ácido es, que la eficiencia de carga depende mucho de la profundidad de descarga precedente a la carga - y del SoC alcanzado al finalizar la carga. Si no se completa el ciclo, por ejemplo llegando solo al SoC 90%, la eficiencia de carga es muy alta

Como ejemplo, doy unos valores prácticos de la eficiencia energética (EE) que he medido en mi sistema:
- Carga entre SoC 50% y SoC 90% (carga incompleta, solo en fase bulk): EE = 93%
- Carga del SoC 70% al SoC 99.5% (carga completa, la habitual en un sistema FV): EE = 84%
- Carga del SoC 90% al SoC 99.5% (carga completa, partiendo de un SoC alto): EE = 73%
- Carga del SoC 95% al SoC 99.5% (solo abs + flot): EE = 56%
- Carga del SoC 99% al SoC 99.5% (solo flotación): EE = 27%

Nota: Es importante, programar un ciclo de carga razonable. Si la batería pasa muchas horas en flotación, la eficiencia de carga se reduce. También se reduce al ecualizar y si se prolonga mucho el tiempo de absorción. Lo ideal es descargar la batería cada noche hasta un SoC de 70-80% y cargarla hasta el SoC 99.5% el día siguiente
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#18 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Mleon » 13 Ene 2021, 20:43

Homo_non_sapiens escribió:
11 Ene 2021, 17:38

...
.... Lo ideal es descargar la batería cada noche hasta un SoC de 70-80% y cargarla hasta el SoC 99.5% el día siguiente
Gracias por el analisis.. es lo que se intuye por lógica, pero siempre es bueno comprobar de una forma metodica y tener datos

Lo de ideal que indicas es en terminos de eficiencia.. porque lo ideal en terminos de supervivencia/duracion de la bateria de plomo ya implica ecualizar etc ...ok?
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#19 Re: Calcular el SoC / la eficiencia de carga

Mensaje por Homo_non_sapiens » 13 Ene 2021, 23:35

Mleon escribió:
13 Ene 2021, 20:43
Lo de ideal que indicas es en terminos de eficiencia.. porque lo ideal en terminos de supervivencia/duracion de la bateria de plomo ya implica ecualizar etc ...ok?
Lo ideal para una batería, en términos de supervivencia/duración, es no usarla ... ;)

Pero bromas aparte: Si la batería lo necesita, por estar sulfatada o estratificada, una buena ecualización a 2.60V/vaso puede hacer milagros ...
Lo interesante del caso: Mi batería no ha necesitado ecualizar en más de un año. La absorción** casi diaria que recibe parece ser suficiente para evitar sulfatación y estratificación. Y eso, que la absorción la hago a "solo" 58.4V (2.43V/vaso) - porque mi Infinisolar_V1 no admite tensión más alta

**: Mi batería es de 500Ah C5 y la absorción finaliza, cuando la intensidad de carga ha bajado a Icola=9A. La absorción dura entre 30 minutos y 2 horas, dependiendo de la descarga precedente. Ahora en invierno hay días con poco sol, en los que no se llega a la absorción y la batería se queda a un SoC de 80-90%
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