Peukert, SoC y eficiencia de carga ??
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Peukert, SoC y eficiencia de carga ??
La fórmula de Peukert es totalmente empírica, es decir, no tiene ninguna base científica; simplemente describe el comportamiento de una batería de plomo-ácido (dentro de ciertos límites)
Una forma de expresar la fórmula de Peukert es: (I x t) = Cn x I^(1-k), en donde
- (I x t) es la capacidad (aparente!!) en Ah, cuando la batería se descarga hasta el SoC=0% con I constante (en A) durante t horas
- Cn es la "capacidad nominal" de Peukert (en Ah), cuando se descarga la batería hasta el SoC=0% con 1A ( una capacidad muy alta, ficticia)
- k es el coeficiente de Peukert, con un valor entre 1.1 y 1.3 (en una batería sana, k = ~1.20)
En primer lugar quiero decir, que la "formula de Peukert" no me gusta en absoluto, porque carece de base científica. Pero eso es problema mío, porque en la práctica funciona (aproximadamente)
Como segundo, entiendo muy bien, que con la fórmula de Peukert se puede calcular la capacidad (aparente!!) de una batería de plomo-ácido, cuando se descarga con una intensidad constante dada. Entiendo que Peukert usaba su fórmula para eso ...
Ejemplo: Mi batería tiene una capacidad de 500Ah C5. Suponiendo k=1.2, obtengo Cn=1256Ah; C10=562Ah; C20=630Ah y C100=824Ah
Subrayo "capacidad aparente!!", porque en realidad no es la capacidad, la que varía con la intensidad de descarga, sino la tensión de la batería, que baja más deprisa con descarga a intensidad alta que a intensidad baja. Por ejemplo, una batería que ha llegado a su tensión mínima descargándola con I=100A y ya no es capaz de entregar estos 100A, aún funcionará mucho tiempo, entregando I=5A. En realidad, su capacidad no ha cambiado!
Tercero, lo que no entiendo en absoluto, es como puede servir la fórmula de Peukert para estimar el SoC de una batería, tras una descarga de xAh con intensidades variables, como dice hacerlo Victron en su BMV, por ejemplo
Alguien puede explicarmelo ?
Una forma de expresar la fórmula de Peukert es: (I x t) = Cn x I^(1-k), en donde
- (I x t) es la capacidad (aparente!!) en Ah, cuando la batería se descarga hasta el SoC=0% con I constante (en A) durante t horas
- Cn es la "capacidad nominal" de Peukert (en Ah), cuando se descarga la batería hasta el SoC=0% con 1A ( una capacidad muy alta, ficticia)
- k es el coeficiente de Peukert, con un valor entre 1.1 y 1.3 (en una batería sana, k = ~1.20)
En primer lugar quiero decir, que la "formula de Peukert" no me gusta en absoluto, porque carece de base científica. Pero eso es problema mío, porque en la práctica funciona (aproximadamente)
Como segundo, entiendo muy bien, que con la fórmula de Peukert se puede calcular la capacidad (aparente!!) de una batería de plomo-ácido, cuando se descarga con una intensidad constante dada. Entiendo que Peukert usaba su fórmula para eso ...
Ejemplo: Mi batería tiene una capacidad de 500Ah C5. Suponiendo k=1.2, obtengo Cn=1256Ah; C10=562Ah; C20=630Ah y C100=824Ah
Subrayo "capacidad aparente!!", porque en realidad no es la capacidad, la que varía con la intensidad de descarga, sino la tensión de la batería, que baja más deprisa con descarga a intensidad alta que a intensidad baja. Por ejemplo, una batería que ha llegado a su tensión mínima descargándola con I=100A y ya no es capaz de entregar estos 100A, aún funcionará mucho tiempo, entregando I=5A. En realidad, su capacidad no ha cambiado!
Tercero, lo que no entiendo en absoluto, es como puede servir la fórmula de Peukert para estimar el SoC de una batería, tras una descarga de xAh con intensidades variables, como dice hacerlo Victron en su BMV, por ejemplo
Alguien puede explicarmelo ?
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Re: Peukert, SoC y eficiencia de carga ??
Se me saltan las lágrimas por la emoción que me provoca leer tan lindas líneas...Homo_non_sapiens escribió: ↑30 May 2021, 15:31 La fórmula de Peukert es totalmente empírica, es decir, no tiene ninguna base científica; simplemente describe el comportamiento de una batería de plomo-ácido (dentro de ciertos límites)
Una forma de expresar la fórmula de Peukert es: (I x t) = Cn x I^(1-k), en donde
- (I x t) es la capacidad (aparente!!) en Ah, cuando la batería se descarga hasta el SoC=0% con I constante (en A) durante t horas
- Cn es la "capacidad nominal" de Peukert (en Ah), cuando se descarga la batería hasta el SoC=0% con 1A ( una capacidad muy alta, ficticia)
- k es el coeficiente de Peukert, con un valor entre 1.1 y 1.3 (en una batería sana, k = ~1.20)
En primer lugar quiero decir, que la "formula de Peukert" no me gusta en absoluto, porque carece de base científica. Pero eso es problema mío, porque en la práctica funciona (aproximadamente)
Como segundo, entiendo muy bien, que con la fórmula de Peukert se puede calcular la capacidad (aparente!!) de una batería de plomo-ácido, cuando se descarga con una intensidad constante dada. Entiendo que Peukert usaba su fórmula para eso ...
Ejemplo: Mi batería tiene una capacidad de 500Ah C5. Suponiendo k=1.2, obtengo Cn=1256Ah; C10=562Ah; C20=630Ah y C100=824Ah
Subrayo "capacidad aparente!!", porque en realidad no es la capacidad, la que varía con la intensidad de descarga, sino la tensión de la batería, que baja más deprisa con descarga a intensidad alta que a intensidad baja. Por ejemplo, una batería que ha llegado a su tensión mínima descargándola con I=100A y ya no es capaz de entregar estos 100A, aún funcionará mucho tiempo, entregando I=5A. En realidad, su capacidad no ha cambiado!
Tercero, lo que no entiendo en absoluto, es como puede servir la fórmula de Peukert para estimar el SoC de una batería, tras una descarga de xAh con intensidades variables, como dice hacerlo Victron en su BMV, por ejemplo
Alguien puede explicarmelo ?
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Re: Peukert ??
Bueno, como no lo hace ningun(a) otra/o, lo hago yo: Es hora de derribar el mito de la fórmula de Peukert!
Con la fórmula de Peukert se puede calcular la capacidad (aparente!) de una batería de plomo-ácido, cuando se descarga con una intensidad dada. Cuanto más alta es la intensidad de descarga, más pequeña resulta ser la capacidad aparente; llamada C10 < C20 < C100 etc.
Incluso esta interpretación es errónea y ha llevado a mucha confusión (me incluyo a mí), porque lo que varía en función de la intensidad de descarga no es la capacidad, sino la tensión de la batería, que baja más rápido al descargarse con intensidad alta (para más detalle ver mi post inicial)
Statement 1: La capacidad real de una batería es siempre la misma, no importa la intensidad de descarga !!
Lo que pasa, es que una batería ya no es capaz de entregar mucha intensidad, cuando está a un SoC bajo
Statement 2: La fórmula de Peukert no sirve para estimar el SoC de una batería! Tampoco sirve para estimar la eficiencia de carga!
Peukert ataca por el lado equivocado: No es la descarga, la que dificulta la estimación del SoC; es la eficiencia de carga en las diferentes fases de carga!
Sin profundizar mucho, solamente diré que la eficiencia de carga depende (un poco) de la intensidad de carga, y depende (mucho!) del grado de saturación (del SoC) de la batería: Al SoC=98%, por ejemplo, gran parte de la intensidad es utilizada para disociar H2O en H2 y O2, en vez de para aumentar el SoC!
Os pongo dos ejemplos numéricos para ilustrar lo dicho:
Caso 1: Batería de 500Ah C100. Descarga desde el SoC=80% durante 2 horas con I=50A; a continuación carga con 20A durante 5 horas
Pregunta: A qué SoC estará la batería tras este proceso?
a) Peukert diría que a una intensidad de descarga de 50A corresponde una capacidad de 315Ah, de los que se han descargada 100Ah. Como se ha empezado al SoC=80% (252Ah), al finalizar la descarga la batería estaría a 152Ah de 315Ah, lo que corresponde al SoC=48%
Según Peukert, se cargarían también 100Ah, con lo que al final del proceso tendríamos 252Ah de 315Ah, lo que corresponde al SoC=80%
b) Yo digo que la descarga de 100Ah reduce los 400Ah de la batería (SoC=80%) a 300Ah, que corresponde al SoC=60%
La carga es con I=20A, que es una eficiencia de ~96%. 5 horas son 100Ah x 0.96 = 96Ah. Tendremos 396Ah de 500Ah, que corresponde al SoC=79%
Resultado: En este caso, Peukert se acerca mucho al SoC verdadero
Caso 2: Batería de 500Ah C100. Descarga desde el SoC=99% durante 2 horas con I=50; a continuación carga con 20A durante 6 horas
a) Según Peukert, con la misma argumentación que en el caso 1, al final del proceso la batería estaría con 332Ah de 315Ah, lo que corresponde al SoC=105% - una barbaridad
b) Yo digo, que los 100Ah descargados reducen el SoC a 79% (de 495Ah a 395Ah). La carga empezará con una eficiencia de 96%, pero al sobrepasar el SoC=94% empezará a empeorar significativamente. En total, la eficiencia de carga se reducira a 86%, aproximadamente. Es decir, no entrarán 120Ah, solo entrarán 103Ah, con lo que tendremos 498Ah de 500Ah, es decir un SoC de 99%
Resultado: En este caso, Peukert se equivoca bastante (resulta un SoC superior a 100%)
Pero lo peor es, que con la fórmula de Peukert se intenta aproximar el SoC en base a la intensidad de descarga, lo que es un disparate gordísimo !
Para más información sobre la eficiencia de carga ver este hilo: viewtopic.php?f=9&t=753
Con la fórmula de Peukert se puede calcular la capacidad (aparente!) de una batería de plomo-ácido, cuando se descarga con una intensidad dada. Cuanto más alta es la intensidad de descarga, más pequeña resulta ser la capacidad aparente; llamada C10 < C20 < C100 etc.
Incluso esta interpretación es errónea y ha llevado a mucha confusión (me incluyo a mí), porque lo que varía en función de la intensidad de descarga no es la capacidad, sino la tensión de la batería, que baja más rápido al descargarse con intensidad alta (para más detalle ver mi post inicial)
Statement 1: La capacidad real de una batería es siempre la misma, no importa la intensidad de descarga !!
Lo que pasa, es que una batería ya no es capaz de entregar mucha intensidad, cuando está a un SoC bajo
Statement 2: La fórmula de Peukert no sirve para estimar el SoC de una batería! Tampoco sirve para estimar la eficiencia de carga!
Peukert ataca por el lado equivocado: No es la descarga, la que dificulta la estimación del SoC; es la eficiencia de carga en las diferentes fases de carga!
Sin profundizar mucho, solamente diré que la eficiencia de carga depende (un poco) de la intensidad de carga, y depende (mucho!) del grado de saturación (del SoC) de la batería: Al SoC=98%, por ejemplo, gran parte de la intensidad es utilizada para disociar H2O en H2 y O2, en vez de para aumentar el SoC!
Os pongo dos ejemplos numéricos para ilustrar lo dicho:
Caso 1: Batería de 500Ah C100. Descarga desde el SoC=80% durante 2 horas con I=50A; a continuación carga con 20A durante 5 horas
Pregunta: A qué SoC estará la batería tras este proceso?
a) Peukert diría que a una intensidad de descarga de 50A corresponde una capacidad de 315Ah, de los que se han descargada 100Ah. Como se ha empezado al SoC=80% (252Ah), al finalizar la descarga la batería estaría a 152Ah de 315Ah, lo que corresponde al SoC=48%
Según Peukert, se cargarían también 100Ah, con lo que al final del proceso tendríamos 252Ah de 315Ah, lo que corresponde al SoC=80%
b) Yo digo que la descarga de 100Ah reduce los 400Ah de la batería (SoC=80%) a 300Ah, que corresponde al SoC=60%
La carga es con I=20A, que es una eficiencia de ~96%. 5 horas son 100Ah x 0.96 = 96Ah. Tendremos 396Ah de 500Ah, que corresponde al SoC=79%
Resultado: En este caso, Peukert se acerca mucho al SoC verdadero
Caso 2: Batería de 500Ah C100. Descarga desde el SoC=99% durante 2 horas con I=50; a continuación carga con 20A durante 6 horas
a) Según Peukert, con la misma argumentación que en el caso 1, al final del proceso la batería estaría con 332Ah de 315Ah, lo que corresponde al SoC=105% - una barbaridad
b) Yo digo, que los 100Ah descargados reducen el SoC a 79% (de 495Ah a 395Ah). La carga empezará con una eficiencia de 96%, pero al sobrepasar el SoC=94% empezará a empeorar significativamente. En total, la eficiencia de carga se reducira a 86%, aproximadamente. Es decir, no entrarán 120Ah, solo entrarán 103Ah, con lo que tendremos 498Ah de 500Ah, es decir un SoC de 99%
Resultado: En este caso, Peukert se equivoca bastante (resulta un SoC superior a 100%)
Pero lo peor es, que con la fórmula de Peukert se intenta aproximar el SoC en base a la intensidad de descarga, lo que es un disparate gordísimo !
Para más información sobre la eficiencia de carga ver este hilo: viewtopic.php?f=9&t=753
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Re: Peukert ??
Por la cantidad de agua que desaparece al mes en un vaso, no parece que la disociación sea el mayor causante de las irreversibilidades.
200 g, más o menos, al mes por vaso, de unos 35 kg, son unos 11 moles que necesitarían unos 500 kJ/ mol * 11 mol = 5500 kJ.
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Re: Peukert ??
Estaba viendo la temperatura de una batería un dia soleado de invierno, en un recinto con una temperatura muy constante, y se ve claramente que el mayor aumento de temperatura se da en la fase de bulk, C10. Pasa de 13 a 18 grados y en absorción de 18 a 21 °C. La masa del banco ronda los 900 kg.
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Re: Peukert ??
Tendré que pensar sobre lo que dices, Gabriel. Pero así a bote pronto, según tus números (5500kJ por mes y vaso), la disociación del agua consume algo menos de 2kWh por mes y vaso (1kWh = 3600kJ), exactamente 1.53kWh. El ciclaje de mi batería de 48V es de aproximadamente 6kWh al día, que son 180kWh al mes o 7.5kWh por mes y vaso. Si de estos 7.5kWh se emplean 1.5kWh en la disociación del agua, sería un 20%, que sería la mayor parte de las pérdidas, dado que la eficiencia de carga energética anda por 75%. O sea, 20% disociación y 5% otras pérdidasGabriel_2018 escribió: ↑30 May 2021, 22:50Por la cantidad de agua que desaparece al mes en un vaso, no parece que la disociación sea el mayor causante de las irreversibilidades. 200 g, más o menos, al mes por vaso, de unos 35 kg, son unos 11 moles que necesitarían unos 500 kJ/ mol * 11 mol = 5500 kJ
Yo me he acercado de una manera muy empírica al tema: En ecualización, que se hace al SoC=100%, toda la intensidad que entra en batería es utilizada para la disociación del agua, no para cargar a la batería. Si toda la energía que aportan esos amperios solo es utilizada para la electrólisis, sin aumentar para nada el SoC de la batería, significa que la electrólisis sí consume mucha energía ...
Viendo lo mucho que burbujea el electrólito en absorción (poco menos que en ecualización), he deducido que gran parte de la energía eléctrica es convertida en la disociación del agua. Pero haré una aproximación cuantitativa, como tú la indicas, para eliminar dudas
.
No niego que sea en bulk, cuando más se caliente el electrólito. Es que la disociación del agua consume energía, pero no genera calorGabriel_2018 escribió: ↑30 May 2021, 23:08Estaba viendo la temperatura de una batería un dia soleado de invierno ... y el mayor aumento de temperatura se da en la fase de bulk, C10
Podría bien ser, que en absorción buena parte de la energía se emplee en la disociación, sin calentar el electrólito
Actualmente no me queda muy claro, si la eficiencia de carga es más baja en bulk o en absorción/flotación. Creo que es (mucho!) más alta en bulk, pero no estoy seguro. Intentaré verificarlo ...
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Re: Peukert ??
Vale, ya me lo he pensado. Efectivamente, la energía que se necesita en electrólisis para disociar 1 mol de agua (18g) son 572 kJ. Y 3600kJ es 1kWh. Es decir, la disociación de 1 litro de agua consume 8.83 kWh de energía eléctrica
Hago números con los datos de mi propia batería, de la que tengo datos fiables de los últimos 33 meses:
- La batería ha consumido 87 litros de agua en total, que son 110ml por mes y vaso
- La disociacón de 110ml de agua (electrólisis) consume (110/18) x (572/3600) = 0.97 kWh
- En estos 33 meses he ciclado un total de 5.84 MWh, que son 7.37 kWh por mes y vaso
- 0.97 kWh es el 13.2% de 7.37 kWh; es decir, mi batería pierde el 13.2% de los kWh que entran, a causa de la electrólisis
- La eficiencia de carga (energética) media en estos 33 meses ha sido en torno a 0.80 +/- 0.03
(Nota: La eficiencia de carga la obtengo dividiendo los kWh que salen de batería por los kWh que entran)
Resultado: Si de 20% de pérdidas, 13% son por electrólisis, y solo 7% por otros efectos, podemos decir tranquilamente que la eficiencia de carga es debida mayoritariamente (en un 65%) a la disociación del agua, que ocurre solo en las fases de absorción y flotación
Detallando un poco más: En un día típico, la descarga nocturna de la batería ha sido de 6.81kWh (hasta el SoC 77%). El día siguiente, entraron 3.96kWh (58%) en bulk, 2.69kWh (40%) en absorción y 0.16kWh (2%) en flotación. La eficiencia de carga en este día fue de 0.76, es decir, se han "perdido" 1.63kWh de los 6.81kWh cargados. Si el 65% de estas pérdidas han sido por electrólisis (solo en abs y flot), se han "perdido" 1.06kWh (de 2.85kWh) en abs+flot, y 0.57 kWh (de 3.96kWh) en bulk ---> La eficiencia de carga (energética) ha sido de 0.86 en bulk y de 0.63 en absorción+flotación
Si suponemos que la eficiencia de carga (energética) en flotación es prácticamente cero, obtenemos 0.86 (bulk), 0.67 (abs) y 0.0 (flot)
Expresado en eficiencia culómbica**, obtenemos aproximadamente 0.94 (bulk), 0.74 (abs) y 0.0 (flot)
Nota: No hay que olvidar que la absorción empieza con una eficiencia culómbica alta (~0.94 al SoC=~95%) y finaliza con una muy baja (~0.10 al SoC=~99%)
**: Para pasar de la eficiencia energética a la culómbica he supuesto una tensión media de 49V en descarga y de 54V en carga
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Respecto al calentamiento del electrólito debido al paso de la corriente tengo que decir que ha sido poco notable. La temperatura de la batería nunca ha estado más de 2°C por encima de la temperatura ambiente
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Re: Peukert ??
Conclusión final: Mejor olvidarse de la "fórmula de Peukert" !
A ver quien no está de acuerdo ...
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Re: Peukert ??
Viva el lifepo4 ! , entre la capacidad que va perdiendo el plomo con los años y la energía que se esfuma en cargarlas ya sale más rentable una lifepo4 diy.
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Re: Peukert ??
No es el tema del hilo ... pero tienes razón, Fran
La fórmula de Peukert es tan anticuada como la batería de plomo-ácido - va siendo hora de que nos despidamos de ambas !
Pero no nos engañemos: Ni la batería de litio (o la LiFePO4) es perfecta ni su eficiencia es 100% - aún queda margen para mejorar ...
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Re: Peukert ??
Sí, así es. En PVControl+, por ejemplo, se puede usar Peukert si se desea, pero por defecto Peukert es 1 y es la eficiencia de carga la que se ajusta y el resultado se puede ver en este ejemplo:Homo_non_sapiens escribió: ↑31 May 2021, 13:19 Conclusión final: Mejor olvidarse de la "fórmula de Peukert" !
A ver quien no está de acuerdo ...
Se observa que el SOC llega a 100 al final de la etapa de absorción.
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Re: Peukert ??
Pues no sé si eso se puede generalizar. Analizando mi caso, las pérdidas por temperatura suponen un 75% de las pérdidas. Habrá factores que hagan variar el peso de cada factor en las pérdidas.Homo_non_sapiens escribió: ↑31 May 2021, 08:45Vale, ya me lo he pensado. Efectivamente, la energía que se necesita en electrólisis para disociar 1 mol de agua (18g) son 572 kJ. Y 3600kJ es 1kWh. Es decir, la disociación de 1 litro de agua consume 8.83 kWh de energía eléctrica
Hago números con los datos de mi propia batería, de la que tengo datos fiables de los últimos 33 meses:
- La batería ha consumido 87 litros de agua en total, que son 110ml por mes y vaso
- La disociacón de 110ml de agua (electrólisis) consume (110/18) x (572/3600) = 0.97 kWh
- En estos 33 meses he ciclado un total de 5.84 MWh, que son 7.37 kWh por mes y vaso
- 0.97 kWh es el 13.2% de 7.37 kWh; es decir, mi batería pierde el 13.2% de los kWh que entran, a causa de la electrólisis
- La eficiencia de carga (energética) media en estos 33 meses ha sido en torno a 0.80 +/- 0.03
(Nota: La eficiencia de carga la obtengo dividiendo los kWh que salen de batería por los kWh que entran)
Resultado: Si de 20% de pérdidas, 13% son por electrólisis, y solo 7% por otros efectos, podemos decir tranquilamente que la eficiencia de carga es debida mayoritariamente (en un 65%) a la disociación del agua, que ocurre solo en las fases de absorción y flotación
Detallando un poco más: En un día típico, la descarga nocturna de la batería ha sido de 6.81kWh (hasta el SoC 77%). El día siguiente, entraron 3.96kWh (58%) en bulk, 2.69kWh (40%) en absorción y 0.16kWh (2%) en flotación. La eficiencia de carga en este día fue de 0.76, es decir, se han "perdido" 1.63kWh de los 6.81kWh cargados. Si el 65% de estas pérdidas han sido por electrólisis (solo en abs y flot), se han "perdido" 1.06kWh (de 2.85kWh) en abs+flot, y 0.57 kWh (de 3.96kWh) en bulk ---> La eficiencia de carga (energética) ha sido de 0.86 en bulk y de 0.63 en absorción+flotación
Si suponemos que la eficiencia de carga (energética) en flotación es prácticamente cero, obtenemos 0.86 (bulk), 0.67 (abs) y 0.0 (flot)
Expresado en eficiencia culómbica**, obtenemos aproximadamente 0.94 (bulk), 0.74 (abs) y 0.0 (flot)
Nota: No hay que olvidar que la absorción empieza con una eficiencia culómbica alta (~0.94 al SoC=~95%) y finaliza con una muy baja (~0.10 al SoC=~99%)
**: Para pasar de la eficiencia energética a la culómbica he supuesto una tensión media de 49V en descarga y de 54V en carga
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Respecto al calentamiento del electrólito debido al paso de la corriente tengo que decir que ha sido poco notable. La temperatura de la batería nunca ha estado más de 2°C por encima de la temperatura ambiente
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Re: Peukert ??
De acuerdo, la eficiencia de carga no será la misma en todos los sistemas FV. Pero creo tener un argumento convincente para hacer ver, que las pérdidas por electrólisis (disociación del agua) son importantes, para no decir dominantes para la eficiencia de cargaGabriel_2018 escribió: ↑01 Jun 2021, 10:31Pues no sé si eso se puede generalizar. Analizando mi caso, las pérdidas por temperatura suponen un 75% de las pérdidas. Habrá factores que hagan variar el peso de cada factor en las pérdidas
Pensemos en la ecualización. Para una batería de 500Ah C10 entrarán entre 30A (al principio) y 10A (al final) de la ecualización. Pero el SoC de la batería no aumenta! Una pequeña parte de la energía aportada por la corriente eléctrica servirá para romper cristales gordos de sulfato de plomo (si la batería estaba sulfatada), pero aparte de esto, casi toda la energía es empleada para la electrólisis
Mi razonamiento: Si en ecualización los amperios que entran son transformados casi en su totalidad en electrólisis, gran parte de los amperios que entran en absorción también se "perderán" en la electrólisis, porque el burbujeo al final de la absorción es impresionante, casi tan fuerte como al ecualizar
Me parece que mi estimación de que el 65% de las pérdidas son debidas a la electrólisis del agua no es nada exagerada ...
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Re: Peukert ??
Y no se puede calcular la energia que se gasta en calentar de 2°C una masa de 500kgs , durante 10 horas al dia ?
Aunque, sea sin tomar en cuenta la disipacion de calor en el local.
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Re: Peukert ??
Claro que se puede estimar la energía necesaria para calentar a la batería
Para aumentar la temperatura de un litro de agua en 1 Kelvin, se necesita 1 kJ
Pongamos que subimos la temperatura de 500l de agua unos 3 Kelvin. Para eso necesitamos 500 x 3 x 1kJ = 1500kJ, que son 0.42kWh. Si suponemos que durante el día se ha disipado la misma cantidad de calor, entonces 0.8kWh de los amperios metidos en la batería se habrían transformado en calor
Si hemos ciclado la batería con 7kWh, estos 0.8kWh serían el 12% de pérdidas, aproximadamente
En mi post #7 había estimado que las pérdidas por electrólisis del agua son aproximadamente 1 kWh. La electrólisis ocurre en absorción, donde entran aproximadamente 2.5kWh de los 7kWh ciclados ---> La eficiencia energética de carga en absorción es de 1.5kWh/2.5kWh = 60%
La estimación actual da pérdidas de 0.8 kWh por calor. El calentamiento ocurre predominantemente en bulk, donde entran aproximadamente 4.5 kWh de los 7 kWh ciclados ---> La eficiencia energética de carga en bulk es de 3.7kWh/4.5kWh = 82%
En realidad, en absorción también se calienta el electrólito. Pongamos que de los 0.8 kWh perdidos por calentamiento, 0.6 kWh son en bulk y 0.2 kWh en absorción. Entonces la eficiencia energética será de 1.3kWh/2.5kWh = 52% en absorción y de 3.9kWh/4.5kWh = 87%
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Re: Peukert ??
Son 4.18 KJ por kilogramo y grado.Homo_non_sapiens escribió: ↑01 Jun 2021, 21:42Claro que se puede estimar la energía necesaria para calentar a la batería
Para aumentar la temperatura de un litro de agua en 1 Kelvin, se necesita 1 kJ
Pongamos que subimos la temperatura de 500l de agua unos 3 Kelvin. Para eso necesitamos 500 x 3 x 1kJ = 1500kJ, que son 0.42kWh. Si suponemos que durante el día se ha disipado la misma cantidad de calor, entonces 0.8kWh de los amperios metidos en la batería se habrían transformado en calor
Si hemos ciclado la batería con 7kWh, estos 0.8kWh serían el 12% de pérdidas, aproximadamente
En mi post #7 había estimado que las pérdidas por electrólisis del agua son aproximadamente 1 kWh. La electrólisis ocurre en absorción, donde entran aproximadamente 2.5kWh de los 7kWh ciclados ---> La eficiencia energética de carga en absorción es de 1.5kWh/2.5kWh = 60%
La estimación actual da pérdidas de 0.8 kWh por calor. El calentamiento ocurre predominantemente en bulk, donde entran aproximadamente 4.5 kWh de los 7 kWh ciclados ---> La eficiencia energética de carga en bulk es de 3.7kWh/4.5kWh = 82%
En realidad, en absorción también se calienta el electrólito. Pongamos que de los 0.8 kWh perdidos por calentamiento, 0.6 kWh son en bulk y 0.2 kWh en absorción. Entonces la eficiencia energética será de 1.3kWh/2.5kWh = 52% en absorción y de 3.9kWh/4.5kWh = 87%
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Re: Peukert ??
Correcto! He metido la pata, confundiendo calorías con Joule ... ... Gracias por corregir, Gabriel
Entonces todo cambia y dominarían las pérdidas por calor - si realmente sube 3 grados la temperatura de una batería de 500kg
Serían 3.5 kWh perdidos por calentamiento frente a solo 1kWh perdido por electrólisis, digamos 2.5kWh en bulk y 1kWh en absorción
La eficiencia en bulk sería de 2.0kWh/4.5kWh = 44% y la eficiencia en absorción sería de 0.5kWh/2.5kWh = 20%
En realidad la eficiencia de carga no es tan baja! Evidentemente, hemos sobreestimado las pérdidas por calor
Ya había dicho antes, que mi batería se calienta muy poco, posiblemente menos de 1 Kelvin
Personalmente creo, que ciclando con 7kWh, pérdidas realistas serian aproximadamente 1kWh por calor (0.8kWh en bulk y 0.2kWh en absorción) y también 1kWh por electrólisis (todo el kWh en absorción)
Entonces, la eficiencia en bulk sería de 3.7kWh/4.5kWh = 82% y de 1.3kWh/2.5kWh = 52% en absorción
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Re: Peukert ??
Viendo la resistencia interna de una batería tan pequeña (Ri=~10mOhm), no entiendo como una batería pueda calentarse tanto, cargándola
Pongamos que una batería de 500Ah C10 a 48V tenga Ri= 10mOhm. Que en la fase bulk se cargue con I=40A durante 4 horas (160Ah o 8.64kWh) y que la tensión media en carga sea V=54V. Entonces el calor generado por el efecto Joule será de I^2 x R x t = 1600 x 10/1000 x 4 = 64Wh = 0.064kWh
0.064kWh de 8.64kWh son solo 0.8%. Realmente no entiendo, como una batería pueda calentarse con esto. De hecho, la mía no se calienta
Si se cargarían los mismos 8.64kWh con 80A en 2 horas, el calor de Joule sería de 0.128kWh, el 1.5% de 8.64kWh - tampoco es mucho ...
Y aunque la Ri fuese de 20mOhm, las pérdidas serían de 3%, que sigue siendo poco en comparación con las pérdidas por electrólisis
Pongamos que una batería de 500Ah C10 a 48V tenga Ri= 10mOhm. Que en la fase bulk se cargue con I=40A durante 4 horas (160Ah o 8.64kWh) y que la tensión media en carga sea V=54V. Entonces el calor generado por el efecto Joule será de I^2 x R x t = 1600 x 10/1000 x 4 = 64Wh = 0.064kWh
0.064kWh de 8.64kWh son solo 0.8%. Realmente no entiendo, como una batería pueda calentarse con esto. De hecho, la mía no se calienta
Si se cargarían los mismos 8.64kWh con 80A en 2 horas, el calor de Joule sería de 0.128kWh, el 1.5% de 8.64kWh - tampoco es mucho ...
Y aunque la Ri fuese de 20mOhm, las pérdidas serían de 3%, que sigue siendo poco en comparación con las pérdidas por electrólisis
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Re: Peukert ??
Pero vamos, yo diría que lo correcto sería usar:
(Tensión de carga forzada - Tensión de carga de proceso reversible)*I carga * t
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Re: Peukert ??
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), obtendríamosGabriel_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
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)
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