Tema: Sobre la eficiencia de carga de una batería de plomo-ácido

Iniciado por Pidjey

No era ese era este el documento: "The Effects of Mechanical Electrolyte Mixing ..."

He leido un poco más a fondo el artículo (de que año es?) de tu link en el post #37 -gracias, Pidjey- y parece que es un fuerte apoyo para mi postura. Los autores son los ingenieros jefe de Hoppecke en D y USA - supongo que sabrán lo que dicen
Especialmente interesante me parece la tabla de la página 11, que da la eficiencia de carga para una batería de plomo-ácido con algoritmo de carga IUIa, es decir, comparable al que tenemos en un sistema FV (un poco modificado)
La tabla dice, que la eficiencia de carga culómbica (en Ah) es de 83% y la eficiencia en kWh de 72% - no es mucho
Se supone, que estos valores se refieren a una batería en perfecto estado de salud (SoH)

Es decir, si yo tengo (o creo tener) una eficiencia de carga en kWh de 81%, según estos autores o hago las medidas mal o no aplico la suficiente sobrecarga para hacer burbujear fuertemente al electrólito, lo que significa estratificación
Según estos autores, debería hacer ecualizaciones a 2.70V por vaso (64.8V para 24 vasos), para obtener una eficiencia de tan solo 72% (en kWh). Con el algoritmo de carga que aplico yo, la eficiencia (en kWh) debería ser menor, quiza 65%

Yo puedo medir la eficiencia de carga real, ahora mismo obtengo {77kWh OUT / 95kWh IN} = 0.81 o 81%

No sé que tendrá más razón, los autores con efi=~65% o yo, con efi=~80%, pero lo que parece seguro, es la imposibilidad de obtener eficiencias de carga (en kWh) tan altas como 90% o 95% ...
... a no ser que se remueva mecánicamente el electrólito, con aire mediante tubos y bomba. Entonces, según los autores, se consigue una eficiencia de carga (en kWh) de 80%, o sea 8% más que sin remover con aire

Conclusión: Puedo estar satisfecho con la eficiencia de ~80% (en kWh); posiblemente tenga que aumentar el burbujeo eléctrico del electrólito, aceptando mayor consumo de agua y una eficiencia de carga más baja
Tendré que forzar el burbujeo por haber estratificación, si la densidad baja de 1.28g/ml (la mido arriba, no al fondo de los vasos)

Volviendo a presentar los números del otro hilo:

Discharge: 78133 Ah
Charge: 79240 Ah

Me da una eficiencia en Ah de los 98.6% !!! Es posible???

Mi eficiencia culómbica es casi los 100% como dice Hlebtomane.



Entiendo que estés números vienen directamente del WhizBang Jr. y cuenta la carga entrente del MidNite y del PIP. Llevo 2 años recopilando estés números.

Algún mas con el WhizBang Jr. tenéis números para hacer comparacion?





Podéis ver que diariamente hago absorción, y muchos días llego a flotación, tengo puesto 2 horas de absorción y amperage de cola los 4.6A. La mayoría de los días corta por amperage y no por tiempo de absorción...

Juego muy bien con las cargas durante el día y los días que no llega a flotación se queda por encima de los 95% SOC. Vamos que la batería termina su carga casi diariamente, ahora en en verano por las tardes raro día que no este por encima de los 30C.

Como se explica una eficiencia de carga tan alta?

Si hablamos de kWh In y kWh out ya baja a los 85%-88% pero sigue siendo muy alta.

Ultimo punto el año pasado he cosechado 7840kWh y usado por el inversor 6800kWh una eficiencia total del 86% entre carga de baterías y consumo directo. Otra vez una eficiencia muy alta???

Iniciado por Hlebtomane

Son muchos los factores que influyen en la eficiencia de una batería de plomo-ácido. La eficiencia culómbica en fase bulk es de casi 100%. Aún así, sacando 1 A por cada A metido, la eficiencia total es mucho más baja, debido a qué la tensión de descarga es mucho más baja que la de carga. Si en la media cargamos a 55 V en bulk y en descarga la batería tiene 50 V, ya perdemos un 10% solamente por este efecto (55 V * 1 A = 55 W metidos, 50 V * 1 A = 50 W sacados).
En absorción es difícil cuantificar la eficiencia culómbica, pues depende del punto de absorción en el cual nos encontramos (al principio con corriente alta, la eficiencia es aún buena y al final es mala); en flotación la eficiencia es prácticamente 0, lo único útil que entra a la batería es la compensación de la autodescarga que es casi nula...

Iniciado por Gustav

Volviendo a presentar los números del otro hilo:

Discharge: 78133 Ah
Charge: 79240 Ah

Me da una eficiencia en Ah de los 98.6% !!! Es posible???

Mi eficiencia culómbica es casi los 100% como dice Hlebtomane.



Entiendo que estés números vienen directamente del WhizBang Jr. y cuenta la carga entrente del MidNite y del PIP. Llevo 2 años recopilando estés números.

Algún mas con el WhizBang Jr. tenéis números para hacer comparacion?





Podéis ver que diariamente hago absorción, y muchos días llego a flotación, tengo puesto 2 horas de absorción y amperage de cola los 4.6A. La mayoría de los días corta por amperage y no por tiempo de absorción...

Juego muy bien con las cargas durante el día y los días que no llega a flotación se queda por encima de los 95% SOC. Vamos que la batería termina su carga casi diariamente, ahora en en verano por las tardes raro día que no este por encima de los 30C.

Como se explica una eficiencia de carga tan alta?

Si hablamos de kWh In y kWh out ya baja a los 85%-88% pero sigue siendo muy alta.

Ultimo punto el año pasado he cosechado 7840kWh y usado por el inversor 6800kWh una eficiencia total del 86% entre carga de baterías y consumo directo. Otra vez una eficiencia muy alta???

Los números que comentas, pues son los esperados. Sí lo del artículo tiene que ser así, pues mejor ponerlas un lazo, darles tierra y hasta cristiana sepultura.

Esto es lo que dice SMA:

http://files.sma.de/dl/7910/Efficiency-FSS-TI-en-10.pdf

Iniciado por Gustav

Discharge: 78133 Ah ... Charge: 79240 Ah ... Me da una eficiencia en Ah de los 98.6% !!! Es posible???

Mi opinión es, que una eficiencia culómbica tan alta no es real, no es posible. Razones:

- El electrólito tiene que burbujear, sí o sí, para evitar la estratificación. La causa del burbujeo es la disociación del agua, que consume energía - y esta energía es energía "perdida"
- La autodescarga de la batería tiene que ser compensada por intensidad de carga - es energía "perdida"
- La reacción electroquîmica {Pb + PbO2 + 2H2SO4 <---> 2PbSO4 + 2H2O} es reversible, pero en una batería real siempre habrá algo de pérdida, aunque sea poco

Teniendo esto en mente, podemos deducir (Hlebtomane y los autores del artículo están de acuerdo, y creo que Gabriel 2018 también):
- En la fase bulk, la eficiencia culómbica es casi 100%; seamos generosos y digamos 99%
- En absorción, la eficiencia culómbica es "alta al principio y baja al final"; seamos generosos y digamos 60%
- En flotación es "casi cero"; seamos generosos y digamos 20%
- Sigamos siendo generosos, suponiendo que en bulk se llegue al 90% de saturación, en absorción 9% y en flotación 1%

Entonces obtenemos una eficiencia culómbica (en Ah) de 0.820*99% + 0.135*60% + 0.045*20% = 90.2%
Si la carga es a una tension media de 54V y la descarga a 49V, la eficiencia en kWh será de (49/54)*90.2% = 81.3%

Creo que la cosa queda clara ...


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Iniciado por Pidjey

Esto es lo que dice SMA: ...

Los de SMA dicen casi lo mismo que los de Hoppecke. Son más estrictos que yo, diciendo 75% para kWh y 84% para Ah

De todas formas, yo prefiero pensar yo mismo y solo comparar los resultados con lo que dicen otros ...



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Una peculiaridad de la mayoría de los sistemas FV es que la intensidad en la fase Bulk crece gradualmente por las mañanas desde 0C hasta 0.08 o 0.1C. De este forma es menos irreversible que con sistemas de carga con intensidad constante en Bulk.

Iniciado por Gabriel 2018

Una peculiaridad de la mayoría de los sistemas FV es que la intensidad en la fase Bulk crece gradualmente por las mañanas desde 0C hasta 0.08 o 0.1C. De este forma es menos irreversible que con sistemas de carga con intensidad constante en Bulk.

Ya me parece demasiado generoso asumir un 99% de eficiencia para la fase bulk ...

Iniciado por elsolacabasos

Me ha llamado poderosamente la atención las curvas facilitadas por Tjeota en cuanto al rendimiento de cualquier día de su instalación. Antes de las 13 horas, el regulador o inversor, corta, deja la producción en un tercio de su potencia máxima, porque la batería ha finalizado o está en ello la fase inicial de carga; el resto del día mantiene un par de kW. Por la tarde incremente la potencia por demanas; en resumen, creo que pierde casi la mitad de la energía.

Vamos a ver que me parece que hay cosas que o no estan claras o no las he explicado bien en mi instalacion.

La curva/grafica real 100% es esta: Emoncms - dashboard view Esos son datos puestos en tiempo real cada 10 segundos sacados directamente del monitor de baterias Victron BMV700. Son voltaje, amperios y SOC en funcion del tiempo.

La chapuza que han hecho en el Victron BMV 700 es el tratamiento a posteriori de esos datos para calcular, ciclos, eficiencias y demas parametros en diferido y que, ingenuo de mi, traslade a mis otros paneles de datos Emoncms - dashboard view pensando que eran fiables, cuando no lo son en absoluto. Por algun chapuzas de ese afamada marca: V I C T R O N el tratamiento de datos en diferido no se graban bien y hay que resetear el monitor de baterias de vez en cuando. En cambio los datos sacados en tiempo real del BMV700 sí son fiables.

Dicho esto, ayer me puse a hacer mi propio tratamiento de datos a posteriori con mis medios (emoncms) para sacar datos de eficiencia de bateria diaria y acumulada usando solo los datos que da el monitor de baterias en tiempo real. Los calculos son sencillos ya que el monitor de baterias te da datos instantaneos de amperios*voltios que entran o salen de baterias por lo que puedes sacar la energia que entra o sale en base horaria, tanto en acumulada (total) como diaria (24 horas). El dato de eficiencia de diaria a tener en cuenta sera el que de a las 23:59 de cada dia, mientras que el de eficiencia total se ira suavizando con el paso de los dias para dar una eficiencia global que indicara como esta la salud de las baterias. Yo creo que en una semana ese dato ya sera muy exacto.

Respecto a la supuesta perdida de rendimiento a partir del mediodia..... eso no es una perdida de rendimiento, es simplemente que las baterias ya estan cargadas y entrando en absorcion y posterior flotacion en donde no se precisa tanta energia solar. Los reguladores cortan produccion para mantener la etapa de absorcion en voltaje constante y amperaje descendente hasta llegar a flotacion a voltaje constante y amperaje casi nulo. Logicamente los reguladores abriran produccion si las cargas conectadas a los inversores precisen energia. Que podria almacenar esos excedentes?.... si podria, pero no quiero. No me hacen falta. Prefiero que los reguladores e inversores vayan a ralenti durante esas horas. Y si para eso he tenido que inflar el campo solar pues ahi esta. Quizas podria sacar mas rendimiento quitando placas y ajustando mas la instalacion... pero es Julio..... creeme que en invierno me gustaria algun campo solar mas. Es lo que tiene vivir pendiente del cielo y del clima.

Iniciado por el_cobarde

Ya me parece demasiado generoso asumir un 99% de eficiencia para la fase bulk ...

Los datos, datos son, y si con el mismo shunt medimos los amperios que entran y salen, podrá haber algún error en términos absolutos, pero no en la proporción...

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Iniciado por Tejota

Es lo que tiene vivir pendiente del cielo y del clima.

Te has vuelto agricultor?

Iniciado por Gabriel 2018

Los datos, datos son ...

Si el experimento no coincide con la teoría, hay que repasar la teoría y el experimento

Iniciado por Gabriel 2018

Te has vuelto agricultor?

Siempre lo he sido aunque no vivo de ello. Es lo que tiene vivir en el medio rural. Y la FV es, al fin y al cabo, algo que depende del clima para lo bueno y lo malo.
Bueno, a ver que datos arroja ahora la eficiencia calculada sin los algoritmos del BMV700.... ya esta operativa en el panel global..... a ver dentro de una semana como evoluciona. La diaria sera interpretable a medianoche obviamente. En la total no se si añadirle todos los datos que tengo almacenados desde hace un año o distorsinara mucho el dato actual.... no se que hacer...

Iniciado por Tejota

Siempre lo he sido aunque no vivo de ello. Es lo que tiene vivir en el medio rural. Y la FV es, al fin y al cabo, algo que depende del clima para lo bueno y lo malo.
Bueno, a ver que datos arroja ahora la eficiencia calculada sin los algoritmos del BMV700.... ya esta operativa en el panel global..... a ver dentro de una semana como evoluciona. La diaria sera interpretable a medianoche obviamente. En la total no se si añadirle todos los datos que tengo almacenados desde hace un año o distorsinara mucho el dato actual.... no se que hacer...

Yo tengo el bmv 700 de aliexpress i la verdad es que me va perfecto. Eso si, hay que configurarlo, si lo pones como te viene caca.

Iniciado por Pidjey

Yo tengo el bmv 700 de aliexpress i la verdad es que me va perfecto. Eso si, hay que configurarlo, si lo pones como te viene caca.

Configurado lo tengo a medida.... el problema es que los acumulados pasado un tiempo deja de actualizarlos.... es como si tuviera algun problema a la hora de grabarlos en la memoria interna que lleva. Los ciclos por ejemplo empezo a contabilizarlos bien.... pero en cuanto llego a 104 sin tocar nada dejo de seguir contando. Lo mismo con los maximos y minimos de voltaje o con los maximos de descargas o con la media de descargas. Yo creo que es un problema de memoria y tienes que resetear todo (borrar el historico) para que vuelva a funcionar todo. Igual es la unidad que tengo yo.... pero la mia es VICTRON VICTRON.... no es copia china.

Iniciado por Pidjey

Yo tengo el bmv 700 de aliexpress i la verdad es que me va perfecto. Eso si, hay que configurarlo ...

Veo que hay cierta inseguridad en cuanto a la calidad de los datos. De momento solo me fío de los mios, que me dan una eficiencia de carga experimental de ~81% en kWh, lo que es ~91% en Ah
Son los datos experimentales que mejor cuadran con la teoría (suponiendo que la batería está en buen SoH)...


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Iniciado por Tejota

... pero la mia es VICTRON VICTRON.... no es copia china.

A ver si la copia china resulta ser mejor que el original ...

Iniciado por el_cobarde

Veo que hay cierta inseguridad en cuanto a la calidad de los datos. De momento solo me fío de los mios, que me dan una eficiencia de carga experimental de ~81% en kWh, lo que es ~91% en Ah
Son los datos experimentales que mejor cuadran con la teoría (suponiendo que la batería está en buen SoH)...


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A ver si la copia china resulta ser mejor que el original ...

Hasta que punto es relevante la eficiencia en Ah ??
Veo mas real la de kWh ya que involucra el voltaje en el calculo.

Iniciado por el_cobarde

Veo que hay cierta inseguridad en cuanto a la calidad de los datos. De momento solo me fío de los mios, que me dan una eficiencia de carga experimental de ~81% en kWh, lo que es ~91% en Ah
Son los datos experimentales que mejor cuadran con la teoría (suponiendo que la batería está en buen SoH)...


:

A mí los datos que te salen, bajo esas condiciones de funcionamiento, me dicen que tus baterías están medio bien.

Iniciado por Tejota

Hasta que punto es relevante la eficiencia en Ah ??

Creo que no es relevante. Posiblemente exista, porque un shunt mide amperios, no watios ...

Iniciado por Tejota

Veo mas real la de kWh ya que involucra el voltaje en el calculo.

Lo mismo pienso yo


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Iniciado por Gabriel 2018

A mí los datos que te salen, bajo esas condiciones de funcionamiento, me dicen que tus baterías están medio bien.

Por qué insistes, sin hacer caso a los artículos de Hoppecke y SMA, ni a mi post #55 ?

Iniciado por el_cobarde

Creo que no es relevante. Posiblemente exista, porque un shunt mide amperios, no watios ...



Lo mismo pienso yo


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Por qué insistes, sin hacer caso a los artículos de Hoppecke y SMA, ni a mi post #55 ?

Porque he tenido unas CPZS y cuando las compré, la eficiencia era del 88 y cuando las vendí, con dos años, tenía el 84, con unos 200 ciclos...

Iniciado por Tejota

Configurado lo tengo a medida.... el problema es que los acumulados pasado un tiempo deja de actualizarlos.... es como si tuviera algun problema a la hora de grabarlos en la memoria interna que lleva. Los ciclos por ejemplo empezo a contabilizarlos bien.... pero en cuanto llego a 104 sin tocar nada dejo de seguir contando. Lo mismo con los maximos y minimos de voltaje o con los maximos de descargas o con la media de descargas. Yo creo que es un problema de memoria y tienes que resetear todo (borrar el historico) para que vuelva a funcionar todo. Igual es la unidad que tengo yo.... pero la mia es VICTRON VICTRON.... no es copia china.

Con el perfil de carga de las tuyas, un 80-82% ya estaría bien...

Iniciado por Gabriel 2018

Porque he tenido unas CPZS y cuando las compré, la eficiencia era del 88 y cuando las vendí, con dos años, tenía el 84, con unos 200 ciclos...

Vale. Supongo que te refieres a eficiencia en kWh, no en Ah
Lo que quiero decir es: Cómo te explicas que la eficiencia teórica sale tan baja? Para una batería con el SoH 100%?
La "teoría" me parece extremamente sencilla; hay poco que podría fallar ...

En uno de los experimentos me ha parecido entender que el SOC cambiaba del 38 al 53% o algo así...Esos SOC no se manejan en FV habituales, al menos con plomo...

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En cuanto a tu teoría, cargando a 0.08 C, no creo que el rendimiento en absorción sea el que dices.

Iniciado por el_cobarde

Creo que no es relevante. Posiblemente exista, porque un shunt mide amperios, no watios ...

Un shunt mide amperios y voltios. Si esas dos medidas las haces simultaneamente tienes los watts instantaneos en el punto de medida del shunt. De hecho los monitores de baterias te dan esos dos valores simultaneamente mas el tiempo absoluto de la medida. A partir de ahi con esos tres valores puedes hacer todos los algoritmos que quieras de calculo en las condiciones prefijadas que quieras.

Digamos que los 3 valores primitivos que da un shunt son: (voltaje, amperios, tiempo absoluto). Y esos valores son los que exportan hacia dispositivos exteriores para su captura y procesamiento. Ejemplo: (54V, -0.5A, 26-07-2018:15horas:15minutos:30segundos)
El tiempo lo puede dar en progresivo segundero, fecha absoluta o tiempo Unix.

Iniciado por Tejota

Un shunt mide amperios y voltios ... Digamos que los 3 valores primitivos que da un shunt son: (voltaje, amperios, tiempo absoluto)

Hablando bien, un shunt es una resistencia y no mide nada por si mismo. Lo que suele medir la electrónica conectada a un shunt, es la caída de tensión (CdT), cuando pasa cierta intensidad por el shunt. Es cierto, que la CdT son voltios (milivoltios), pero no tiene nada que ver con la tensión que hace fluir la corriente (la fuerza electromotriz). La CdT es proporcional a la intensidad que pasa por el shunt, y como su resistencia es conocida, la electrónica puede calcular los amperios que pasan por el shunt - pero no los watios
Claro que con dispositivos adicionales se puede medir la fuerza electromotriz (voltios) y también el tiempo, con lo que se puede obtener los watios (potencia) y los watios-hora (energía) - pero no es el shunt que los mide

Hablando un poco mal, un shunt "mide amperios", es un amperímetro


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Iniciado por Gabriel 2018

En cuanto a tu teoría, cargando a 0.08 C, no creo que el rendimiento en absorción sea el que dices.

Por favor, díme el rendimiento de las fases de carga bulk, absorción y flotación, según tu parecer

Iniciado por Gabriel 2018

En cuanto a tu teoría, cargando a 0.08 C, no creo que el rendimiento en absorción sea el que dices.

Repetiré los cálculos de mi post #55 con un rendimiento en absorción más alto, como lo propones

En el post #55 había dicho:

- En la fase bulk, la eficiencia culómbica es casi 100%; seamos generosos y digamos 99%
- En absorción, la eficiencia culómbica es "alta al principio y baja al final"; seamos generosos y digamos 60%
- En flotación es "casi cero"; seamos generosos y digamos 20%
- Sigamos siendo generosos, suponiendo que en bulk se llegue al 90% de saturación, en absorción 9% y en flotación 1%

Entonces obtenemos una eficiencia culómbica (en Ah) de 0.820*99% + 0.135*60% + 0.045*20% = 90.2%
Si la carga es a una tension media de 54V y la descarga a 49V, la eficiencia en kWh será de (49/54)*90.2% = 81.3%

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- Supongo que no querrás más de 99% de rendimiento en bulk
- Si no te bastan 60% de rendimiento en absorción, pondremos 80% - más ya no sería plausible, creo
- Para flotación, 20% de rendimiento ya es más que mucho
- En cuanto a la saturacion, supongo que estás de acuerdo con 90% en bulk, 9% en absorción y 1% en flotación

Entonces obtenemos una eficiencia culómbica (en Ah) de 0.848*99% + 0.105*80% + 0.047*20% = 93.3%
Si la carga es a una tension media de 54V y la descarga a 49V, la eficiencia en kWh será de (49/54)*93.3% = 84.7%

Ya ves que con valores razonables no es posible, llegar a eficiencias muy altas

Hoppecke dice, que la eficiencia de carga es 72% (en kWh) o 83% (en Ah)
http://www.battcon.com/PapersFinal20...e%20Energy.pdf

SMA dice, que la eficiencia de carga es 75% (en kWh) o 86% (en Ah)
http://files.sma.de/dl/7910/Efficiency-FSS-TI-en-10.pdf

Para obtener eficiencias tan bajas, tengo que suponer los siguientes rendimientos para las tres fases de carga: bulk 98%; absorción 50%; flotación 10%. Me parecen bastante realistas, estos rendimientos. La saturación que siga siendo 90%, 9% y 1%

Entonces obtengo una eficiencia culómbica (en Ah) de 0.766*98% + 0.150*50% + 0.083*10% = 83.4%
Si la carga es a una tension media de 55V y la descarga a 48V, la eficiencia en kWh será de (48/55)*83.4% = 72.8%