“Cargamos nuestra batería de litio a 14.2V, y el porcentaje de carga indicaba 100%. Luego usamos nuestros electrodomésticos por un par de horas, encendimos las luces, vimos una película, y la batería estaba a 13.2V, que indicaba 90%. Treinta minutos después, el inversor nos dio la alarma de bajo voltaje, y todo se apagó. ¿Por qué bajó tan rápido, hicimos algo mal?”
~Sarah & Mark
Esta súplica de comprensión nos llegó en un correo electrónico hace unas semanas de parte de unos amigos que acababan de sacar su furgoneta (nueva para ellos) por primera vez a la carretera. Habían hecho todos los cálculos, pedido el equipo solar e incluso completado la fase 1 de su mejora solar. En su primera noche, descubrieron una desconexión entre lo que esperaban y lo que obtuvieron. No, no habían hecho nada malo con su instalación, ni con su elección de electrodomésticos o equipo. Simplemente necesitaban obtener algo de experiencia en la vida real con su sistema y batería para poder alinear sus expectativas con sus experiencias.
El porcentaje de carga y el estado de voltaje no parecen coincidir como esperamos, a veces cortando la película justo en la mejor parte. Cuando vemos que el estado de nuestra batería baja del 100% al 80% en 2 horas de uso, podríamos esperar tener 8 horas más con la misma tasa de uso, pero así no es como funcionan las baterías de ciclo profundo, ni cómo se descargan.
Así que antes de seguir, pregúntate esto: "¿El tanque de gasolina de mi vehículo siempre va de lleno a vacío al mismo ritmo en cada cuarto de tanque? En mi experiencia, los indicadores de gasolina solo son precisos en dos puntos: lleno y vacío. Y probablemente todos hemos conducido ese coche en el que la primera mitad del tanque parece durar para siempre, pero el último cuarto se evapora en un instante, dejándonos buscando desesperadamente una gasolinera.
Para cualquier nuevo usuario de baterías solares, esta curva de aprendizaje es demasiado común, así como el pánico familiar de haber conectado algo mal cuando suena la alarmante señal de bajo voltaje; créanme, hemos estado allí. ¡No se asusten con el pitido!
Comprendiendo los porcentajes del estado de la batería
Las baterías de ciclo profundo no pasan de una carga completa del 100% a 12V a una carga del 0% a 0V, entregando una tasa constante de descarga en una cantidad uniforme de tiempo. Eso sería agradable, pero las leyes de la Física (o al menos aquellos que las interpretan y crean escalas de voltaje) no tuvieron en cuenta al consumidor promedio. Cuando nos referimos a 12 voltios, hablamos de la "carga nominal" de la batería; esta es una forma elegante de decir que estas baterías operan dentro de ciertos parámetros, alrededor de aproximadamente 12V. Su voltaje real, y por lo tanto el estado de carga, se entiende mejor como un rango que varía entre los diferentes tipos de baterías.
Ya sean baterías de ferrofosfato de litio (LFP o LiFePo), AGM o de plomo-ácido inundado, la química interna de la batería determinará el rango de estado de voltaje entre llena y vacía, así como la profundidad de descarga (DoD) disponible para cada tipo. Para complicar aún más las cosas, la antigüedad de la batería, la temperatura y si se permite que la batería descanse o tiene una carga constante también juegan un papel importante en esto.
Nota: Para obtener más información sobre la química de las baterías solares y un análisis completo de costo-beneficio de las 4 baterías solares de ciclo profundo más comunes, consulte nuestro blog de diciembre de 2020. Esto le ahorrará tiempo de investigación al descifrar la terminología, comprender la química y tomar una decisión inteligente sobre la batería que podría ahorrarle mucho dinero a largo plazo, sin mencionar los dolores de cabeza.
Si una imagen vale más que mil palabras, entonces un gráfico o tabla sólida debería valer más. Esta tabla, que hemos combinado a partir de muchas fuentes en línea, le ayudará a comprender las diferencias entre los tipos de batería y su rango de voltaje y porcentaje de carga apropiados. Si es nuevo en la energía solar, marque este artículo o tome una captura de pantalla de esta página, imprima la escala y colóquela cerca de su dispositivo de monitoreo de batería. Encuentro que esto ayuda a reforzar la conexión entre lo que esperamos y lo que experimentamos.
En el gráfico siguiente, la profundidad de descarga (DOD) es el nivel seguro al que se puede descargar la batería de forma repetida y segura sin acortar significativamente la vida útil de la batería. Para las baterías de plomo-ácido inundado y AGM, este valor es del 50% (50% de la capacidad); para las LiFePo, es del 80% (20% de la capacidad).
Rango de plomo-ácido inundado (FLA)
El rango normal de funcionamiento está entre 12.7V y 12.06V. Este no es un rango muy amplio y explica por qué es tan fácil descargar en exceso las baterías de plomo-ácido inundado, algo que hicimos en muchas ocasiones antes de actualizar a LiFePo.
Rango AGM (SLA)
El rango de funcionamiento normal está entre 13.0V y 12.05V. Aunque el rango es ligeramente mayor con las baterías AGM, la profundidad de descarga es casi la misma que la de las baterías de plomo-ácido inundado. El verdadero beneficio de estas baterías es su asequibilidad a corto plazo y sus opciones de instalación.
Rango LiFePo
El rango normal de funcionamiento para el ferrogosfato de litio es de 14.4V a 12.9V. En comparación con las baterías FLA y SLA, el rango y la profundidad de descarga son mucho mayores, lo que permite una cantidad significativamente mayor de vatios-hora disponibles por ciclo.
Nota: Su monitor de batería o aplicación de smartphone podría mostrarle una lectura ligeramente diferente dependiendo de su calibración y la temperatura de la batería.
Así que, volvamos a la furgoneta de Sarah y Mark. Salieron de casa con una batería LiFePo completamente cargada (14.2V, 100%) que muy pronto se convirtió en 13.6V, también al 100%. (Por qué baja inmediatamente es uno de esos detalles que los ingenieros explican o entienden mejor; para el resto de nosotros, digamos que "lo hace"). Luego encendieron su calentador de agua eléctrico (1500W) durante unos 15-20 minutos, el voltaje marcaba 13.2V, lo que en su aplicación del teléfono inteligente mostraba 90% (pero debería haber sido 70%), luego encendieron las luces y su computadora portátil para ver una película. Antes de que se dieran cuenta, estaban a 12.8V y se dirigían al punto de corte de bajo voltaje de su inversor. La diferencia entre el 70% de capacidad y el 40% es una mera décima de voltio.
Debido a que su aplicación mostraba el 90% cuando comenzaron la película (y probablemente también enchufaron un teléfono inteligente para cargar), pensaron que tenían mucha energía. Pero no habían calibrado mentalmente el gasto de energía previo con su carga disponible y el uso proyectado para la noche. Tampoco ayudó que los paneles solares, que venían con la furgoneta, no funcionaran correctamente (como descubrieron más tarde).
Al día siguiente condujeron hasta la casa de un amigo, que cargó su batería de nuevo a 13.2V a través de su cargador CC a CC a bordo de doble entrada y luego la enchufaron para terminar de cargarla con su cargador CA a CC. Durante el resto del fin de semana, dejaron el calentador de agua apagado y lograron hacer funcionar todos sus demás electrodomésticos sin más problemas. ¿Fue un problema que usaran su calentador de agua? En realidad no. El verdadero problema fue el momento en que decidieron usarlo. Si hubieran usado el calentador de agua mientras conducían o mientras tenían pleno sol en sus paneles (dándole a la batería la oportunidad de recargarse), no habrían tenido ningún problema. Para conocer algunas estrategias reales sobre cómo maximizar un pequeño sistema de energía solar, consulte el consejo #3 en este blog.
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Tasas de descarga de la batería
Un ejemplo que realmente nos ayudó a comprender la diferencia entre cómo se descargan el plomo-ácido (línea azul) y el LiFePo (línea naranja) es el funcionamiento de nuestro ventilador de 12V en "Hamlet", nuestra caravana de 1957 en la que hemos vivido y viajado durante 8.5 años. Cuando actualizamos a nuestra nueva batería Renogy 50 Ah LiFePo en 2019, tuvimos una experiencia extraña. En algún momento de las primeras dos semanas, estábamos acampando sin conexión a la red y haciendo funcionar nuestro ventilador toda la noche; era una noche cálida. No recuerdo cuál era la carga cuando nos acostamos, pero no habíamos tenido mucho sol durante unos días. En algún momento de la mitad de la noche, nuestro ventilador simplemente dejó de funcionar por completo, se detuvo por completo. Minutos antes, había estado funcionando a toda velocidad, y luego nada. Ahora, con nuestra batería de plomo-ácido, en condiciones similares, el ventilador simplemente se ralentizaría, a veces a un nivel ridículamente bajo, pero nunca se detenía. Cuando salía el sol, el ventilador aceleraba tan pronto como la luz golpeaba el panel solar.
La razón por la que esto sucede es que la batería LiFePo está diseñada para entregar su "carga nominal" de 12V durante todo su ciclo de descarga. Volviendo al gráfico de estado de carga anterior, la batería solo cae por debajo de 12V por debajo del 9% de capacidad. Así que, cuando falla, falla estrepitosamente, como descubrieron Sarah y Mark. Pero una batería de plomo-ácido cae por debajo de 12V con apenas el 50% de capacidad. Así que un motor de 12V, como el ventilador, simplemente se ralentizará si recibe menos de su "voltaje nominal". A medida que se ralentiza, disminuye la tasa de descarga de la batería hasta que simplemente gira como un cartelero sin entusiasmo en una intersección somnolienta. Otros electrodomésticos que necesitan 12V simplemente dejarán de funcionar, como el inversor.
Herramientas para monitorear el estado de su batería
La aplicación DC Home, a través del Módulo BT-2, es una herramienta increíble. Muestra mucha información de un vistazo, incluyendo un buen porcentaje de carga de la batería. Pero no confíe demasiado en el porcentaje de carga. Para aquellos que realmente quieran profundizar, un Monitor de batería de 500A puede ser la mejor opción.
Pero, ser fácil de leer no significa necesariamente que sea fácil de entender. Toda esta información es excelente, pero lo que todos queremos saber es "¿cuánto tiempo puedo usar mi olla instantánea, mi laptop, mi televisión, lo que sea... antes de quedarme sin energía?" Nuestro mejor consejo es tomar algunas notas sobre cuánto tiempo tarda su banco de baterías en bajar del 100% al 75% al 50% (o 20% si tiene LFP) bajo el uso diario normal. Hacer esto le ayudará a comprender lo que estos números significan para USTED. Familiarizarse con SU sistema, SUS electrodomésticos y SU estilo de vida lleva tiempo y mucha práctica. Pero, siga adelante, porque los beneficios de la libertad solar valen la pena... y tendrá material increíble para esa próxima cena. ¿Las recuerda? No podemos esperar a asistir a una.
Shari Galiardi y David Hutchison han transformado sus antecedentes académicos superiores, su deseo de aprendizaje continuo y su sed de viajes de aventura en la escritura, la fotografía, la producción de video y giras de conferencias de costa a costa. Conocidos por sus amigos simplemente como Shari & Hutch, puede obtener más información sobre sus aventuras a tiempo completo y con energía solar en su sitio web en freedominacan.com. O, sígalos en Facebook, Instagram y YouTube como "Freedom in a Can".
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