NTC 2959
Energía fotovoltaica: quía para caracterizar las baterías de almacenamiento para sistemas fotovoltaicos.
1.0 DEFINICIONES
En esta norma se utilizan las siguientes definiciones.
a. Material activo: los constituyentes de una celda incluyendo el electrolito que participa en la descarga y carga electroquímica.
b. Ceda: la unidad electroquímica básica para acumular energía eléctrica.
c. Rejilla: estructura eléctricamente conductora que mantiene el material activo de una placa.
d. Placa: ensamble de material activo y algunos casos una rejilla de soporte. La placa forma los electrodos positivos y negativos de la celda.
e. Electrolito: el medio que permite el transporte de iones entre los electrodos.
f. Ánodo: electrodo positivo durante la carga en la que tiene lugar la oxidación química. Los fabricantes llaman al ánodo el terminal negativo tanto en la carga como en la descarga.
g. Cátodo: electrodo negativo durante la carga en el cual tiene lugar la reducción química. Los fabricantes lo llaman en el terminal positivo.
h. Autonomía: periodo durante el cual una batería a plena carga puede satisfacer la demanda sin contribución de la fuente auxiliar de energía. Se define en número de días (periodos de 24 h).
i. Capacidad: # de amperios-horas que puede obtenerse de una batería a plena carga.
j. Régimen de carga: la corriente aplicada a una batería para restaurar su capacidad disponible.
Ejemplo: el régimen de carga de 10 h para una celda o una batería de 500 A-H se expresa como:
Para una misma batería, un régimen de carga de 5 h se asignara como régimen c/5 y dará como carga 100.
k. Régimen de descarga: proceso de extraer corriente de una batería mediante la conversión de energía química en energía eléctrica.
Ejemplo: una extracción de 20 A de una batería con una capacidad nominal de 100 A-H de descarga c/5 (100 A-H/20A) análogamente las corrientes de descarga de 5 A, 10ª, y 33.3 A se designarían como los regímenes de c/20, c/10 y c/3 respectivamente.
l. Régimen hora: ejemplo: si una batería nueva con carga plena nominal a 100 A-H se puede descargar a 20 A durante 5H. antes de alcanzar la tensión de interrupción, la descarga de la batería a 20 A se menciona como régimen de 5H (C/I= 00A-H H/20A).
m. Voltaje de corte: (v al final de la descarga o tensión final).
n. Descarga: proceso de extraer corriente de una batería mediante la conversión de energía química a energía eléctrica.
o. Profundidad de la descarga: ejemplo: la extracción de 25 A-H de una celda con carga plena nominal de 100 A-H da como resultado una profundidad de descarga de 25 %.
p. Estado de la carga: para el ejemplo de la profundidad de la descarga tenemos un estado de carga final del 75 %.
q. Eficiencia en amperios-horas: relación entre los A-H extraídos de una batería durante la descarga y los A-H requeridos para restaurar la capacidad inicial.
r. Sobrecarga: carga continua después de que sea alcanzado el 100 % del estado de la carga.
COMO REGLA PRACTICA POR CADA AMPERIO-HORA DE SOBRECARGA SE DESCOMPONEN 0.33 cm´3 de H2O EN HIDROGENO Y OXIGENO.
ENSAYOS.
ENSAYOS DE CAPACIDAD Y EFICIENCIA EN AMPERIOS-HORA.
PREACONDICIONAMIENTO
La batería se sebera descargar y cargar diez a 25ºC±3ºC al régimen de c/10, usando las tensiones finales establecidas en las tablas 1 y 2, o hasta que las capacidades medidas en dos descargas sucesivas difieran en menos de 2½%
CONDICIONES DE ENSAYO.
· TEMPERATURAS: El ensayo se deberá efectuar a 25ºC±3ºC y a una temperatura ambiente de -20ºC±3ºC. Si es diseñador del sistema especifica temperaturas de ensayo adicionales, éstas deberán ser de 40ºC±3ºC, 0ºC±3ºC y -40ºC±3ºC
· TENSIÓN: A menos que se especifique de otra manera, las tensiones finales de carga y descarga serán como se establece en las tablas 1 y 2 (en donde sean aplicables)
· ELECTROLITOS: Si es de plomo acido y electrolito es accesible, se deben efectuar mediciones especificas de la gravedad al comienzo y al final de cada ciclo de carga o de descarga. El electrolito se debe mantener hasta el nivel máximo especificado por el fabricante, pero únicamente durante condiciones de carga. Si es de níquel-cadmio y el electrolito es, se debe registrar su gravedad especifica en cada temperatura del ensayo. El electrolito debe estar al nivel máximo especificado por el fabricante.
· REGÍMENES DE DESCARGA Y CARGA: En regímenes de descarga para cada temperatura especificada, las descargas se deberán efectuar a los regímenes de c/10, c/100 y c/500 25ºC. Todas las cargas se deberán efectuar al régimen de c/20 25ºC, independientemente de las temperaturas reales del ensayo o de los regímenes de descarga.
PROCEDIMIENTO.
· Temperatura inicial: Es necesario ajustar la temperatura de la batería dejando que permanezca a la temperatura del ensayo durante 48 horas, antes de comenzarlo o si el electrolito es accesible verificando la temperatura de este hasta alcanzar la temperatura de ensayo. Si se puede determinar la temperatura del electrolito, es necesario medirla en al menos una celda de cada diez que tenga la batería. Ninguna de las celdas de medida será adyacente.
· CARGA INICIAL: Inicialmente, la batería se debe del ensayo, manteniéndola a su tensión final de la carga durante 48 horas. Durante el proceso de carga, la corriente no deberá exceder el régimen de c/20, 25ºC. Si el electrolito es accesible, se debe medir la gravedad específica de este.
· DESCARGA: La batería se debe descargar a la temperatura del ensayo, al régimen de c/10, 25ºC, hasta alcanzar la tensión de corte. Para estas condiciones de ensayo, se debe determinar la eficiencia en amperios hora. Si el electrolito se accesible, se debe medir la gravedad especifica de este.
· REGÍMENES DE DESCARGA ADICIONALES: Para los regímenes de descarga c/100 y c/500, se deben repartir los procedimientos de carga inicial, descarga y carga.
· TEMPERATURAS DE ENSAYO ADICIONALES: Para cada temperatura de ensayo, se debe repetir los procedimientos de carga inicial, descarga, carga y regímenes de descarga adicionales.
INFORME CERCA DE LOS REQUISITOS
Para cada combinación de temperatura y régimen de descarga, se debe informar la capacidad medida y la eficiencia en amperios hora. Las tensiones finales de descarga y de carga se deben informar en caso de que difieran de los indicados en la tabla 1y 2 (en donde sean aplicables). Si se han medido gravedades especificas, estas se deben anotar. Si cualesquiera de estos datos se presentan en forma grafica, se deben anotar los puntos determinados realmente en una curva dada.
· Capacidad (c)= corriente de descarga (A) por la duración hasta la tensión final de descarga (h).
· La eficiencia (%) se debe calcular usando esta relación:
Nota: Debido a que la tensión de descarga es menor que la tensión de carga, la eficiencia real en energía será menor que la eficiencia en amperios hora que se determino antes.
ENSAYOS CÍCLICOS
La vida cíclica de la batería suele medirse en forma análoga a la que se especifica en la norma NEMA IB-3-197B.
Régimen de descarga a 25ºC | Plomo-acido(v) | Níquel-Cadmio(v) |
c/10 | 1.75 | 1.10 |
c/100 | 1.90 | 1.20 |
c/500 | 1.90 | 1.20 |
Tensiones finales de descarga.
Plomo-acido (v) | Níquel-cadmio(v) | |
40 | 2.12 | 1.41 |
30 | 2.15 | 1.43 |
20 | 2.2 | 1.47 |
10 | 2.27 | 1.50 |
0 | 2.34 | 1.54 |
-10 | 2.45 | 1.57 |
-20 | 2.5 | 1.60 |
-30 | 2.55 | 1.63 |
-40 | 2.57 | 1.65 |
Tensiones finales de carga. (Régimen de carga c/20)
Nota: Los valores de las tensiones indicados en las tablas 1 y 2 son apenas representativos. Ciertos tipos específicos de baterías pueden tener características de tensión que difieren de estas. En este caso se le debe solicitar recomendaciones al fabricante.
