Carga de una batería: carga en varias etapas

Pero antes de sumergirnos directamente en Capítulo 3: Funciones y características de un controlador de carga solar, será mejor que echemos un vistazo a la información necesaria sobre la carga de una batería.

Si ya está bastante familiarizado con esta información, puede saltar al capítulo 3 desde aquí.

Vierta agua en una taza

Vierta agua en una taza

2.1 Breve interpretación

Imagínese vertiendo agua en una taza; al principio, verterá a un ritmo más rápido; cuando la taza está casi llena, el flujo de agua disminuye para que el agua no se desborde de la taza. Por el contrario, si sigue vertiendo agua a un ritmo más rápido, le resultará difícil detener el flujo a tiempo al final y el agua se desbordará de esa taza.

Cargando batería solar

Cargando batería solar

La misma teoría se aplica a la carga de una batería:

  • Cuando la batería está baja, el controlador de carga entrega mucha energía para una carga rápida
  • Cuando la batería está casi llena, ralentiza el cargador regulando su voltaje y corriente.
  • Cuando la batería está llena, envía solo un poco de energía para mantener una carga completa.

Esta es la llamada carga de múltiples etapas.

2.2 Ejemplo: 3-4 etapas

Puntos de ajuste:

Para asegurarse de que puede comprender fácilmente el siguiente contenido, que se refiere a un ejemplo de carga de múltiples etapas (3-4 etapas), primero expliquemos la jerga "puntos de ajuste".

En breve,

el controlador de carga solar está configurado para cambiar su tasa de carga a voltajes específicos, que se denominan puntos de ajuste.

Los puntos de ajuste suelen tener compensación de temperatura, y analizaremos este tema después del ejemplo de carga de varias etapas.

Ahora, veamos el ejemplo en detalle.

El siguiente es un ejemplo de MorningStar, que tiene 4 etapas de carga.

MorningStar 4 etapas de carga

Fuente: MorningStar, 4 etapas de carga

2.2.1 Etapa 1: Carga a granel

En esta etapa, el banco de baterías está bajo y su voltaje es menor que el punto de ajuste del voltaje de absorción. Por lo tanto, el controlador de carga solar enviará tanta energía solar disponible como sea posible al banco de baterías para su recarga.

2.2.2 Etapa 2: Carga de absorción

Cuando su voltaje alcanza el punto de ajuste de voltaje de absorción, el voltaje de salida del controlador de carga solar mantendrá un valor relativamente constante. La entrada de voltaje constante evita que el banco de baterías se sobrecaliente y gasee en exceso. Normalmente, el banco de baterías podría estar completamente cargado en esta etapa.

2.2.3 Etapa 3: Carga flotante

Como sabemos, el banco de baterías está completamente cargado en la etapa de absorción y una batería completamente cargada ya no puede convertir la energía solar en energía química. La energía adicional del controlador de carga solo se convertirá en calefacción y gasificación, ya que se está sobrecargando.

Goteo del grifo

Goteo del grifo

La etapa de flotación está diseñada para evitar que el banco de baterías se sobrecargue a largo plazo. En esta etapa, el controlador de carga reducirá el voltaje de carga y entregará una cantidad muy pequeña de energía, como goteo, para mantener el banco de baterías y evitar un mayor calentamiento y gasificación.

2.2.4 Etapa 4: Carga de ecualización

La carga de ecualización utiliza un voltaje más alto que el de la carga de absorción, para nivelar todas las celdas de un banco de baterías. Como sabemos, las baterías en serie y / o en paralelo constituyen un banco de baterías. Si algunas celdas del banco de baterías no están completamente cargadas, esta etapa las hará todas completamente recargadas y completará todas las reacciones químicas de la batería.

Agua hirviendo

Agua hirviendo

Dado que sigue la etapa 3 (cuando el banco de baterías está completamente recargado), cuando aumentamos el voltaje y enviamos más energía a las baterías, los electrolitos parecerán que están hirviendo. En realidad, no hace calor; es hidrógeno generado a partir de los electrolitos, que produce muchas burbujas. Estas burbujas agitan los electrolitos.

Agitar los electrolitos regularmente de esta manera es esencial para un banco de baterías inundado.

Podemos considerarlo una sobrecarga periódica, pero es beneficioso (a veces imprescindible) para determinadas baterías, como las baterías inundadas y las baterías no selladas, como AGM y Gel.

Por lo general, puede encontrar en las especificaciones de la batería cuánto tiempo debe durar la carga de ecualización y luego establecer el parámetro en el controlador de carga en consecuencia.

2.3 Por qué los bancos de baterías inundados necesitan ecualización

En breve,

para evitar la sulfatación de una batería de plomo-ácido.

reacción química de descarga

La reacción química de la descarga.

Las reacciones químicas de la descarga de la batería generan cristales de sulfato de plomo blandos, que generalmente se adhieren a la superficie de las placas. Si la batería sigue funcionando en este tipo de condiciones, a medida que pasa el tiempo, los cristales de sulfato blando se multiplicarán y se volverán cada vez más duros, lo que hará que sea bastante difícil volver a convertirlos en blandos, o incluso activar más materiales que formaban parte de el electrolito.

La sulfatación de las baterías de plomo-ácido es el flagelo de una falla en la batería. Este problema es común en los bancos de baterías con poca carga a largo plazo.

Si se carga por completo, los cristales de sulfato blando se pueden convertir nuevamente en materiales activos, pero una batería solar rara vez se recarga por completo, especialmente en un sistema fotovoltaico solar que no está bien diseñado, donde el panel solar es demasiado pequeño o el banco de baterías es demasiado grande. .

Sulfatación de la batería de plomo-ácido

Sulfatación de la batería de plomo-ácido

Solo una sobrecarga periódica a alto voltaje puede resolver este problema; a saber, la carga de compensación, que funciona a alto voltaje, genera burbujas y agita el electrolito. Es por eso que la etapa 4 es esencial para un banco de baterías inundado. En muchos sistemas solares fuera de la red, generalmente usamos un generador + cargador para igualar la batería solar inundada periódicamente, de acuerdo con las especificaciones de la batería.

2.4 Puntos de ajuste de control frente a temperatura

Dado que el punto de ajuste de absorción (etapa 2), el punto de ajuste de flotación (etapa 3) y el punto de ajuste de ecualización (etapa 4) se pueden compensar por la temperatura si hay un sensor de temperatura, nos gustaría dejar algunas palabras para este pequeño tema.

En algunos controladores de carga avanzados, los puntos de ajuste de carga de varias etapas fluctúan con la temperatura de la batería. Esto se denomina función de "compensación de temperatura".

El controlador tiene un sensor de temperatura, y cuando la temperatura de la batería es baja, el punto de ajuste aumentará y viceversa; se ajustará en consecuencia una vez que la temperatura aumente.

Sonda del sensor de temperatura

Sonda del sensor de temperatura

Algunos controladores tienen sensores de temperatura incorporados, por lo que deben instalarse cerca de la batería para detectar la temperatura. Otros pueden tener una sonda de temperatura que se debe conectar directamente a la batería; un cable lo conectará al controlador para informar la temperatura de la batería.

Si sus baterías se aplican a una situación en la que la fluctuación de temperatura es mayor a 15 grados Celsius todos los días, es preferible adoptar un controlador con compensación de temperatura.

2.5 Puntos de ajuste de control frente al tipo de batería

Cuando hablamos de tipo de batería, se recomienda otro artículo sobre baterías solares.

La mayoría de los sistemas de energía solar adoptan una batería de plomo-ácido de ciclo profundo, de las cuales hay 2 tipos: tipo inundado y tipo sellado. Una batería de plomo-ácido no solo es económica, sino que también es frecuente en el mercado.

Varios tipos de baterías solares

Varios tipos de baterías solares

Los tipos de batería también afectan el diseño de los puntos de ajuste para los controladores de carga solar; Los controladores modernos tienen la función de permitirle seleccionar los tipos de batería antes de conectarse a un sistema de energía solar.

2.6 Determinación de los puntos de ajuste ideales

Finalmente, llegamos a la teoría sobre la determinación de los puntos de ajuste ideales. Hablando francamente, se trata más de un equilibrio entre la carga rápida y la carga lenta de mantenimiento. El usuario de un sistema de energía solar debe tener en cuenta varios factores, como la temperatura ambiente, la intensidad solar, el tipo de batería e incluso las cargas de los electrodomésticos.

Es necesario hacer frente solo a los 1 o 2 factores principales; eso es suficiente en la mayoría de los casos.