¿Por qué las baterías de ciclo profundo se clasifican en amperios-hora en lugar de vatios-hora? Por ejemplo, si veo una batería de 85Ah, multiplico 85Ah x 12V para obtener 1020 vatios. Dado que el uso de electricidad en el hogar se mide en vatios-hora (por lo tanto, un kill-a-watt) esta información parece más útil. ¿Qué es lo importante que me falta en el etiquetado del amplificador?
En pocas palabras, los vatios miden una tasa de consumo, y las horas de amperaje o kilovatios-hora miden la energía total consumida. Las baterías almacenan energía, por lo que es útil una unidad que cuantifique la cantidad de energía almacenada.
Los vatios son 'julios por segundo', por lo que 1 vatio es el consumo de 1 julios por segundo. Los vatios-hora son la energía consumida por una carga con un consumo de energía de 1 vatio durante una hora. Esta es la misma unidad que usa la compañía eléctrica para determinar su factura eléctrica.
Por lo tanto, la pregunta puede cambiarse a "Por qué las baterías se expresan en Amp-Hours en lugar de KiloWatt-Hours", y también hay una buena razón para ello. Al especificar el voltaje por separado, la unidad de 'Amp-Hours' permite un recálculo conveniente para diferentes series / combinaciones paralelas de baterías, así como un cálculo más sencillo de la vida útil de la batería (medir la corriente de carga es más fácil que la potencia de carga).
Las horas de amperaje especifican mejor lo que la batería almacena y proporciona lo que hacen las horas en vatios.
Las horas en amperios se relacionan con la reacción química básica de la batería, mientras que las horas en vatios se ven mucho más afectadas por el estado de carga al cargar y descargar y por la velocidad de carga y descarga.
En una batería LiFePO4, la eficiencia de Ah puede aumentar en un 99.5% + pero la Watt hora (eficiencia de energía) puede ser de 70% a 90% dependiendo de varias condiciones y parámetros. Una batería estándar es algo similar y una batería ácida de plomo puede alcanzar una eficiencia de corriente superior al 90% (= Ah).
Una batería variará su voltaje a lo largo de su rango de carga.
Resistencia interna x corriente de carga al cuadrado = pérdidas resistivas internas
Que es energía totalmente desperdiciada.
En alta,
resistencia interna x corriente de descarga al cuadrado = pérdidas resistivas internas
Que es energía totalmente desperdiciada.
En un caso, la energía residual se refleja en un RISe de Vterminal y en el otro en una gota.
Al cargar, en la primera parte del ciclo la resistencia interna es relativamente baja. Los AH (horas de amperaje) colocados en la batería son en gran parte recuperables Y las horas de vatios también.
Pero a medida que avanza la carga, aumenta la resistencia interna, la eficiencia de carga energía disminuye, PERO la eficiencia de carga actual sigue siendo razonablemente alta.
Tomando una batería LiFePO $ como un excelente ejemplo, cuando es nueva, la carga ACTUAL para la eficiencia de descarga es aproximadamente 99.5%. ¡A medida que la batería envejece esta eficiencia AUMENTA! Es decir, se pueden sacar casi todos los amperios x horas puestos. PERO las horas en vatios que se ponen y las horas en vatios dependen del lugar del ciclo en el que se colocan y la rapidez con la que salen. Las horas en vatios en la primera parte del ciclo son razonablemente eficientes pero disminuyen la eficiencia a medida que aumenta el voltaje
Solar
Un panel fotovoltaico / fotovoltaico / solar para cargar un sistema de 12 V generalmente tiene 36 celdas, un voltaje descargado de > 20V, un "MPP" = voltaje máximo del punto de potencia de quizás 15V, de modo que el voltaje óptimo a plena carga supera los 12V. Conecte este panel a una batería de 12 V y el voltaje caerá a un valor que depende de los parámetros de la batería y del estado de carga.
Cuando se carga más allá de su punto de máxima potencia, el panel fotovoltaico se aproximará a una fuente de corriente constante.
Si un panel fotovoltaico funciona en, digamos, 3A, independientemente de la potencia en vatios que produzca el panel (V x I), digamos
18V x 3A = 54 vatios o
15V x 3A = 45W o
13V x 3A = 39 W,
Lo que ve la batería es el 3A.
El 3A es lo que impulsa la reacción de almacenamiento de químicos y, independientemente de la tensión del terminal cuando se descarga la batería, no obtendrá más de 3Ah por cada 3Ah que se coloque, y en la práctica obtendrá menos.
Si el voltaje de la batería está en, por ejemplo, 12.1 V cuando dibuja 3A durante una hora y se cargó con un panel que se habría cargado a 15 V x 3 A "si se hubiera permitido"
entonces la eficiencia energética devuelta versus disponible es
12.1 x 3A / (15 x 3A) x Kah
= ~ 81% x Kah
donde Kag es la eficiencia de la hora del amperio.
Si Kah es 0.9 (90%), la eficiencia total en vatios por hora en relación con lo que PODRÍA haber hecho el panel es de 0.81 x 0.9 = ~ 73%
Se puede argumentar que "no es justo" decir que un panel "podría haber hecho 15V x 3A" cuando está cargado hasta decir 12.5V por una batería, y ese es un punto válido, PERO de 15V se usó la batería o id = f un controlador MPPT que permite que el panel funcione en su punto óptimo; luego, el panel habría producido la demanda de 15V x 3A. El enfoque "correcto" depende de lo que esté tratando de determinar.
AH es la cantidad de corriente que la carga puede extraer en una sola hora. O la corriente que puede suministrar la batería en una hora.
WH sería el consumo de energía por la carga en una hora.
El voltaje será la cantidad de potencial requerida para conducir la corriente. Se debe tener en cuenta que el voltaje de carga debe ser menor en comparación con la batería, como lo sugieren los fundamentos de la diferencia de potencial.
La razón por la cual las baterías están clasificadas en AH es porque cada carga funciona con un voltaje diferente. Al clasificar la batería directamente en WH no significa el voltaje al que se está ejecutando la carga. Se aplica voltaje y se extrae corriente.
Todos estos tres parámetros son fundamentalmente diferentes, pero técnicamente se requiere que estén juntos para comprender las capacidades de cualquier sistema eléctrico :).