¿Cuánto tiempo de respaldo puede proporcionar una batería LiFePO4 de 12,8V y 300Ah?

Una batería LiFePO4 de 12,8V y 300Ah es capaz de almacenar suficiente energía para soportar cargas básicas en el hogar como congeladores, luces, equipos de comunicaciones, televisores, ventiladores, etc. Aun así, el tiempo de ejecución no puede predecirse solo con la capacidad.

El tiempo real de funcionamiento depende de la energía útil de la batería, la eficiencia del inversor, la potencia del electrodoméstico, la corriente de arranque, la temperatura, las pérdidas de cable y la profundidad de descarga seleccionada.

Desde la perspectiva de SANDISOLAR, una estimación fiable del tiempo de funcionamiento debería comenzar con el sistema energético completo en lugar de una única especificación de batería.

¿Cuánta energía almacena una batería LiFePO4 de 12,8V y 300Ah?

El SANDISOLAR SD-12300LFPJ1Especificaciones

• Voltaje nominal: 12,8V (Voltaje del sistema mientras está en funcionamiento)

•Capacidad nominal: 300Ah

•Energía nominal: 3,84kWh

• Voltaje de carga recomendado: 14,4V

• Rango de voltaje de funcionamiento: 10,8V a 14,4V

Energía nominal = 12,8V x 300Ah = 3840Wh

Esto equivale a un dispositivo de 100W funcionando durante 38,4 horas. Esto supone que el dispositivo consume toda la energía disponible. En la práctica, el tiempo de funcionamiento será mucho más corto porque el dispositivo no absorberá toda la energía almacenada.

Energía nominal vs. energía utilizable

Los electrodomésticos normalmente usan corriente alterna, mientras que la batería suministra corriente continua. Por tanto, se requiere un inversor, y parte de la energía almacenada se pierde durante la conversión.

Para un ejemplo pragmático de cómo planificar, supongamos lo siguiente:

• Profundidad de descarga: Usar una profundidad del 80% eliminará la planificación de la descarga total de la batería.

• Eficiencia del inversor: Tomar una eficiencia del 90% funciona como un promedio aceptable.

• Pérdidas del sistema: La salida final de energía se verá afectada por la pérdida de energía causada por cableado, pérdidas en espera del inversor y pérdidas de conexión.

Cálculo de la energía útil de CA:

3840 Wh * 80% * 90% = ~ 2765 Wh

Esto es una estimación planificada y no será un resultado asegurado. La energía útil de una batería LiFePO4 de 12,8V y 300Ah dependerá del inversor, el perfil de carga, la instalación, la temperatura y el estado de la batería.

Tiempo estimado de funcionamiento para electrodomésticos comunes

La siguiente tabla utiliza aproximadamente 2765Wh de energía útil de CA y asume que solo un aparato está en funcionamiento.

Electrodomésticos	Potencia típica	Tiempo de ejecución estimado
Router Wi-Fi	15W	Unas 184 horas
Grupo de iluminación LED	50W	Unas 55 horas
Ventilador eléctrico	60W	Unas 46 horas
Ordenador portátil	65W	Unas 42 horas
Televisión LED	100W	Unas 27 horas
Carga de funcionamiento del frigorífico	120W	Unas 23 horas
Microondas	1200W	Unas 2,3 horas
Tetera eléctrica	1500W	Unas 1,8 horas

Estas cifras muestran por qué una batería LiFePO4 de 12,8V y 300Ah puede soportar electrodomésticos de bajo consumo mucho más tiempo que equipos de calefacción u otras cargas de alta resistencia.

Tiempo de ejecución para un grupo de cargas esenciales

Durante un corte de red, varios aparatos pueden operar juntos. Consideremos el siguiente ejemplo:

Carga esencial	Potencia media
Frigorífico	120W
Cuatro luces LED	40W
Router Wi-Fi	15W
Televisión	100W
Cargadores de teléfono	20W
Carga combinada	295W

Duración estimada:

2765Wh ÷ 295W = aproximadamente 9,4 horas

El tiempo de funcionamiento real puede variar porque un frigorífico enciende y apaga, mientras que la iluminación, la televisión y los dispositivos de carga no siempre se usan de forma continua.

Las limitaciones de usar la potencia del electrodoméstico

Hay varios factores más allá de la potencia que afectan a las estimaciones de cuánto tiempo funcionará un aparato.

• Ciclo de trabajo: Los frigoríficos y aires acondicionados, por ejemplo, no funcionarán a plena potencia durante períodos prolongados.

• Surge de arranque: Con la excepción de compresores y bombas, casi todos los demás aparatos, bombas y motores, consumen una gran cantidad de corriente durante un breve periodo de tiempo al encenderse.

• Potencia variable: Muchos electrodomésticos modernos varían la cantidad de energía que consumen según las exigencias de la tarea.

• Consumo en espera: Televisores, routers, inversores y cargadores, por ejemplo, consumen energía entre usos.

Condiciones ambientales: Las altas temperaturas ambientales pueden aumentar el tiempo de funcionamiento del frigorífico o del sistema de ventilación.

Para electrodomésticos con cargas variables, el consumo diario de energía en vatios-hora o kilovatios-hora suele ser más útil que la potencia nominal.

Potencia de salida y adaptación del inversor

El SD-12300LFPJ1 se describe con una carga y corriente de descarga continuas máximas de hasta 200A. A 12,8V, esto corresponde a una salida teórica de corriente continua de:

12,8V × 200A = 2560W

Sin embargo, la tabla de parámetros técnicos también muestra una corriente de carga/descarga de 100A. Esto indica una corriente de funcionamiento esperada de 100A y una corriente continua máxima de 200A. La corriente final de funcionamiento debe confirmarse en la hoja técnica aprobada antes de hacer una elección sobre el inversor.

Se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones para el sistema:

• Voltaje del inversor: El inversor debe ser para un sistema de baterías LiFePO4 de clase 12V.

• Salida continua: La carga total de los aparatos debe estar dentro de los límites de la batería, el BMS, el inversor y los cables.

• Capacidad de sobretensiones: El inversor debe ser capaz de manejar corrientes de sobretensione para el arranque de frigoríficos, bombas y motores.

• Dimensionamiento del cable: Se deben usar cables cortos y de tamaño adecuado para la alta corriente continua y reducir la caída de calor y tensión.

• Protección del circuito: Debe haber un fusible y/o interruptor automático adecuado y un sistema de aislamiento del circuito en el circuito de corriente continua.

Usar un inversor grande no aumenta la energía de la batería. Solo permite el uso de cargas de mayor potencia, lo que puede acelerar la descarga de la batería.

Factores que disminuyen el tiempo de funcionamiento de la batería

Se espera que las siguientes condiciones reduzcan la capacidad efectiva de la batería LiFePO4 de 12,8V 300Ah.

• Bajas temperaturas: El caudal probablemente estará limitado a bajas temperaturas ambientales.

• Consumo de corriente alta: La resistencia interna de una batería provoca una caída de tensión en el terminal. Cuanto mayor es el consumo de corriente, mayor es la caída de tensión.

• Ciclo de batería: La capacidad total pierde la batería al recycler.

• Cables de larga duración: Los cables más largos de lo recomendado resultarán en una mayor resistencia y mayor pérdida.

• Pérdidas en espera del inversor: Los inversores consumirán energía en ausencia de carga.

• Configuración de protección del BMS: Dependiendo del BMS, la batería puede desconectarse antes de que se utilice toda su capacidad.

El SD-12300LFPJ1 tiene un rango de temperatura de carga de 0°C a 50°C y descarga de -20°C a 60°C. El SD-12300LFPJ1 debe operarse en un entorno controlado.

Uso de una batería dentro de un sistema de almacenamiento solar

Una batería LiFePO4 de 12,8V y 300Ah tiene la flexibilidad de almacenar el exceso de energía fotovoltaica para uso nocturno, durante días nublados, en horas punta o como respaldo.

Un sistema convencional incluye lo siguiente:

• Paneles solares: El panel fotovoltaico genera electricidad de corriente continua en presencia de luz solar.

• Controlador de carga MPPT: El controlador de carga ajusta la carga solar en función del voltaje de la batería.

• Almacenamiento de baterías: Este sistema utiliza un módulo SD-12300LFPJ1 que proporciona 3840Wh de almacenamiento de energía.

• Inversor: Este elemento del subsistema convierte la energía de corriente continua (CC) en corriente alterna (CA).

• Equipo de protección: Se utilizan fusibles, interruptores y otros dispositivos de desconexión para gestionar el riesgo de electricidad.

• La cantidad requerida de energía solar se basa en: el consumo diario de energía, la luz solar local y el tiempo deseado de recarga considerando las pérdidas durante la carga.

SANDISOLAR's Pensamiento a nivel de sistema

SANDISOLAR analiza el rendimiento dentro de un sistema, en este caso, una batería. El SD-12300LFPJ1 incluye una combinación de celdas LFP, un BMS de 200A, SPCC y una clasificación de protección IP21.

Tiene una vida útil específica de 3000 ciclos a una profundidad de descarga del 80% bajo condiciones de prueba. El BMS proporciona una función de control de carga para la batería y monitoriza la sobrecarga, sobredescarga, sobrecorriente y otras condiciones anormales.

Dado que IP21 proporciona una protección limitada contra objetos sólidos y gotas de agua que caen verticalmente, la batería es más adecuada para instalaciones interiores o protegidas que para la exposición directa al exterior.

Palabras finales

Una batería LiFePO4 de 12,8V y 300Ah proporciona 3840Wh de energía nominal. Teniendo en cuenta una profundidad de descarga del 80% y un 90% de eficiencia del inversor, es probable que estén disponibles unos 2765Wh para cargas de CA en un escenario típico de planificación.

Se espera que funcione varias horas para pequeños electrodomésticos, o que se extienda varios días para dispositivos pequeños y de bajo consumo. Para obtener estimaciones precisas del tiempo de uso, se deben utilizar el consumo real del electrodoméstico, las pérdidas de arranque del inversor y del aparato, las pérdidas de instalación y los límites confirmados de los circuitos de la batería.

Preguntas frecuentes

P1. ¿Cuál es la capacidad de almacenamiento de energía de una sola batería LiFePO4 de 12,8V y 300Ah?

En las condiciones nominales, esta batería puede almacenar 3840Wh, o 3,84 kWh.

P2. ¿Cuánto tiempo puede alimentar una batería LiFePO4 de 12,8V y 300Ah a un aparato de 100W?

Teóricamente, la batería puede hacer funcionar un aparato de 100W durante 38,4 horas. Sin embargo, el tiempo total será significativamente menor debido a pérdidas del sistema.

P3. ¿Cuál es el tamaño adecuado de inversor para usar con una batería LiFePO4 de 12,8V y 300Ah?

El inversor adecuado debe ser para un sistema de baterías de 12V y debe cumplir con el límite de descarga continua.

P4. ¿Cuál es la energía total útil de CA para una batería LiFePO4 de 12,8V y 300Ah?

Con un 80% de DoD de la batería y un 90% de eficiencia del inversor, la energía total utilizable es aproximadamente de 2765Wh.

P5. ¿Se pueden alimentar otros electrodomésticos además de lo anterior?

Sí, siempre que la potencia combinada esté dentro de los límites de la batería, el BMS, el inversor y los cables.