El estado de carga (SOC) describe el nivel de carga actual de una batería; la profundidad de descarga (DoD), qué parte de una capacidad de referencia se ha utilizado; y C-rate, la rapidez de carga o descarga en relación con la capacidad de la batería. Responden a preguntas diferentes y no pueden utilizarse indistintamente.
La pantalla de una batería puede mostrar un 70% SOC mientras el sistema está configurado para funcionar entre el 90% y el 20% SOC y la batería puede descargarse a una tasa de hasta 0.5C. Los tres números describen la misma batería, pero responden a preguntas distintas. Uno indica el estado actual de la batería. Otro define qué parte de su rango de carga está dispuesto a utilizar el sistema. El tercero describe la rapidez con la que la carga puede entrar o salir en relación con la capacidad de la batería. Interpretarlos como tres formas de expresar «cuánta batería queda» es donde empieza la confusión.
El estado de carga, o SOC, es el punto de partida porque describe el nivel de carga actual de la batería. IEEE define el SOC como la energía eléctrica restante en una celda o conjunto de baterías, expresada como porcentaje de la capacidad utilizable en las condiciones actuales. En la práctica, el SOC se estima, en lugar de obtenerse directamente de una única medición. Por tanto, el porcentaje mostrado es una estimación del estado, no otra forma de expresar la capacidad de la batería en kWh. Dos baterías de tamaños muy diferentes pueden estar ambas al 70% SOC. El porcentaje sitúa cada batería respecto a su propia referencia de capacidad; no significa que ninguna de ellas contenga 70 kWh. (technav.ieee.org) El SOC tampoco debe confundirse con el estado de salud, o SOH: el SOC describe el estado de carga actual, mientras que el SOH describe la capacidad de la batería para almacenar y suministrar energía respecto a una referencia, como una batería nueva. (analog.com)
Un porcentaje necesita una referencia
La profundidad de descarga, o DoD, aborda la misma batería desde la perspectiva opuesta. Analog Devices define el DoD como el porcentaje de capacidad que se ha descargado respecto a la capacidad nominal. En una convención simplificada en la que SOC y DoD utilizan la misma referencia y se omiten los ajustes por envejecimiento o eficiencia, ambos varían en sentidos opuestos: un 100% SOC corresponde a un 0% DoD, y un 20% SOC corresponde a aproximadamente un 80% DoD desde la carga completa. Esa relación es útil, pero no justifica tratar cada cambio de SOC como una indicación de DoD automáticamente equivalente. La referencia sigue siendo importante. (analog.com)
La distinción adquiere un sentido práctico cuando un sistema establece un intervalo de funcionamiento. La documentación de System Advisor Model, mantenida por el National Laboratory of the Rockies, trata los valores mínimo y máximo de SOC como límites de despacho. Un SOC mínimo del 20%, por ejemplo, impide que el modelo descargue por debajo del 20% de la capacidad disponible; un SOC máximo establece el límite superior de carga. Si una batería funciona entre el 90% y el 20% SOC, el intervalo permitido abarca 70 puntos porcentuales. Esto describe el rango de funcionamiento sin suponer que un fabricante o una interfaz de software utilice «70% DoD» exactamente del mismo modo. SAM también señala que sus límites de SOC son porcentajes de la capacidad disponible, que puede cambiar con el tiempo. (samrepo.nlr.gov)
Por tanto, un intervalo de SOC no equivale a un cálculo de la energía que puede suministrarse. Una batería al 70% SOC se encuentra en algún punto de su rango de carga permitido, pero ese número, por sí solo, no indica cuántos kilovatios-hora AC pueden llegar todavía a una carga. La diferencia entre capacidad nominal y utilizable, y los límites de medición DC y AC, son cuestiones distintas. El hábito útil aquí es más sencillo: separar el estado actual de la batería de los límites de funcionamiento establecidos en torno a ese estado. El propio SAM distingue la capacidad nominal de la batería de una capacidad disponible o utilizable menor, y trata la conversión de potencia por separado cuando la batería está conectada en el lado AC. (samrepo.nlr.gov)
C-rate añade la dimensión que falta: la rapidez
El SOC y el intervalo de funcionamiento indican la posición y el rango. C-rate añade la rapidez. SAM define la C-rate de descarga como la corriente de descarga dividida por la capacidad nominal, y también utiliza C-rate a nivel del banco de baterías como la potencia dividida por la capacidad energética nominal. Esta normalización es lo que hace útil el término. Para una batería de 100 Ah, 100 A equivalen a 1C y 50 A equivalen a 0.5C. Las mismas denominaciones pueden aplicarse a una batería mayor o menor, porque la corriente se expresa en relación con la capacidad de esa misma batería. (samrepo.nlr.gov)
La conocida regla «1C significa una hora» se deriva de esa relación, pero es una interpretación idealizada, no una garantía de autonomía. Si una batería de 100 Ah pudiera entregar toda su capacidad nominal de 100 Ah a una corriente constante de 100 A, el cálculo daría una hora; a 50 A, o 0.5C, daría dos horas. Un sistema real puede empezar por debajo del 100% SOC, detenerse en un SOC mínimo, alcanzar una condición de corte o tener una capacidad utilizable distinta de la nominal. C-rate indica la tasa de carga o descarga. No garantiza cuánto tiempo podrá alimentar una carga un sistema de almacenamiento completo. Los propios ejemplos de SAM a nivel de sistema hacen la misma distinción: definen C-rate a partir de la potencia de la batería y la energía nominal, y tratan los límites de SOC por separado. (samrepo.nlr.gov)
Volvamos ahora al enunciado inicial: la batería está al 70% SOC, funciona entre el 90% y el 20% SOC y puede descargarse a una tasa de hasta 0.5C. El primer número sitúa la batería dentro de su rango de carga. El segundo par establece los límites dentro de los cuales el sistema normalmente pretende hacerla funcionar. El DoD describe cuánta capacidad se ha descargado respecto a la referencia indicada, mientras que la C-rate indica la tasa de descarga en relación con la capacidad. Ninguno de estos números es una puntuación de calidad, ni puede sustituir a los demás. En conjunto, describen el estado, la profundidad o el rango de uso y la tasa.
Cuando aparezca un porcentaje o una C-rate en una ficha técnica, una pantalla de control o un artículo técnico, no empiece por preguntarse si el número es alto o bajo. Pregunte qué describe y cuál es su referencia. ¿Es el estado actual de la batería, la cantidad de capacidad que se ha descargado, los límites del intervalo de funcionamiento o la tasa a la que se mueve la carga? Una vez respondida esa pregunta, SOC, DoD y C-rate dejan de parecer tres términos especializados y empiezan a describir aspectos diferentes de un mismo funcionamiento.
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