Entender o conceito de um 'joelho' no fim da vida útil e como ele pode diferir para diferentes tipos de bateria nos ajudou a negociar um acordo com um fornecedor para substituir baterias que falharam no teste de aceitação de descarga de capacidade em um projeto australiano de GNL.
Embora o abaixo se refira a baterias de chumbo-ácido, também é útil de forma mais geral quando se pensa em por que, ou quanto, a margem de envelhecimento é adicionada a outros tipos de bateria; fosfato de ferro de lítio (LiFePo4), por exemplo, que pode ter uma forma diferente de 'joelho' no final da vida útil.
No entanto, a prática aceita ainda é superdimensionar as baterias de lítio por um fator de 1,25 (1 / 0,8), mesmo que elas possam ou não ser substituídas quando atingirem 80% de sua capacidade nominal original capacidade; as baterias de lítio podem ou não ter uma taxa de degradação muito mais lenta. As baterias de lítio não foram usadas em aplicações de energia em standby por tempo suficiente para conhecer a forma exata de sua curva de envelhecimento.
Como regra, para descargas de longa duração de uma bateria de chumbo-ácido ventilada, a capacidade é relativamente estável durante a maior parte de sua vida útil, mas começa a diminuir rapidamente nos últimos estágios, com o 'joelho' de sua vida versus curva de capacidade ocorrendo em aproximadamente 80 por cento de sua capacidade nominal. Esta característica está bem documentada para descargas na taxa de uma hora ou mais.
Para descargas de alta taxa e curta duração de baterias de chumbo-ácido ventiladas e todas as descargas de baterias VRLA, há muitas variáveis para afirmar definitivamente onde ocorre o 'joelho'. Como uma bateria com um certo aumento de resistência mostrará uma queda de tensão maior durante uma descarga de alta taxa do que durante uma de baixa taxa, é razoável esperar que seu desempenho de curta duração caia significativamente abaixo de 80% de sua classificação antes de atinge o 'joelho' a essa taxa.
A maioria dos fabricantes de baterias garante suas baterias por 80% das capacidades publicadas. Enquanto algumas baterias podem ser entregues com 100 por cento de capacidade inicial, outras podem ser entregues com apenas 90 por cento de capacidade inicial que pode ou não atingir 100 por cento da capacidade ao longo do tempo. Em algum momento, a capacidade da bateria começará a diminuir. A menos que o usuário tenha amplo conhecimento/histórico do modelo de bateria que está sendo utilizado e/ou teste periódico (IEEE Std 450-2002/IEEE Std I 188-2005) é utilizado, o usuário não saberá o período de tempo em que o bateria está se aproximando de 80 por cento da capacidade. Em vez desse conhecimento ou teste, o usuário deve sempre incluir um fator de envelhecimento de 1,25 para levar em conta o envelhecimento da bateria.
Devido aos motivos mencionados acima, IEEE Std 450-2002 e IEEE Std 1188-2005 recomendam que uma bateria seja substituída quando sua capacidade real cair para 80% de sua capacidade nominal. Conforme declarado anteriormente, para garantir que a bateria seja capaz de atender às suas cargas de projeto ao longo de sua vida útil, a capacidade nominal da bateria deve ser de pelo menos 125% (fator de envelhecimento de 1,25) da carga esperada no final de sua vida útil. Existem raras exceções a esta regra. Por exemplo, alguns fabricantes de produtos específicos (por exemplo, Plante) esperam que suas células mantenham 1 00 por cento das taxas publicadas por toda a vida útil e, portanto, um fator de envelhecimento de 1.00 pode ser usado. Se um fator de envelhecimento de 1.00 for usado, a bateria deverá ser substituída sempre que a capacidade cair abaixo de I 00 por cento .
Conforme mencionado anteriormente, as baterias podem ter menos do que a capacidade nominal quando entregues. A menos que I 00 por cento da capacidade na entrega seja especificado, a capacidade inicial de cada célula deve ser de pelo menos 90 por cento da capacidade nominal. Isso pode aumentar até a capacidade nominal em serviço normal após vários ciclos de carga-descarga ou após vários anos de operação de flutuação. Se o projetista tiver fornecido um fator de envelhecimento de 1,25 conforme recomendado, a bateria ainda cumprirá o ciclo de trabalho desde que a capacidade inicial esteja acima de 80% da capacidade publicada. Embora a especificação de I 00 por cento da capacidade inicial forneça ao usuário algum nível de confiança, não é recomendado que um fator de envelhecimento de 1.00 seja usado.
