Una previsión correcta no es una orden ejecutable
Una empresa quiere aprovechar excedente solar para el trabajo posterior. Un modelo predice bien producción y demanda; el plan parece sencillo: cargar cuando sobra energía y descargar cuando falta. Pero la batería puede llenarse antes o no entregar la potencia pedida. Preguntamos por qué ocurre incluso sin error de previsión. Cuatro horas sintéticas muestran energía almacenada, potencia medida, pérdidas y límites, hasta un balance reconstruible a mano.
Resumen. Estudiamos una batería discreta con 5 kWh iniciales, capacidad nominal de 10 kWh, intervalo operativo de 2–9 kWh y límites de carga y descarga de 3 kW. Los excedentes netos horarios son 3, 3, −3 y −4 kW, conocidos exactamente. Con eficiencia constante del 90% por dirección, un plan sin restricciones supera límites energéticos y de potencia. Un controlador factible acaba cerca de 2,333 kWh, recorta 1,556 kWh de excedente e importa 1 kWh. Son cálculos didácticos, no mediciones ni optimización económica.
Primera distinción: energía y potencia
La potencia es la velocidad de transferencia de energía. Una carga de 3 kW durante una hora consume 3 kWh; durante media hora, 1,5 kWh. La capacidad en kWh indica cuánto almacenar, no con qué rapidez extraerlo. Aunque haya energía suficiente, una batería puede no servir 4 kW si electrónica o control permiten solo 3 kW. Mejorar previsiones no corrige esa confusión: el modelo decisional pide una capacidad no permitida.
Δt es la duración del intervalo, aquí una hora. Las potencias son medias constantes: no vemos picos interiores. El excedente s_t es generación menos demanda en el lado eléctrico que alimenta la carga. Si es positivo podemos intentar cargar; si es negativo hay déficit. No hay modelo fotovoltaico ni meteorológico: los cuatro datos son sintéticos. Conocerlos perfectamente aísla factibilidad física, no afirma certeza en previsiones reales.
Frontera del modelo y significado de eficiencia
E_t es energía interna al inicio del intervalo, en kWh. P_c,t es potencia absorbida al cargar y P_d,t potencia útil entregada, ambas externas, no negativas y en kW. η_c y η_d son constantes sin unidades mayores que cero y no superiores a uno. Un kWh externo cargado añade η_c kWh internos; entregar un kWh útil retira 1/η_d kWh internos. Multiplicar frente a dividir importa: aplicar 90% a ambas direcciones crearía energía en el balance.
La relación responde «¿cuánta energía queda tras una hora?». Multiplicar potencia por horas da kWh, igual que E_t. Desde 5 kWh, cargar 3 kW una hora añade 0,9×3×1=2,7 kWh y alcanza 7,7. Entregar 3 kWh útiles retira 3/0,9≈3,333 kWh internos. Evitamos carga y descarga simultáneas eligiendo dirección según el signo del excedente. No modelamos todos los estados de convertidores bidireccionales.
La capacidad nominal es 10 kWh, pero permitimos solo 2–9: una ventana útil de 7 kWh. Son hipótesis, no recomendaciones para una química. E/10 en porcentaje es una fracción energética nominal, no necesariamente el estado electroquímico basado en carga eléctrica. Tensión, temperatura y capacidad disponible pueden cambiar la relación. El modelo conserva energía, no describe celdas, tensiones, corrientes ni degradación.
Dos planes imposibles por motivos distintos
Una estrategia ingenua sigue todo el excedente e ignora pérdidas: almacena 3 kWh, otros 3 y entrega 3 y 4. Predice 5→8→11→8→4 kWh. El final parece admisible, pero la segunda hora alcanza 11, superando el máximo9; la cuarta pide4 kW, superando3. Revisar solo energía final oculta ambas infracciones. La factibilidad debe cumplirse en cada intervalo y para potencia además de energía.
Añadir eficiencia no basta si no cambiamos órdenes. El plan sin restricciones, pero con pérdidas, produce aproximadamente5→7,7→10,4→7,067→2,622 kWh. El final sigue dentro de límites, pero10,4 supera9 y la última potencia sigue en4 kW. Corregimos contabilidad, no control. En sistemas guiados por IA, entradas bien estimadas y balance correcto no garantizan una secuencia de acciones permitida.
Construir órdenes que respetan límites
Con s_t positivo, carga limitada por excedente, potencia y cantidad que llena el espacio restante. Con s_t negativo, descarga limitada por déficit, potencia y energía útil sobre la reserva mínima. Tomamos el menor de los tres límites en la dirección activa. Es control local factible para el modelo, no prueba de máximo autoconsumo, beneficio o vida útil. No usa precios ni anticipa horas futuras, aunque se conozcan datos.
El tercer límite de carga parte de9−E_t, espacio interno en kWh. Dividir porη_c da energía externa para llenarlo; dividir porΔt da kW. En descarga, energía interna sobre2 kWh multiplicada porη_d da energía útil, dividida por horas. Los tres argumentos tienen iguales unidades. Las aserciones comprueban ventana energética, potencia y ausencia de carga y descarga simultáneas en cada paso.
Las cuatro horas sin saltar pasos
La primera hora absorbe3 kW desde5 kWh y alcanza7,7. La segunda solo tiene1,3 kWh internos de espacio. Con eficiencia0,9 absorbe1,3/0,9≈1,444 kWh externos, es decir1,444 kW medios una hora. No puede absorber3 kW solo porque estén disponibles: limita el espacio. Quedan1,556 kWh registrados como recortados, no vendidos ni redirigidos. El significado depende de la frontera elegida.
La tercera hora tiene déficit3 kW. Desde9 kWh puede cubrirlo respetando potencia y reserva: retira3/0,9≈3,333 kWh y quedan5,667. La cuarta pide4 kW. Sobre reserva habría unos3,3 kWh útiles, pero el convertidor modelado solo entrega3 en una hora. Ahora limita potencia. Importamos1 kWh y acabamos cerca de2,333, por encima del mínimo. No falta energía total, sino velocidad de entrega.
| Hora | Excedente kW | Carga kW | Descarga kW | E final kWh | Import kWh |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 3.000 | 3.000 | 0.000 | 7.700 | 0.000 |
| 2 | 3.000 | 1.444 | 0.000 | 9.000 | 0.000 |
| 3 | -3.000 | 0.000 | 3.000 | 5.667 | 0.000 |
| 4 | -4.000 | 0.000 | 3.000 | 2.333 | 1.000 |
La tabla debe leerse con hipótesis, no como rendimiento comercial. La segunda fila reduce carga aunque el excedente no cambia; la cuarta no aumenta descarga aunque crece el déficit. Esa es la función del control. «Seguir excedente» no lo produce sin conocer estado y límites. Comparar planes imposibles no demuestra superioridad económica: distingue trayectoria aritmética de secuencia permitida.
Dónde va la energía aparentemente perdida
Verificamos sumando pérdidas: en carga,(1−η_c)P_cΔt; en descarga,(1/η_d−1)P_dΔt, diferencia entre energía interna retirada y útil. En cuatro horas son0,444 y0,667 kWh, total1,111. Es un término agregado: no medimos separación entre celdas, inversor, cables o auxiliares. Atribuir esas cifras a un componente concreto inventaría un resultado.
El lado izquierdo reúne reserva inicial, excedentes netos positivos e importación; el derecho, reserva final, déficits cubiertos por batería o red, recorte y pérdidas. Excedente neto positivo total6 kWh y déficit neto7: no son generación y consumo totales, pues solo modelamos su diferencia. Ambos lados dan12 kWh. Comprueba más que el valor final: omitir pérdidas o duplicar flujos impediría cerrar el balance.
Conη_c=η_d=0,9, el producto es0,81. Un paquete externo cargado y devuelto con iguales eficiencias y sin otros efectos entrega81%, no90%. Nuestra secuencia no es un ciclo cerrado: comienza en5 y acaba cerca de2,333 kWh. Dividir descarga total por carga total queda alterado por consumir reserva inicial y no mide correctamente eficiencia de ciclo.
Sensibilidad con un umbral interpretable
Repetimos con igual eficiencia por dirección, variandoη de0,8 a1 en cinco valores, sin cambiar excedentes, límites ni duración. En ese intervalo la segunda hora llega siempre a9 kWh. Entregar3 kWh útiles en cada hora final gasta6/η internos. Hay9−2=7 sobre reserva, por tanto6/η≤7 implicaη≥6/7≈0,857143. Sobre ese umbral la reserva deja de limitar la última descarga de3 kW.
Conη=0,8 la tercera hora deja9−3/0,8=5,25 kWh. La última solo retira3,25 internos y entrega2,6 útiles: importa4−2,6=1,4 y acaba en el mínimo2. Conη=0,9 limita más la potencia3 kW que energía: importa1 y conserva reserva. Esto explica intervenciones posibles: más potencia no corrige falta de energía y más energía no supera un límite fijo de potencia.
Mayor eficiencia aumenta sorprendentemente el recorte inicial. Subir de5 a9 requiere4/η kWh externos:5 conη=0,8 y4 conη=1. De6 disponibles sobran1 o2. No hace mejor la batería menos eficiente: disipa e importa más en este caso. Una métrica como excedente no absorbido no juzga sola el sistema. Hay que leer juntas reserva final, pérdidas, importaciones y servicio entregado.
Qué demuestra y qué no demuestra el control
La factibilidad se explica sin probar toda secuencia. Si E_t está dentro y carga, el límite(9−E_t)/(η_cΔt) evita superar espacio; al crecer energía no amenaza mínimo. Si descarga,(E_t−2)η_d/Δt impide retirar más reserva disponible; al bajar no amenaza máximo. Desde5, por inducción todos los estados modelados quedan dentro. La prueba depende de eficiencias positivas, signos correctos y ninguna dinámica adicional.
No demuestra optimalidad temporal. Una optimización podría reservar energía, coordinar cargas, exportar o usar previsiones probabilísticas. Necesitaría objetivo, restricciones y tratamiento del estado terminal; de lo contrario vaciar reserva al final produciría ganancias artificiales. No afirmamos resolverlo: ofrecemos una baseline transparente para comparar trayectorias e identificar acciones al menos admisibles bajo hipótesis declaradas.
simulate recorre una vez los cuatro intervalos, actualiza estado y registra flujos. Con T intervalos son O(T) actualizaciones y O(T) memoria guardando filas; bastaría O(1) conservando solo estado actual. Son complejidades, no benchmarks embedded. Aserciones verifican límites y balance local. Entradas deterministas, sin semilla; JSON conserva versión Python, parámetros, casos sin restricciones y sensibilidad.
Fuentes, límites físicos y consecuencias para la IA
La documentación primaria de SAM, Battery Dispatch FOM, distingue objetivos de potencia, límites de estado y pérdidas, y advierte que potencia real puede quedar bajo objetivo. La usamos para el significado de restricciones, no para nuestras cifras. No ejecutamos SAM ni reproducimos electroquímica o despacho automático. Porcentajes y potencias son hipótesis propias, no parámetros comerciales sin datos, documentación y validación específicos.
Una planta real necesita potencias y tensiones permitidas, eficiencias según carga, temperatura, capacidad disponible, restricciones del BMS y medidas auxiliares. Medias horarias pueden ocultar picos, degradación reduce espacio e incertidumbre puede exigir otra reserva. Son fenómenos excluidos, no observaciones del experimento. Una simulación energética no demuestra seguridad, conformidad ni valor económico de una instalación.
La respuesta es precisa: predecir el sol no basta porque previsión describe disponibilidad y control elige acciones compatibles con estado, pérdidas y límites en cada instante modelado. Aquí se conoce perfectamente el sol y fallan dos planes; el control restringido cierra balance e identifica importación y excedente no absorbido. La IA puede ayudar, pero no borrar esas relaciones. El ejercicio no demuestra producto, instalación o resultado de almacenamiento EL-AI.
from experiment import simulate
for eta in [.8,.9,1.]:
result=simulate(eta=eta)
print(eta,result['final_kWh'],result['grid_import_kWh'],result['curtailed_kWh'],result['loss_kWh'])Código, datos e instrucciones · JSON. Cálculos didácticos ejecutados con Python 3.14.0; figuras con Matplotlib 3.11.2. Análisis asistido por IA, sin afirmar revisión por pares ni humana. Portada original ImageGen ilustrativa: no documenta personas, sedes ni instalaciones de EL-AI. Fuentes consultadas el 16 de octubre de 2026.