Najbolji primjeri iz prakse za punjenje baterije litijskih viličara za skladišne ​​operacije

Proveo sam sedam godina u nabavi za ovu industriju, uključen u možda dvadeset-i nadogradnji sustava baterija u skladištu. Ovo pišem jer postoji mnogo sadržaja o "litiju protiv olovne-kiseline", ali gotovo ništa što zapravo objašnjava kako pravilno puniti te stvari.

Pogriješite s punjenjem i čak ni skupe baterije neće raditi.

Oportunitetna naplata jedini je pravi odgovor za rad u više-smjena

Dopustite mi da unaprijed iznesem zaključak. Ako vaše skladište radi u dvije ili tri smjene, zaboravite na konvencionalno punjenje. Prijeđite izravno na naplatu mogućnosti.

Razlog je jednostavan: litijske baterije ne smetaju djelomična punjenja. Oni zapravo mrze pune cikluse pražnjenja. Testiranje Sveučilišta Battery pokazuje da održavanje SOC-a između 20% i 80% može produžiti vijek trajanja 2 do 3 puta (batteryuniversity.com). Olovna-kiselina je nasuprot tome, potrebna su puna punjenja da bi se izbjegla sulfatizacija. Potpuno drugačija logika.

Kako oportunitetno punjenje funkcionira u praksi: operater se uključuje tijekom pauze za ručak, dodaje 15% do 20% punjenja u 15 minuta. Još 20 minuta na smjeni. Tri ili četiri djelomična punjenja tijekom dana, SOC ostaje između 40% i 85%. Bez zamjene baterija. Nije potrebna baterija.

Način punjenja ovisi o rasporedu smjena:

Jedna smjena, manje od 8 sati dnevno: konvencionalno punjenje radi dobro. Punite preko noći, radite cijeli dan. Prednosti litija ovdje su uglavnom bez potrebe za održavanjem i bez potrebe za rezervnim baterijama.

Dvije smjene ili produženi rad: naplata je standardna. Punjače je potrebno rasporediti po objektu. Područja odmora, mjesta promjene smjene, blizu vrata pristaništa.

24/7 visokog intenziteta: brzo punjenje plus punjenje po mogućnosti. Ali iskreno, brzo punjenje zahtijeva ozbiljno upravljanje toplinom. Jeftine baterije to ne mogu podnijeti.

Tradicionalne operacije s olovnom{0}}kiselinom koriste 2 do 3 baterije po kamionu. Jedan u upotrebi, jedan na punjenju, jedan za hlađenje. Litiju ne treba ništa od toga. Jedan kamion, jedan akumulator, mogućnost punjenja rješava sve ostalo. Samo to štedi 60% na troškovima nabave baterije.

Odabir kapaciteta: većina ljudi ovo krivo shvati

Kupac me pitao prošli mjesec, 48V 400Ah ili 48V 700Ah, razlika u cijeni oko 8000 USD. Njegov prvi instinkt bio je kupi manje, uštedi novac.

Pitao sam: koliko smjena? Dva. Koliko punjača? Četiri, svi u prostoriji za baterije. Spremni ste nadograditi infrastrukturu za punjenje? Ne, previše gnjavaže.

Onda vam treba 700Ah.

Manji kapacitet znači češće punjenje. 400Ah baterija koja radi u dvije smjene treba najmanje dva punjenja da izdrži cijeli dan. Ako su svi punjači u prostoriji s baterijama, operateri se moraju posebno odvesti natrag na punjenje. Povratna vožnja plus vrijeme čekanja, svaki put najmanje 20 minuta. Dva puta dnevno je 40 minuta po kamionu. Dvadeset kamiona je 800 minuta dnevno, oko 13 sati izgubljene produktivnosti.

Baterija od 700 Ah uz jedno punjenje ujutro, jedno za ručak, izdrži cijeli dan. Nema posebnih odlazaka u prostoriju za baterije.

Naravno, ako ste voljni distribuirati punjače na područja prekida, 400 Ah radi. Ali za to su potrebni električni radovi. Provođenje cijevi, ugradnja prekidača, možda nadogradnja glavne ploče. Troškovi obnove mogu premašiti razliku u cijeni baterije.

Moje preporuke:

Dvije smjene, ne želite mijenjati infrastrukturu: kupite veći kapacitet, 600Ah ili više.

Dvije smjene, voljan instalirati distribuirani punjač: 400 do 500 Ah je u redu, uštedite u punjačima i električnim radovima.

Jedna smjena: nema potrebe za velikim kapacitetom, 400 Ah s konvencionalnim punjenjem, štedite novac.

Tri smjene visokog intenziteta: najmanje 700 Ah, upareno s brzim punjenjem, a baterija mora imati aktivno termalno upravljanje (hlađenje tekućinom ili prisilnim zrakom). Inače se ne muči.

Detaljna raščlamba troškova

Teorija ima ograničeno uvjeravanje. Dopustite mi da analiziram stvarne troškove za rad 20-kamiona u dvije smjene tijekom 5 godina:

Pogledajte razliku u strukturi troškova. Olovna-kiselina ima goleme skrivene troškove: izgradnja prostorije za akumulatore, tekući rad na održavanju, masovna zamjena godine 4. Ništa od toga se ne pojavljuje na početnoj ponudi, ali to ne možete izbjeći u stvarnim operacijama.

Planiranje infrastrukture mora se dogoditi rano

Zamalo je izbacio projekt iz tračnica prošle godine. Kupac je finalizirao dobavljača baterija, potpisao ugovor, platio polog, zatim doveo izvođača radova na procjenu. Otkrio sam da je njihova glavna ploča već popunjena. Dodavanje 10 punjača zahtijevalo je nadogradnju transformatora, cijenjenih 180.000 USD. Proračun projekta je pretjeran, skoro je otkazan.

Litijski punjači troše ozbiljnu snagu. Jedan brzi punjač od 48 V ima snagu od 15 do 25 kW. Na usluzi od 480 V to je otprilike 30 do 60 ampera. Deset punjača koji rade istovremeno dodaje 150 do 250kW potražnje za vaš objekt.

Prije nego što se posvetite bilo kakvom rješenju za baterije, neka vaš izvođač radova za električnu energiju procijeni:

1. Preostali kapacitet glavne ploče i dostupni utori za prekidače
2. Nazivna vrijednost transformatora i postotak strujnog opterećenja
3. Usmjeravanje vodova od ploče do svakog mjesta punjenja
4. Hoće li dodatno opterećenje za punjenje pokrenuti naknade za komunalne potrebe

480V tro-fazni je optimalan. Najveća učinkovitost, najniži troškovi bakra. Ali mnoga starija skladišta imaju samo 208 V ili 240 V. Nadogradnja na 480 V zahtijeva dodavanje transformatora, instaliranog od 15.000 do 30.000 USD.

Neke komunalne usluge nude--stope korištenja s 20% do 30% popusta tijekom izvan-vršnih sati (obično od 22 do 6 ujutro). Ako vaš rad dopušta punjenje preko noći, vrijedi nabaviti punjače s programabilnim rasporedom kako biste ostvarili te uštede.

BMS kompatibilnost uzrokuje više problema nego što biste očekivali

Svaka litijeva baterija ima BMS (Battery Management System). Različiti proizvođači implementiraju BMS vrlo različito.

Problemi s kojima sam se osobno susreo:

Kupac je kupio kineske baterije po konkurentnim cijenama. Instalirao sam ih, otkrio da nadzorna ploča viličara ne pokazuje razinu napunjenosti. Verzija BMS CAN protokola nekompatibilna s kamionom. Baterije su radile, ali operateri nisu imali pojma koliko je napunjenosti ostalo. Kamioni su umirali u prolazima više puta prije nego što su potrošili $3,000+ natjeravši trgovca viličarima da ponovno konfigurira parametre.

Drugi problem je ograničenje struje BMS-a. Olovna-kiselina može isporučiti trenutnu visoku struju. Šiljci ubrzanja, rampe za penjanje, nosi se sa svim zahtjevima motora. Litij BMS ograničava struju pražnjenja radi zaštite ćelija. Prekorači nazivnu vršnu vrijednost i odmah se prekida. Netko na forumu Practical Machinist to je jasno objasnio: "BMS ograničava struju pražnjenja. Dakle, provjerite specifikacije snage vašeg viličara i osigurajte da nazivna struja baterije pokriva vršnu potražnju. BMS neće dopustiti trenutne skokove kao što to čini olovna-kiselina" (practicalmachinist.com).

Zaštita od temperature je još jedna. Ispravan BMS zabranjuje punjenje ispod 0 stupnjeva (32 stupnja F) jer hladno punjenje uzrokuje litijsku presvlaku na anodi. Trajni, nepovratni gubitak kapaciteta. Ali neke jeftine jedinice imaju niže pragove ili nemaju nikakvu zaštitu. Punite u negrijanom skladištu tijekom zime i mogli biste uništiti bateriju.

BMS specifikacije koje treba potvrditi prije kupnje:

Prenaponski zaštitni prag (LFP bi trebao biti 3,65 V po ćeliji). Podnaponski prag (2,5 V po ćeliji). Maksimalna trajna struja pražnjenja. Vršna struja pražnjenja i dopušteno trajanje. Prekid punjenja pri niskim temperaturama. Zaštita od visokih temperatura. Verzija CAN protokola. Podržava li izvornu komunikaciju s vašom markom viličara.

Dobijte pismenu potvrdu od dobavljača. Nemojte samo prodavaču vjerovati na riječ da je "kompatibilan". Ako nakon instalacije nije kompatibilan, povrati i sporovi mogu se povući mjesecima.

Certifikacija nije izborna

UL 2580 je sigurnosni standard za litijeve baterije u električnim vozilima. Ispitivanja uključuju reakciju na kratki spoj, ponašanje pri prenapunjenju, mehanički udar, zaštitu od toplinskog odlaska.

Ova potvrda je važna iz dva razloga: prvo, dizajn baterije je verificirala treća-strana. Drugo, osiguravajuća društva to prepoznaju.

Bez UL 2580 vaše osiguranje možda neće pokriti incidente ili će premije značajno porasti. Neke uvezene baterije su jeftinije jer su preskočile certifikaciju. Pitajte o tome. Ako nema UL certifikata i nešto pođe po zlu, možda sami snosite svu odgovornost.

Provjerite autentičnost certifikata putem UL-ove online baze podataka. Nemojte samo vjerovati naljepnici na bateriji. To se može lažirati.

Europska tržišta također trebaju IEC 62619 i EN 1175:2020.

Kada pretvorba litija nema smisla

Rad u jednoj smjeni. Godišnji radni sati ispod 1500 po kamionu. Vozni park je star i predviđen za zamjenu u roku od 3 godine. Svaki od ovih uvjeta čini ROI litija slabim.

Jedna smjena znači da imate cijelu noć za punjenje. Lithiumova oportunitetna prednost naplate se ne primjenjuje. Uštede na održavanju i učinkovitost električne energije trebaju nekoliko godina da nadoknade veće troškove nabave.

Stara flota je problem vremena. Stavljanje baterija od 18 000 USD na 15--godina-stare kamione koji će se rashodovati za 3 godine baca novac. Baterija nadživi opremu. Bolje je pričekati i specificirati kamione spremne za litij kada radite zamjenu voznog parka.

Također: vozni park ispod 5 kamiona. Troškovi infrastrukture i upravljanja projektom raspoređeni su na premali broj jedinica. Otplata se neugodno dugo proteže. Možda bi bilo bolje držati se olovne-kiseline dok se flota ne poveća ili se oprema ne zamijeni.

Što učiniti sljedeće

Ako razmišljate o pretvorbi litija, evo kako tome pristupiti:

Prvo dokumentirajte svoje trenutno stanje. Koliko izmjena baterija po smjeni? Koliki je vaš račun za struju? Koliko rada ide na održavanje? Mnoga skladišta nemaju te podatke. Grube procjene rade. Potrebna vam je osnova za izračun povrata ulaganja.

Dobijte prijedloge od dva ili tri dobavljača. Raymond, Flux Power, Green Cubes, OneCharge svi imaju online kalkulatore, ali pretpostavke kalkulatora možda neće odgovarati vašem stvarnom radu. Zamolite ih da pokrenu prilagođenu analizu na temelju vaših brojeva.

Električna procjena mora se dogoditi prije nego što se povežete s dobavljačem. Pozovite svog izvođača da provjeri koliko prostora za glavu ima na glavnoj ploči. Nemojte nakon potpisivanja ugovora otkriti da vam je potrebno 150.000 dolara za nadogradnju transformatora.

Raspoređivanje pilota ako je moguće. Prvo pretvorite 3 u 5 kamiona. Radite tri mjeseca, prikupite stvarne podatke, provjerite tvrdnje dobavljača, dopustite operaterima da se prilagode novim rutinama punjenja, riješite probleme u malim razmjerima. Mnogo jeftinije od širenja-cijele flote i naknadnog otkrivanja problema.

Interact Analysis predviđa da će se 81% električnih viličara isporučivati ​​s litijevim baterijama do 2034. (interactanalysis.com). Trend je zaključan. Pitanje je samo kada ćete napraviti potez.

Želite razgovarati o detaljima? Veličina flote, način rada, postojeća infrastrukturna ograničenja. Dajte mi tu informaciju i ja ću moći realno procijeniti vašu situaciju.