Najbolje prakse za punjenje baterija litijumskih viljuškara za rad u skladištu

Proveo sam sedam godina u nabavci za ovu industriju, uključen u možda dvadeset-plus nadogradnje sistema baterija u skladištu. Pišem ovo jer postoji mnogo sadržaja o "litijumu protiv olova-kiseline", ali gotovo ništa što zapravo objašnjava kako pravilno napuniti ove stvari.

Pogrešite punjenje i čak ni skupe baterije neće isporučiti.

Mogućnost naplate je jedini pravi odgovor za rad u više smjena

Dozvolite mi da unapred iznesem zaključak. Ako vaše skladište radi u dvije ili tri smjene, zaboravite na konvencionalno punjenje. Idite direktno na naplatu prilika.

Razlog je jednostavan: litijumske baterije ne smetaju delimičnom napunjenju. Oni zapravo mrze pune cikluse pražnjenja. Testiranja Battery University-a pokazuju da održavanje SOC-a između 20% i 80% može produžiti vijek trajanja ciklusa za 2 do 3 puta (batteryuniversity.com). Olovna-kiselina je suprotna, potrebno je puno punjenje da bi se izbjegla sulfatizacija. Potpuno drugačija logika.

Kako opciono punjenje funkcioniše u praksi: operater se uključuje tokom pauze za ručak, dodaje 15% do 20% punjenja za 15 minuta. Još 20 minuta na smjeni. Tri ili četiri delimična punjenja tokom dana, SOC ostaje između 40% i 85%. Nema zamjene baterija. Nije potrebna prostorija za baterije.

Način punjenja zavisi od vašeg obrasca smjene:

Jedna smjena, ispod 8 sati dnevno: konvencionalno punjenje radi dobro. Punite preko noći, radite cijeli dan. Prednosti litijuma su uglavnom bez održavanja i nisu potrebne rezervne baterije.

Dvije smjene ili produženi rad: mogućnost punjenja je standardna. Punjače je potrebno distribuirati po objektu. Područja loma, mjesta promjene smjena, blizu vrata pristaništa.

Visok intenzitet 24/7: brzo punjenje plus mogućnost punjenja. Ali iskreno, brzo punjenje zahtijeva ozbiljno upravljanje toplinom. Jeftini akumulatori to ne mogu podnijeti.

Tradicionalne olovne{0}}kiseline operacije pokreću 2 do 3 baterije po kamionu. Jedno u upotrebi, jedno punjenje, jedno hlađenje. Litijum ne treba ništa od toga. Jedan kamion, jedna baterija, mogućnost punjenja rješava sve ostalo. Samo to štedi 60% na troškovima nabavke baterija.

Odabir kapaciteta: većina ljudi ovo griješi

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

Pitao sam: koliko smjena? Dva. Koliko punjača? Četiri, sve u prostoriji za baterije. Da li ste spremni za nadogradnju infrastrukture za punjenje? Ne, previše muke.

Onda vam treba 700 Ah.

Manji kapacitet znači češće punjenje. 400Ah baterija koja radi u dvije smjene treba najmanje dva punjenja da bi izdržala dan. Ako su svi punjači u prostoriji za baterije, operateri se moraju posebno voziti kako bi napunili. Povratno putovanje 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 sa jednom prilikom punjenja ujutru, jednom za ručkom, izdrži ceo dan. Nema posebnih putovanja nazad u prostoriju za baterije.

Naravno, ako ste voljni distribuirati punjače u područja prekida, 400 Ah radi. Ali za to su potrebni električni radovi. Pokretanje cijevi, ugradnja prekidača, možda nadogradnja glavnog panela. Troškovi renoviranja mogu premašiti razliku u cijeni baterije.

Moje preporuke:

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

Dve smjene, voljni raditi distribuiranu instalaciju punjača: 400 do 500 Ah je u redu, uštedite u punjačima i elektro radovima.

Jedna smjena: nema potrebe za velikim kapacitetom, 400 Ah sa konvencionalnim punjenjem, uštedite novac.

Tri smjene visokog intenziteta: najmanje 700 Ah, upareno sa brzim punjenjem, a baterija mora imati aktivno upravljanje toplinom (tečno hlađenje ili prisilni zrak). Inače se ne trudi.

Detaljan pregled troškova

Teorija ima ograničeno uvjeravanje. Dozvolite mi da raščlanim stvarne troškove za 20-kamiona u dvije smjene tokom 5 godina:

Pogledajte razliku u strukturi troškova. Olovna-kiselina ima ogromne skrivene troškove: izgradnja prostorija za baterije, tekući radovi na održavanju, masovna zamjena 4. godine. Ništa od toga se ne pojavljuje na početnom citatu, ali to ne možete izbjeći u stvarnim operacijama.

Planiranje infrastrukture mora se dogoditi rano

Prošle godine je skoro izbacio projekat iz kolosijeka. Kupac je finalizirao dobavljača baterija, potpisao ugovor, uplatio depozit, a zatim je doveo izvođača električne energije na procjenu. Otkrili su da je njihov glavni panel već bio pun. Za dodavanje 10 punjača potrebna je nadogradnja transformatora, po cijeni od 180.000 dolara. Budžet projekta je propao, skoro otkazan.

Litijumski punjači troše ozbiljnu snagu. Jedan brzi punjač od 48V je od 15 do 25kW. Na 480V servisu to je otprilike 30 do 60 ampera. Deset punjača koji rade istovremeno povećavaju potražnju od 150 do 250 kW vašem objektu.

Prije nego što se posvetite bilo kojem rješenju za baterije, neka vaš električar procijeni:

1. Preostali kapacitet glavnog panela i dostupni utori za prekidače
2. Naziv transformatora i postotak strujnog opterećenja
3. Vodovod od panela do svake lokacije za punjenje
4. Hoće li dodatno opterećenje pri punjenju pokrenuti naplatu potražnje za komunalije

480V trofazni je optimalan. Najveća efikasnost, najniži troškovi bakra. Ali mnoga starija skladišta imaju samo 208V ili 240V. Nadogradnja na 480V zahtijeva dodavanje transformatora, instaliranog od 15.000 do 30.000 dolara.

Neke komunalne usluge nude cijene-iskorišćenja{1}}sa popustima od 20% do 30% tokom van{4}}vršnih sati (obično od 22:00 do 6:00). Ako vaš rad dozvoljava punjenje preko noći, vrijedi nabaviti punjače s programiranim rasporedom kako biste ostvarili te uštede.

BMS kompatibilnost uzrokuje više problema nego što biste očekivali

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

Problemi sa kojima sam se lično susreo:

Kupac je kupio kineske baterije po konkurentnim cijenama. Instalirao sam ih, otkrio da kontrolna tabla viljuškara ne pokazuje nivo napunjenosti. Verzija BMS CAN protokola nije kompatibilna sa kamionom. Baterije su radile, ali operateri nisu imali pojma koliko je napunjenosti ostalo. Kamioni su umrli u prolazima više puta prije nego što su potrošili $3,000+ natjeravši dilera viljuškara da rekonfigurira parametre.

Drugi problem je ograničenje struje BMS-a. Olovna{1}}kiselina može dati trenutnu veliku struju. Brzi ubrzanja, rampe za penjanje, podnosi sve što motor zahtijeva. Litijum BMS ograničava struju pražnjenja radi zaštite ćelija. Prekoračite nominalni maksimum i odmah se prekida. Neko na Practical Machinist forumu je to jasno objasnio: "BMS ograničava struju pražnjenja. Zato provjerite specifikacije pojačivača vašeg viljuškara i provjerite da li nazivna struja baterije pokriva vršnu potražnju. BMS neće dozvoliti trenutne skokove kao što to čini olovna{8}}kiselina" (practicalmachinist.com).

Temperaturna zaštita je još jedna. Ispravan BMS zabranjuje punjenje ispod 0 stepeni (32 stepena F) jer hladno punjenje uzrokuje litijumsku oblogu na anodi. Trajni, nepovratni gubitak kapaciteta. Ali neke jeftine jedinice imaju niže pragove ili nemaju nikakvu zaštitu. Punite u negrijanom skladištu tokom zime i možete uništiti bateriju.

BMS specifikacije za potvrdu prije kupovine:

Prag zaštite od prenapona (LFP bi trebao biti 3,65 V po ćeliji). Podnaponski prag (2,5V po ćeliji). Maksimalna kontinuirana struja pražnjenja. Maksimalna struja pražnjenja i dozvoljeno trajanje. Prekid punjenja pri niskoj temperaturi. Zaštita od visoke temperature. Verzija CAN protokola. Bilo da podržava izvornu komunikaciju s vašom markom viljuškara.

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

Certifikacija nije opciona

UL 2580 je sigurnosni standard za litijumske baterije u električnim vozilima. Testovi uključuju odziv kratkog spoja, ponašanje pri prekomjernom punjenju, mehanički udar, termičko zadržavanje.

Ova certifikacija je važna iz dva razloga: prvo, dizajn baterije je verificiran od strane-treće strane. Drugo, osiguravajuća društva to prepoznaju.

Bez UL 2580, vaše osiguranje možda neće pokriti incidente ili premije značajno porastu. Neke uvezene baterije su jeftinije jer su preskočile certifikaciju. Pitaj o tome. Ako ne postoji UL certifikat i nešto pođe po zlu, možda sami snosite svu odgovornost.

Provjerite autentičnost certifikata putem UL-ove online baze podataka. Nemojte samo vjerovati etiketi na bateriji. Mogu se lažirati.

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

Kada konverzija litijuma nema smisla

Rad u jednoj smjeni. Godišnji radni sati ispod 1.500 po kamionu. Vozni park je star i predviđena je zamjena u roku od 3 godine. Bilo koji od ovih uslova čini ROI litijumom slabijim.

Jedna smjena znači da imate cijelu noć za punjenje. Prednost litijumskog punjenja se ne primjenjuje. Uštedama na održavanju i efikasnosti električne energije potrebno je nekoliko godina da bi se nadoknadili veći troškovi kupovine.

Stara flota je pitanje vremena. Stavljanje baterija od 18.000 USD na kamione stare 15-- godina koji će biti rashodovani za 3 godine gubi novac. Baterija nadživljava opremu. Bolje je sačekati i odrediti kamione spremne za litijum kada obavljate zamjenu voznog parka.

Također: vozni park ispod 5 kamiona. Troškovi upravljanja infrastrukturom i projektima raspoređeni su na premalo jedinica. Otplata se proteže neugodno dugo. Možda bi bilo bolje držati se olovne-kiseline dok se veličina voznog parka ne poveća ili oprema ne bude zamijenjena.

Šta dalje

Ako razmišljate o konverziji litija, evo kako to pristupiti:

Prvo dokumentirajte svoje trenutno stanje. Koliko zamjena baterija po smjeni? Koliki ti je račun za struju? Koliko rada ide na održavanje? Mnoga skladišta nemaju ove podatke. Grube procjene rade. Potrebna vam je osnovna linija za izračunavanje ROI.

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

Električna procjena mora se obaviti prije nego što se obratite dobavljaču. Uključite svog izvođača da provjeri koliko prostora za glavu postoji na glavnoj ploči. Nemojte otkriti nakon potpisivanja ugovora da vam treba 150.000 dolara za nadogradnju transformatora.

Pilot raspoređivanje ako je moguće. Prvo pretvorite 3 u 5 kamiona. Trčite tri mjeseca, prikupljajte stvarne podatke, provjerite zahtjeve dobavljača, pustite operatere da se prilagode novim rutinama punjenja, rješavajte probleme u malom obimu. Mnogo jeftinije od širenja flote-i otkrivanja problema nakon toga.

Interact Analysis predviđa da će se 81% električnih viljuškara isporučivati ​​s litijumskim baterijama do 2034. (interactanalysis.com). Trend je zaključan. Pitanje je samo kada napravite potez.

Želite li razgovarati o pojedinostima? Veličina flote, obrazac rada, postojeća infrastrukturna ograničenja. Dajte mi tu informaciju i ja ću napraviti realnu procjenu za vašu situaciju.