Najboljše prakse za polnjenje baterij za litijeve viličarje za skladiščne operacije

Sedem let sem preživel v nabavi za to industrijo, sodeloval sem pri morda dvaj-dvajsetih nadgradnjah skladiščnega akumulatorskega sistema. To pišem, ker je na voljo veliko vsebine o "litiju proti svinčevi-kislini", vendar skoraj nič, ki bi dejansko razložilo, kako pravilno polniti te stvari.

Napačno se polnite in celo drage baterije ne bodo delovale.

Zaračunavanje priložnosti je edini pravi odgovor za več-izmensko poslovanje

Naj povem sklep vnaprej. Če vaše skladišče deluje v dveh ali treh izmenah, pozabite na konvencionalno polnjenje. Pojdite naravnost na priložnostno polnjenje.

Razlog je preprost: litijeve baterije ne motijo ​​delna polnjenja. Pravzaprav sovražijo cikle polnega praznjenja. Testiranje Battery University kaže, da lahko ohranjanje SOC med 20 % in 80 % podaljša življenjsko dobo za 2- do 3-krat (batteryuniversity.com). Svinčeva-kislina je nasprotno, potrebuje polno polnjenje, da se izogne ​​sulfatiranju. Popolnoma druga logika.

Kako priložnostno polnjenje deluje v praksi: operater se priklopi med odmorom za kosilo, doda 15 % do 20 % polnjenja v 15 minutah. Še 20 minut pri menjavi izmene. Tri ali štiri delne polnitve čez dan, SOC ostane med 40 % in 85 %. Brez menjave baterij. Prostor za baterije ni potreben.

Način polnjenja je odvisen od vzorca izmene:

Ena izmena, manj kot 8 ur na dan: običajno polnjenje deluje dobro. Polnjenje čez noč, delovanje ves dan. Prednosti litija so v glavnem brez vzdrževanja in niso potrebne rezervne baterije.

Dve izmeni ali podaljšano delovanje: zaračunavanje priložnosti je standardno. Polnilnike je treba razporediti po objektu. Območja odmorov, mesta menjave prestav, blizu vrat dokov.

Visoka intenzivnost 24/7: hitro polnjenje in priložnostno polnjenje. Toda iskreno, hitro polnjenje zahteva resno upravljanje toplote. Poceni akumulatorji tega ne prenesejo.

Tradicionalni postopki s svinčeno{0}}kislino poganjajo 2 do 3 akumulatorje na tovornjak. Ena v uporabi, ena se polni, ena hladi. Lithium ne potrebuje ničesar od tega. En tovornjak, en akumulator, priložnostno polnjenje poskrbi za ostalo. Samo to prihrani 60 % pri stroških nabave baterije.

Izbira zmogljivosti: večina ljudi se tega zmoti

Stranka me je vprašala prejšnji mesec, 48V 400Ah ali 48V 700Ah, razlika v ceni približno 8000 USD. Njegov prvi instinkt je bil: kupi manjše, prihrani denar.

Vprašal sem: koliko izmen? Dva. Koliko polnilnikov? Štiri, vsi v sobi za baterije. Ste pripravljeni nadgraditi polnilno infrastrukturo? Ne, preveč težav.

Potem potrebujete 700Ah.

Manjša zmogljivost pomeni pogostejše polnjenje. 400Ah, baterija, ki deluje v dveh izmenah, potrebuje vsaj dve polnitvi, da preživi ves dan. Če so vsi polnilniki v prostoru za baterije, se morajo operaterji odpeljati nazaj posebej za polnjenje. Povratna vožnja in čakalna doba, vsakič vsaj 20 minut. Dvakrat na dan je 40 minut na tovornjak. Dvajset tovornjakov je 800 minut dnevno, približno 13 ur izgubljene produktivnosti.

Baterija 700Ah z enim priložnostnim polnjenjem zjutraj in enim ob kosilu preživi ves dan. Brez posebnih potovanj nazaj v prostor za baterije.

Seveda, če ste pripravljeni razdeliti polnilnike na območja odmora, 400 Ah deluje. Toda to zahteva električna dela. Vodenje, namestitev odklopnikov, morda nadgradnja glavne plošče. Stroški obnove lahko presežejo razliko v ceni baterije.

Moja priporočila:

Dve izmeni, ne želite spreminjati infrastrukture: kupite večjo zmogljivost, 600 Ah ali več.

Dve izmeni, pripravljenost na namestitev porazdeljenih polnilnikov: 400 do 500 Ah je v redu, prihranek vložite v polnilnike in električna dela.

Ena izmena: ni potrebe po veliki zmogljivosti, 400 Ah s konvencionalnim polnjenjem, prihranite denar.

Visoka intenzivnost v treh izmenah: najmanj 700 Ah, skupaj s hitrim polnjenjem, baterijski sklop pa mora imeti aktivno toplotno upravljanje (tekočinsko hlajenje ali prisilni zrak). Sicer pa se ne obremenjuj.

Podrobna razčlenitev stroškov

Teorija je omejeno prepričljiva. Naj razčlenim dejanske stroške za 20-tovornjakov v dveh izmenah v 5 letih:

Poglejte razliko v strukturi stroškov. Svin{1}}kislina ima ogromne skrite stroške: izgradnja prostora za akumulatorje, tekoče vzdrževalno delo, množična zamenjava v 4. letu. Nič od tega se ne prikaže na začetni ponudbi, vendar se temu v dejanskih operacijah ne morete izogniti.

Načrtovanje infrastrukture se mora zgoditi zgodaj

Lansko leto je skoraj iztiril projekt. Stranka je dokončno določila dobavitelja baterij, podpisala pogodbo, plačala depozit in nato pripeljala izvajalca električnih del v oceno. Ugotovili smo, da je njihova glavna plošča že napolnjena. Dodatek 10 polnilnikov je zahteval nadgradnjo transformatorja, ocenjenih 180.000 $. Proračun projekta je napihnjen, skoraj preklican.

Litijevi polnilniki črpajo veliko energije. Posamezen 48 V hitri polnilnik je od 15 do 25 kW. Pri 480 V storitvi je to približno 30 do 60 amperov. Deset sočasno delujočih polnilnikov doda 150 do 250 kW povpraševanja v vašem objektu.

Preden se odločite za kakršno koli baterijsko rešitev, naj vaš izvajalec električnih del oceni:

1. Preostala zmogljivost glavne plošče in razpoložljive reže za odklopnike
2. Nazivna vrednost transformatorja in odstotek tokovne obremenitve
3. Usmerjanje vodov od plošče do vsake polnilne lokacije
4. Ali bo dodana obremenitev pri polnjenju sprožila zaračunavanje porabe električne energije

480V tri-fazni je optimalen. Najvišja učinkovitost, najnižji stroški bakra. Toda veliko starejših skladišč ima samo 208 V ali 240 V. Za nadgradnjo na 480 V je treba dodati transformator, nameščen od 15.000 do 30.000 $.

Nekatera javna podjetja ponujajo čas--cene uporabe z 20- do 30-odstotnimi popusti v času izven-konice (običajno od 22.00 do 6.00). Če vaše delovanje omogoča polnjenje čez noč, je vredno nabaviti polnilnike s programirljivim razporejanjem, da zajamete te prihranke.

Združljivost BMS povzroča več težav, kot bi pričakovali

Vsaka litijeva baterija ima BMS (Battery Management System). Različni proizvajalci izvajajo BMS zelo različno.

Težave, s katerimi sem se osebno srečal:

Stranka je kupila kitajske baterije po konkurenčnih cenah. Ko sem jih namestil, sem ugotovil, da armaturna plošča viličarja ne kaže nivoja napolnjenosti. Različica protokola BMS CAN ni združljiva s tovornjakom. Baterije so delovale, vendar operaterji niso vedeli, koliko napolnjenosti je ostalo. Tovornjaki so večkrat umrli v prehodih, preden so porabili 3 $,000+ kar je trgovca z viličarji prisililo, da je znova konfiguriral parametre.

Druga težava je omejevanje toka BMS. Svinčena-kislina lahko povzroči takojšen visok tok. Konice pospeševanja, klančine za vzpenjanje, kos vsem zahtevam motorja. Litijev BMS omejuje razelektritveni tok za zaščito celic. Če presežete nazivno konico, se takoj prekine. Nekdo na forumu Practical Machinist je to jasno razložil: "BMS omejuje izpustni tok. Zato preverite specifikacije porabe ojačevalnika vašega viličarja in se prepričajte, da nazivni tok akumulatorja pokriva največje povpraševanje. BMS ne bo dovolil trenutnih konic, kot to počne svinčeva-kislina" (practicalmachinist.com).

Druga možnost je temperaturna zaščita. Ustrezen BMS prepoveduje polnjenje pod 0 stopinjami (32 stopinj F), ker hladno polnjenje povzroči nanos litija na anodo. Trajna, nepopravljiva izguba zmogljivosti. Toda nekatere poceni enote imajo nižje pragove ali pa sploh nimajo zaščite. Pozimi polnite v neogrevanem skladišču in lahko uničite baterijo.

Specifikacije BMS, ki jih je treba potrditi pred nakupom:

Prag prenapetostne zaščite (LFP mora biti 3,65 V na celico). Podnapetostni prag (2,5 V na celico). Največji neprekinjeni tok praznjenja. Najvišji tok praznjenja in dovoljeno trajanje. Prekinitev polnjenja pri nizki temperaturi. Zaščita pred visoko temperaturo. Različica protokola CAN. Ali podpira izvorno komunikacijo z vašo znamko viličarja.

Pridobite pisno potrdilo dobavitelja. Ne verjemite prodajalcu na besedo, da je "združljiv". Če po namestitvi ni združljiv, se lahko vračila in spori vlečejo več mesecev.

Certificiranje ni neobvezno

UL 2580 je varnostni standard za litijeve baterije v električnih vozilih. Preskusi vključujejo odziv na kratek stik, obnašanje pri prenapolnjenosti, mehanske udarce, zadrževanje toplotnega uhajanja.

Ta certifikat je pomemben iz dveh razlogov: prvič, zasnovo baterije je preverila tretja-stran. Drugič, zavarovalnice to priznavajo.

Brez UL 2580 vaše zavarovanje morda ne bo krilo nezgod ali pa se bodo premije občutno zvišale. Nekatere uvožene baterije so cenejše, ker so preskočile certificiranje. Vprašajte o tem. Če ni certifikata UL in gre kaj narobe, morda nosite vso odgovornost sami.

Preverite pristnost certifikata prek spletne baze podatkov UL. Ne zaupajte le nalepki na bateriji. Lahko so ponarejeni.

Evropski trgi potrebujejo tudi IEC 62619 in EN 1175:2020.

Ko pretvorba litija ni smiselna

Delovanje v eni izmeni. Letno število obratovalnih ur pod 1.500 na tovornjak. Vozni park je star in predviden za zamenjavo v 3 letih. Zaradi katerega koli od teh pogojev je donosnost naložbe litija videti šibka.

Ena izmena pomeni, da imate na voljo vso noč za polnjenje. Lithiumova prednost priložnostnega zaračunavanja ne velja. Prihranki pri vzdrževanju in učinkovitost električne energije potrebujejo več let, da nadomestijo višje stroške nakupa.

Stara flota je časovna težava. Vstavljanje baterij v vrednosti 18.000 $ na 15--let-tovornjake, ki bodo odpadli čez 3 leta, je zapravljanje denarja. Baterija preživi opremo. Bolje je, da počakate in določite tovornjake, pripravljene na litij, ko opravite zamenjavo voznega parka.

Tudi: vozni parki pod 5 tovornjaki. Stroški infrastrukture in vodenja projekta so razporejeni na premalo enot. Povračilo se razteza neprijetno dolgo. Morda bi bilo bolje vztrajati pri svinčevi-kislini, dokler se vozni park ne poveča ali oprema ne bo zamenjana.

Kaj storiti naprej

Če razmišljate o pretvorbi litija, se tega lotite tukaj:

Najprej dokumentirajte svoje trenutno stanje. Koliko zamenjav baterij na izmeno? Kakšen je vaš račun za elektriko? Koliko dela gre za vzdrževanje? Veliko skladišč teh podatkov nima. Grobe ocene delujejo. Za izračun donosnosti naložbe potrebujete izhodišče.

Pridobite predloge dveh ali treh dobaviteljev. Raymond, Flux Power, Green Cubes, OneCharge imajo vse spletne kalkulatorje, vendar se predpostavke kalkulatorja morda ne ujemajo z vašim dejanskim delovanjem. Prosite jih, naj izvedejo analizo po meri na podlagi vaših številk.

Preden se zavežete prodajalcu, morate opraviti oceno električne napeljave. Naj vaš izvajalec preveri, koliko prostora za glavo obstaja na glavni plošči. Po podpisu pogodb ne odkrijte, da potrebujete 150.000 $ za nadgradnjo transformatorja.

Po možnosti poskusna namestitev. Najprej pretvorite 3 v 5 tovornjakov. Zaženite tri mesece, zberite resnične podatke, preverite trditve dobaviteljev, pustite operaterjem, da se prilagodijo novim rutinam polnjenja, odpravite težave v majhnem obsegu. Veliko ceneje kot razširjanje-po celotnem voznem parku in naknadno odkrivanje težav.

Interact Analysis načrtuje, da bo do leta 2034 81 % električnih viličarjev opremljenih z litijevimi baterijami (interactanalysis.com). Trend je zaklenjen. Vprašanje je le, kdaj naredite korak.

Želite govoriti o podrobnostih? Velikost flote, vzorec delovanja, obstoječe infrastrukturne omejitve. Dajte mi to informacijo in naredil bom realno oceno vaše situacije.