Welche Art von Batterie verwendet ein Gabelstapler?
Blei-Säure oder Lithium. Das ist es. Das ist die Antwort.
Aber dafür bist du nicht hier. Sie sind hier, weil jemand in der Beschaffungsabteilung Lithium vorantreibt, oder jemand in der Finanzabteilung die Vorlaufkosten zurückdrängt, oder weil Sie eine LKW-Flotte haben, die immer wieder ausfällt, und Sie herausfinden müssen, ob es an den Batterien, den Bedienern, dem Ladeprotokoll oder was auch immer liegt.
Ich beschäftige mich nun seit etwa elf Jahren mit Industriebatterien. Aus technischer Sicht stellen wir bei Polinove derzeit LFP-Packungen her. Davor war ich bei -Eigentlich spielt es keine Rolle, wo ich vorher war, ich habe genug Flottenumbauten gesehen, die schief gelaufen sind, um eine Meinung dazu zu haben.
Was läuft da draußen?
Blei-Säure macht immer noch den größten Teil der installierten Basis aus. Ich habe Schätzungen gesehen, die zwischen 58 % und über 70 % liegen, je nachdem, wer die Zählung durchführt und was sie zählen. Die Streuung gibt Aufschluss darüber, wie unscharf die Daten sind. Marktforschungsunternehmen lieben es, diese Zahlen zu veröffentlichen, als wären sie ein Evangelium, aber in der Hälfte der Fälle extrapolieren sie aus Umfrageantworten, was einer Rücklaufquote von etwa 12 % entspricht.
Lithium hat sich bei Neukäufen negativ ausgewirkt, vor allem bei Mehrschichtprodukten. Macht Sinn, wenn man die Rechnung macht, worauf ich noch zurückkomme.
Wasserstoff existiert. Vielleicht 50.000 Einheiten weltweit? Hauptsächlich Piloten und PR-Übungen. Ich habe genau eine Anlage besichtigt, in der Wasserstoff tatsächlich wirtschaftlich sinnvoll war, und das lag nur daran, dass sie einen Schnäppchenvertrag für Strom und irgendeine Art staatlicher Subventionen hatten, die ich nicht ganz verstand. Für alle anderen ist es mindestens ein Jahrzehnt, wahrscheinlich mehr.
Blei-Säure
Die Chemie ist 160 Jahre alt. Bleiplatten in Schwefelsäure. Funktioniert gut. Industrieanlagen werden mit 24 V bis 80 V betrieben und verfügen je nach Geräteklasse über Kapazitäten von 200 Ah bis über 1.000 Ah.
Hier kommt es auf das Gewicht an. Diese Dinger wiegen zwischen 900 kg und zwei Tonnen. Das ist kein Zufall-es ist ein Gegengewicht. Diese Masse benötigt der Gabelstapler, um beim Aufnehmen einer beladenen Palette nicht umzukippen. Dies wird zu einer ganzen Sache, wenn Menschen unüberlegt versuchen, Lithium einzutauschen. Ich habe vor ein paar Jahren beobachtet, wie eine Nachrüstung bei einem Lebensmittelvertriebsbetrieb schief ging, wo durch den Verzicht auf den Zusatz von Ballast Geld gespart wurde, der LKW mit einer vollen Palette vorwärtsfuhr, der Bediener auf Kaution entlassen wurde und das Produkt überallhin gelangte. Niemand wurde verletzt, aber es war ein Chaos. Sechs Wochen, um die Versicherung, die beschädigten Regale und den Produktverlust zu regeln. Alles nur, weil jemand vierhundert Dollar pro LKW für das Gegengewicht sparen wollte.
In der Wartungssituation wird Blei-für Anlagen mit hoher-Auslastung jedenfalls zum Problem.
Jede Zelle in jeder Batterie wird wöchentlich bewässert-und wenn Ihre Bediener dies tatsächlich richtig machen, wäre ich überrascht, denn in der Hälfte der Fälle, in denen ich Anlagen überprüfe, sind die Messwerte für das spezifische Gewicht überall verstreut, was mir sagt, dass entweder niemand richtig bewässert oder niemand richtig testet oder beides. Ausgleichsladung, bei der es sich um eine kontrollierte Überladung handelt, um eine Schichtung zu verhindern. Wenn Sie es jedoch falsch machen, beschleunigen Sie die Korrosion an den positiven Gittern. Terminalreinigung. Die 8-8-8-Regel, die jeder kennt und die niemand befolgt: acht Stunden laufen, acht Stunden laden, acht Stunden kühlen.
Diese Abkühlphase ist der Killer. Die dritte Schicht endet um 6 Uhr morgens, die Batterien werden aufgeladen, die Tagesschicht beginnt um 7 Uhr morgens und benötigt LKWs. Was geschieht? Jemand zieht eine Batterie heraus, die seit einer Stunde aufgeladen wird. Wenn Sie das wiederholt tun, verkürzt sich die Lebensdauer um 30 -40 %. Es gab eine Studie-Ich würde sagen: PHL Scientific, aber ich verwechsle das vielleicht mit etwas anderem{10}}die zeigte, dass etwa 47 % der überfluteten Blei-Säure-Batterien ausfallen, bevor sie die Nennlebensdauer erreichen. Keine Herstellungsfehler. Nur betrieblicher Missbrauch.
Hauptversammlung und TPPL liegen dazwischen. Versiegelt, daher keine Bewässerung, schnelleres Aufladen, in mancher Hinsicht besser. Immer noch kein Lithium. Übergangstechnologie.
LFP gegen NMC gegen was auch immer
Wenn jemand Lithium-Gabelstaplerbatterie sagt, meint er LFP. Lithiumeisenphosphat. Nicht das Zeug, das Tesla in Autos einbaut-das ist hauptsächlich NMC, Nickel-Mangan-Kobalt.
Dafür gibt es einen Grund und es ist nicht kompliziert.
Die LFP-Schwelle zum thermischen Durchgehen liegt bei etwa 270 Grad. Man muss wirklich versuchen, einen anzuzünden. NMC beginnt irgendwo im Bereich von 150-210 Grad thermisch außer Kontrolle zu geraten, abhängig von einer Reihe von Faktoren – Ladezustand, Alter der Zelle, Art der Herstellung, Umgebungsbedingungen. Es gibt einige Untersuchungen zu den Fehlermodi. Ich denke, PowerTech Systems hat dazu etwas veröffentlicht. Die genauen Mechanismen sind kompliziert, aber die Kurzfassung lautet: Durchstechen Sie eine LFP-Zelle und es kommt zu einer Entlüftung. Wenn Sie bestimmte NMC-Zellen unter schlechten Bedingungen durchstechen, kommt es zu einem Brand.
Für ein Lager mit Gabelstaplern rund um die Regale, Arbeitern und Beständen im Wert von mehreren Millionen Dollar ist diese Marge wichtig.
Das andere ist Kobalt. NMC hat es, dafür steht das C. Kobalt-Lieferketten sind ein Chaos-geopolitisch instabil, ethisch fragwürdige Beschaffung, Preisvolatilität. LFP enthält kein Kobalt. Ich beobachte immer häufiger, dass Beschaffungsteams kobaltfreie Produkte spezifizieren, nur weil dies ihre ESG-Dokumentation vereinfacht.
Energiedichte: LFP läuft vielleicht mit 90–160 Wh/kg, NMC ist höher, etwa 150–270 Wh/kg. Für Elektrofahrzeuge, die auf der Suche nach Reichweite sind, ist das sehr wichtig. Bei Gabelstaplern wo willst du sowieso die Masse? Weniger ein Problem.
Im Zyklusleben hat LFP wirklich die Nase vorn. Es gibt einen Artikel aus dem Jahr 2014, ich glaube, der Erstautor war Omar, in Applied Energy-Ich habe das Zitat nicht zur Hand, aber es zeigte, dass LFP über dreitausend Zyklen bei voller Entladungstiefe durchführte. Flaches Radfahren erweitert das dramatisch, etwa in die Zehntausende. NMC hält bei starker Beanspruchung nicht so gut stand.
Einige unserer Installationen haben mittlerweile mehr als fünftausend Zyklen hinter sich. Funktioniert immer noch gut. Wir werden sehen, wo sie tatsächlich das Ende ihrer Lebensdauer erreichen.
Über eines wird nicht genug gesprochen: Lithium kann man nicht aufladen, wenn es wirklich kalt ist. Nun, das können Sie, aber Sie sollten nicht. Unter dem Gefrierpunkt besteht die Gefahr einer Lithiumbeschichtung auf der Anode, die die Zellen dauerhaft schädigt. Unsere Akkus verfügen über einen Schutz, der den Ladevorgang blockiert, wenn der Akku zu kalt ist, sowie über Heizelemente, die zuerst die Temperatur erhöhen. Aber die Betreiber müssen das verstehen. Wenn im Winter über Nacht der Strom ausfällt und die Akkus kalt sind, müssen sie vor dem Laden aufgewärmt werden. Ich habe vielleicht drei oder vier Anrufe von Einrichtungen erhalten, die das nicht verstanden haben und verwirrt waren, warum ihre Batterien im Januar um 6 Uhr morgens nicht aufgeladen wurden.
Speziell Kühllager
Hier machen wir viele Geschäfte, also werde ich etwas Zeit damit verbringen.
Bleisäure verliert bei Kälte an Kapazität. Grobe Zahlen aus dem, was ich vor Ort gesehen habe: Bei Gefriertemperaturen sind vielleicht 75 % der Nennkapazität erreicht, bei -18 Grad sind es nur etwa 40 Prozent. Und bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt kann man nicht laden – bei diesen Temperaturen funktioniert die Chemie einfach nicht. Deshalb holen die Einrichtungen die Lastwagen aus dem Gefrierschrank, bewegen sie in einen beheizten Ladebereich, laden sie auf und schicken sie dann wieder in die Kälte. Dieser Temperaturwechsel führt zu Kondensation. Wasser dringt in Anschlüsse, Dichtungen und Entlüftungsöffnungen ein. Korrosion beschleunigt sich. Batterien gehen schneller kaputt, als sie sollten.
LFP mit ordnungsgemäßem Wärmemanagement-Heizelementen, IP67-Versiegelung-hält einen viel besseren. 85-90% Wirkungsgrad bei -20 Grad, wenn das Paket dafür ausgelegt ist.
Es gibt eine Fallstudie, auf die ich mich oft beziehe, BSLBATT hat sie dokumentiert, ein Kühllagerbetrieb, der Linde-Lastwagen betreibt, ich glaube, das war irgendwo im Nahen Osten. Sie verbrauchten zwei oder drei Blei-Säure-Batterien pro LKW und Tag, nur um die Schichten abzudecken. Jeder Wechsel dauerte zwanzig Minuten, es war ein Kran erforderlich, Sicherheitsmaßnahmen während des Wechsels. Nach der Umrüstung wurde auf eine Batterie pro LKW umgestellt. Die Wartungseinsparungen beliefen sich auf etwa zweitausend Dollar pro Monat und Einheit, nur weil nicht mehr gegossen werden musste. Ich habe den Link nicht zur Hand, aber er sollte sich auf ihrer Website befinden, wenn Sie nach Fallstudien zu Kühlhäusern suchen.
Toyota spezifiziert seine Lithium-Kühlfahrzeuge für ein paar Stunden Dauerbetrieb bei -30 Grad. Erhitzte Versionen können dauerhaft im Gefrierschrank bleiben.
Geld
Alles hängt von Ihrer spezifischen Situation ab, also betrachten Sie diese als grobe Richtwerte und nicht als Vorhersagen.
Blei-über einen Zeitraum von fünf Jahren rechnen Sie wahrscheinlich mit Anschaffungskosten von etwa fünftausend, Energiekosten über diesen Zeitraum vielleicht sechstausend, Wartungsaufwand-und das ist der größte -leicht zehntausend, wenn Sie tatsächlich die richtige Wartung durchführen, außerdem werden Sie die Batterie wahrscheinlich mindestens einmal austauschen, also weitere fünftausend, zuzüglich der Ausfallzeit, die Sie kostet. Insgesamt irgendwo in den unteren bis mittleren Dreißigern.
Lithium: Höhere Anschaffungskosten, sagen wir fünfzehn- bis achtzehntausend, aber die Energiekosten sinken im Laufe der Zeit auf vielleicht viertausend, die Wartung ist im Grunde nichts, kein Austausch, minimale Ausfallzeiten. Insgesamt etwa zwanzig, vielleicht niedrige Zwanziger.
Die Wartungslinie ist es, die die Mathematik bewegt. Wenn Sie über eine Flotte von 40 Lkws verfügen und auf einen Mitarbeiter für die Batteriewartung verzichten können, bedeutet das allein eine jährliche Arbeitsersparnis von mehr als 100.000 Fahrzeugen.
Es gibt eine Acht-{0}Jahresstudie von UgoWork zu einem Texas 3PL, fünfzig LKWs, sie dokumentierten etwa 2,9 Millionen Einsparungen nach der Umrüstung, die Amortisation lag bei etwa 30 Monaten. Blei- musste alle vier Jahre ersetzt werden-, Lithium war für die gesamte Studie zuständig. Ich habe dies schon oft gegenüber Kunden erwähnt.
Der Amortisationszeitraum hängt von der Auslastung ab. Mehrschichtiger 24/7-Betrieb, vielleicht 12–18 Monate. Eine einzelne Schicht könnte vier oder fünf Jahre dauern, was lang genug ist, dass einige Finanzteams dies nicht genehmigen. Informieren Sie sich über Ihre Zahlen, bevor Sie zur Budgetbesprechung gehen.
Der Rest
Die BMS-Qualität variiert stark und es gibt keine gute Möglichkeit, sie ohne Tests zu bewerten. Einige der in kommerzieller Qualität verkauften Produkte würden die grundlegende Sicherheitsvalidierung nicht bestehen. Es lohnt sich, Anbieter nach Zellausgleichsmethoden, Temperaturüberwachung und Fehlerreaktionszeiten zu fragen. Aber ehrlich gesagt ist das ein ganz anderes Gespräch.
Konformität: UL 2580 für Nordamerika, UN38.3 für den internationalen Versand. Bis 2027 gilt eine EU-Batterieverordnung mit Passanforderungen. Die OSHA-Anforderungen an den Ladebereich gelten aufgrund der Wasserstoffausgasung hauptsächlich für Blei-Säure. Erhalten Sie aktuelle Unterlagen zu den spezifischen Modellen, die Sie kaufen.
Fazit
Szenario A
Einschichtig, geringe Auslastung, gute Wartungsdisziplin? Blei-Säure macht immer noch Sinn. Teile sind überall, Ihre Leute wissen es.
Szenario B
Mehrschichtbetrieb, Kühllagerung, hohe Ausfallkosten? Lithium für die meisten Situationen.
Wenn Sie Einzelheiten zu Ihrem Betrieb besprechen möchten, wenden Sie sich an uns. engineering@polinovelpower.com. Wir führen Standortbewertungen durch.
