¿Cómo funciona la carga de oportunidad en baterías de litio?
¿Qué es el cobro de oportunidad?
La carga de oportunidad significa enchufar una batería de litio durante los descansos en lugar de realizar un ciclo de carga de descarga-completa. La batería se queda en el camión. Los operadores lo completan cuando no están usando el equipo:-almuerzo, cambio de turno, esperando en un remolque. El SOC flota en el rango del 40-70% durante todo el día.
En el caso del plomo-ácido, esto destruye la batería. Sulfatación por carga parcial. El litio no tiene ese problema. Las células LFP en realidad duran más cuando las mantienes en un rango medio-.
Por qué esto es importante para operaciones de turnos múltiples-
Esto es lo que pasa con el plomo-ácido que las personas ajenas a la industria no aprecian del todo: la logística de carga es una pesadilla.
Un paquete de plomo-para un montacargas de contrapeso grande pesa 2500 libras, a veces más. No puede simplemente dejarlo en el camión y enchufarlo durante la noche porque el camión necesita realizar el siguiente turno. Así que sacas la batería-necesitas un polipasto o un soporte con ruedas para eso-la llevas a una sala de carga, la conectas y esperas. Ocho horas para cargar, luego tiene que enfriarse o lo dañarás. Llámelo diez horas como mínimo antes de que el paquete esté listo para regresar en un camión.
Una operación de 24-horas necesita tres baterías por cada montacargas que gira: una en el camión, una cargando y una enfriando. Multiplique por 50 camiones y obtendrá 150 paquetes de baterías, una sala de carga dedicada del tamaño de una cancha de baloncesto, un par de personas-a tiempo completo que no hacen nada más que cambiar las baterías, un sistema de ventilación para la liberación de gases de hidrógeno, una estación de lavado de ojos, contención de derrames, programa de riego mensual y cargos de ecualización trimestrales. Es toda una operación.
Litio con carga de oportunidad: una batería por camión. Sin sala de carga. Sin jinetes de batería. Los operadores conectan un cable cuando hacen un descanso. Hecho.
Trabajé en una modernización en un centro de distribución de comestibles en Ohio en 2019. Tenían 68 montacargas, una combinación de carretillas retráctiles y contrapesos, ejecutando dos turnos con un equipo reducido en el tercero. Configuración de plomo-ácido. La sala de carga tenía 4000 pies cuadrados. Cuando cambiamos al litio, eso se convirtió en espacio de almacenamiento. Recogieron unas 800 posiciones de palets. El puesto de administrador de baterías fue eliminado-ese tipo pasó a recibir. Todo el proyecto se amortizó en menos de dos años, y eso sin contar la reducción del mantenimiento.
Cargadores
Necesitas más potencia que la carga nocturna.. 100-200Un mínimo para camionetas de Clase I, más bien 200-350 A para los grandes.
Fronius fabrica buenos equipos. Caro pero confiable. Hemos tenido bastante suerte con Delta-Q en equipos más pequeños. Manténgase alejado de las importaciones sin-nombres a menos que esté de acuerdo con que los reclamos de garantía terminen en un agujero negro.
El cargador tiene que comunicarse con el BMS. La carga de litio no es solo una corriente constante hasta que está llena.-El BMS gestiona la curva de carga, equilibra las celdas y maneja los límites térmicos. Un cargador tonto que ignora los comandos BMS cargará demasiado lento o dañará el paquete. La comunicación CAN es estándar. Si alguien intenta venderle una configuración de litio sin integración de cargador BMS-, retírese.
donde ponerlos
No en una sala de carga. El objetivo es distribuirlos para que sea conveniente enchufarlos.
Muelles de carga, final de pasillos, zona de sala de descanso. En cualquier lugar los camiones permanecen más de cinco minutos. Cuanto más fácil lo hagas, más operadores lo harán. Naturaleza humana.
La capacidad eléctrica es la limitación en la que nadie piensa hasta que se convierte en un problema. Los edificios más antiguos a menudo no pueden soportar diez cargadores de alta-potencia dispersos sin actualizaciones de paneles. Teníamos un proyecto en Pensilvania en el que especificamos ocho estaciones de carga y el servicio eléctrico del edificio no podía soportar cuatro funcionando simultáneamente. Terminé instalando cargadores de administración de carga-que se comunican con un controlador que los escalona para que nunca excedas los límites de demanda. Agregó $15 mil al proyecto pero es más barato que un transformador nuevo.
BMS
El sistema de gestión de la batería es el cerebro. Supervisa cada celda, gestiona la carga, gestiona el equilibrio y registra todo.
No voy a profundizar aquí en la arquitectura BMS. Si estás evaluando mochilas, lo principal a tener en cuenta es la gestión térmica. Los paquetes baratos escatiman en esto. Las celdas están bien para cargas de oportunidad.-Lo que importa es el diseño térmico a nivel del paquete-. Pregúntele al proveedor qué sucede cuando introduce 200 A en el paquete a una temperatura ambiente de 35 grados. Si no pueden darle una respuesta clara, es una señal de alerta.
almacenamiento en frío
Esto merece su propia sección porque es la única aplicación donde el cobro de oportunidad se complica.
El litio resiste mejor el frío que el plomo-ácido. Eso es cierto. Pero cargar una batería fría es una historia diferente. Por debajo de aproximadamente 5 grados, debe reducir significativamente la corriente de carga o corre el riesgo de que se recubra el litio, lo que daña permanentemente las celdas. Por debajo de 0 grados, la mayoría de los sistemas BMS no permiten cargar nada.
Entonces tienes un montacargas que acaba de pasar cuatro horas en un -congelador de 20 grados. La batería está empapada en frío. Lo sacas al muelle para cargarlo y el BMS dice que no. ¿Y ahora qué?
La solución es cargar en un área templada. Algunos sitios construyen un vestíbulo en la entrada del congelador donde los camiones se detienen antes de entrar. Temperatura ambiente, tal vez de 10 a 15 grados. La batería se calienta mientras el operador hace trámites o lo que sea. Veinte minutos más tarde hace suficiente calor para aceptar una carga.
Lineage Logistics ha ido descubriendo esto a medida que convierten sus instalaciones. Es solucionable pero hay que planificarlo. Mucha gente asume que el litio es plug-y-play y luego se sorprende cuando la flota de congeladores no se carga.
La cuestión del costo
Los paquetes de litio cuestan aproximadamente el triple de lo que cuesta el plomo-ácido por adelantado. Ese es el número en el que todo el mundo se fija.
Lo que extrañan: estás comprando un paquete en lugar de tres. No estás construyendo una sala de carga. No le estás pagando a nadie para que cambie las baterías. No vas a comprar un extractor de baterías por 8.000 dólares. No se trata de derrames de ácido, riego, cargas de ecualización, problemas de sulfatación.
En cinco años, el litio gana en la mayoría de las aplicaciones de turnos múltiples. Ni siquiera cerca. En las operaciones de un solo-turno, las matemáticas son más estrictas.-a veces el plomo-ácido todavía tiene sentido si la utilización es baja.
¿La carga de oportunidad daña la batería?
No. Todo lo contrario.
Las celdas de litio-LFP especialmente-duran más cuando las mantienes en el medio del rango de carga. Las descargas profundas tensionan el ánodo. El alto SOC tensiona el cátodo. Flotar en el rango del 30-70% es el punto ideal. Eso es exactamente lo que hace la carga de oportunidad.
El calor de la carga de alta velocidad-es un factor, pero es manejable con un diseño térmico decente.. 0.4C no es agresivo para LFP. He visto paquetes ejecutando cargas de oportunidad de 0,5 C durante años con una degradación mínima.
Lo que haría diferente
Si analizamos los proyectos de los últimos cinco años, los errores suelen ser los mismos.
Subestimar los requisitos eléctricos. Realice siempre una encuesta del sitio antes de comprometerse con el diseño del cargador. Siempre.
No implica mantenimiento anticipado. Su personal de mantenimiento sabe dónde están realmente inactivos los camiones. Pregúntales antes de elegir la ubicación del cargador. El muelle de carga puede parecer obvio, pero si los camiones siempre pasan por allí, nadie va a enchufarlo.
Abaratar los cargadores. El aparato de Alibaba de 2.000 dólares no equivale al Fronius de 6.000 dólares. Lo descubrirás por las malas.
No capacitar a los operadores. Suena básico, pero la gente no se conecta si no entiende por qué es importante. Cinco minutos en una reunión matutina explicando el concepto son de gran ayuda.
Hacia dónde se dirige la industria
El plomo-ácido no está muerto, pero ahora es claramente el camino heredado. Todos los fabricantes de equipos originales están impulsando el litio. Toyota, Crown, Hyster-sus ventas de litio están creciendo más rápido que las de plomo-ácido en la mayoría de las líneas de productos.
Parte de esto es la presión de la sostenibilidad. El litio tiene un mejor ciclo de vida. Parte de esto es mano de obra.-Ya nadie quiere trabajar en una sala de baterías. Parte de esto es simplemente la simplicidad operativa. Una vez que un sitio realiza una conversión y ve lo fácil que es, no regresa.
El equipamiento aún se está perfeccionando. Los cargadores son cada vez más inteligentes, los sistemas BMS mejoran y los diseños térmicos de las mochilas mejoran. Dentro de cinco años todo esto será más maduro. Pero lo fundamental:-una batería, sin cambios, se carga cuando está inactiva-eso no cambia.
