Аккумулятор для вилочного погрузчика 24 В или 48 В: как выбрать для вашего оборудования
Около трети клиентов, с которыми я работал по вопросам приобретения аккумуляторов для вилочных погрузчиков, начали с неправильного вопроса. Спросили «что лучше, 24В или 48В?» когда им следовало спрашивать: «Какое напряжение действительно необходимо моему оборудованию и работе?»
Напряжение — это не то, что вы выбираете. Ваше оборудование решает это. На табличке с техническими данными вашего погрузчика указано 48 В, это 48 В, конец обсуждения.
Настоящие решения принимаются после: свинцовая-кислота или литий? Какая емкость? Как настроить зарядку? Именно эти вопросы определяют, будете ли вы сожалеть о своей покупке через три года.
Тип оборудования определяет напряжение
Оборудование класса III-передвижные штабелеры, переносные штабелеры, концевые райдеры-в большинстве случаев работает от напряжения 24 В. Эти машины выдерживают нагрузки до 4000 фунтов, преодолевают короткие расстояния и не требуют постоянной высокой выходной мощности. Платформа 24 В обеспечивает компактность аккумуляторных блоков и маневренность машин в тесных торговых залах и на небольших распределительных станциях.
Оборудование классов I и II различно. Вилочные погрузчики с противовесом, ричтраки, комплектовщики заказов нуждаются в постоянной подъемной силе и увеличенном диапазоне перемещения.. 48V здесь является стандартом. По отраслевым данным Market.us, доля аккумуляторов на 48 В на мировом рынке аккумуляторов для вилочных погрузчиков составляет 38,5 %,-это самый высокий показатель среди всех сегментов напряжения.
Покупатели из Северной Америки должны знать одну вещь: напряжение 36 В существует почти исключительно на рынке Северной Америки. Ветеран с 30-летним стажем обслуживания вилочных погрузчиков на форумах ForkliftAction прямо сказал: «36 В — это напряжение строго для Северной Америки, оно не используется в других частях мира». Если ваша компания работает на международном уровне или нуждается в глобальной стандартизации оборудования, напряжение 36 В ограничивает возможности поставщиков и доступность запчастей по сравнению с напряжением 48 В.
Системы на 80 В предназначены для тяжелых-приложений, вилочных погрузчиков с противовесом более 2,5 тонн и портового оборудования. Логика закупок отличается от решений 24В/48В, о которых я расскажу отдельно.
Почему уровень напряжения влияет на производительность и стоимость
Это немного технический вопрос, но понимание этого поможет при расчете стоимости позже.
Мощность равна напряжению, умноженному на ток. Чтобы получить выходную мощность 9600 Вт, система на 48 В потребляет 200 А, а система на 24 В требует 400 А. Удвоение тока означает больше тепла в кабелях, больше потерь в разъемах, более быстрый износ щеток двигателя и контакторов.
Я видел парк устройств с напряжением 24 В, где при сильном токе два или три раза в год разрушались разъемы. В половине заявок на техническое обслуживание были сбои электрических контактов-не потому, что батареи были неисправны, а потому, что система работала интенсивнее, чем нужно.
Провал напряжения тоже не учитывается. Свинцово--кислотные аккумуляторы во время разрядки постоянно теряют напряжение. Напряжение аккумулятора, равное 48 В при полном заряде, может упасть до 42 В или ниже при 50% емкости. Когда напряжение падает на 10 %, крутящий момент двигателя падает примерно на 20 %. Погрузчик работает вяло, подъем замедляется, ускорение ослабевает. Кривые разряда лития остаются гораздо более пологими, напряжение меняется минимально от полного заряда до оставшихся 20%, поэтому производительность остается стабильной на протяжении всей смены.
Настоящее решение: свинцово--кислотный или литий под вашим напряжением
После того, как напряжение оборудования установлено, химический состав аккумуляторов становится основным вопросом закупок.
Ценообразование в первую очередь. Я приведу вам диапазоны, а не точные цифры, потому что рыночные условия меняются, но вот что мы видим сейчас:
Свинцово-кислотный аккумулятор на 24 В- стоит от 2950 до 3800 долларов. Стоимость лития при том же напряжении подскакивает до 6000–10 000 долларов.
48В имеет больший разброс. Свинцовая-кислота может стоить от 3600 до 10 000 долларов в зависимости от емкости.-Это огромный диапазон, поскольку аккумуляторы емкостью 400 Ач и аккумуляторы емкостью 700 Ач – это очень разные продукты. Литиевая батарея 48 В стоит от 10 000 до 20 000 долларов.
Для систем на 80 В ожидайте от 8 000 до 12 000 долларов за свинцово-кислотную-кислоту и от 15 000 до 25 000 долларов за литий.
Судя по этим цифрам, литий стоит вдвое или даже больше. Многие менеджеры по закупкам останавливаются на этом и решают, что свинцово-кислотное решение имеет больше смысла. Но это решение касается только первой страницы счета-фактуры.
Общая стоимость владения — это реальное сравнение
Первоначальная цена батареи составляет всего от 35% до 50% стоимости жизненного цикла. Остальное приходится на обслуживание, потребление энергии, трудозатраты и циклы замены.
Вот сравнение системы на 48 В за 8-лет. Работа в две смены-, свинцово-кислотный аккумулятор на 575 Ач, литиевый на 378 Ач (более высокая плотность энергии у лития означает, что вам не нужен такой же номинал Ач).
Свинцовая-кислота быстро накапливается.Первоначальная покупка 6500$. За 8 лет вы дважды замените батарею-добавите 13 000 долларов США. Еженедельный полив и ежеквартальная компенсационная оплата труда обходятся примерно в 4800 долларов. Материалы и время на полив и выравнивание, еще 2400$. Эффективность свинцово-кислотной зарядки составляет от 75 % до 80 %, поэтому стоимость электроэнергии за 8 лет составит примерно 9 600 долларов США. При работе в две-смены требуется замена аккумуляторов продолжительностью от 15 до 30 минут каждая. Минимальная оценка на 8 лет подменного труда: 8400 долларов. Итого: примерно 44 700 долларов.
Литий выглядит иначе.Первоначальная покупка 15 000$. Замена не требуется.-Срок службы лития обычно охватывает весь жизненный цикл вилочного погрузчика. По сути,-не требует обслуживания, периодические проверки разъемов, скажем, 400 долларов. Эффективность зарядки составляет от 95% до 98%, поэтому стоимость электроэнергии за 8 лет снижается до 5760 долларов США. Отсутствие замены аккумуляторов означает отсутствие затрат на рабочую силу. Итого: примерно 21 160 долларов.
Разница составляет 23 540 долларов. Литий в конечном итоге стоит вдвое дешевле.
И в эти расчеты даже не входит свинцово--кислотная инфраструктура: кислотостойкие-полы в зонах замены аккумуляторов, водородные системы вентиляции, станции для промывания глаз. Это может добавить от 50 до 100 долларов за квадратный фут в новых складских зданиях.
Сроки окупаемости зависят от интенсивности эксплуатации
В приведенном выше расчете предполагается работа в две-смены. Фактическая скорость окупаемости напрямую зависит от того, насколько интенсивно вы эксплуатируете свое оборудование.
Работа в одну-сменную смену (8 часов)можно зарядить-кислоту за ночь и использовать ее весь день, не меняя. Преимущества лития здесь заключаются, главным образом, в отсутствии необходимости технического обслуживания и экономии энергии. Окупаемость обычно составляет 30 месяцев или дольше. Если бюджет ограничен, при работе в одну -легкую-сменную работу можно разумно ограничиться свинцово--кислотной работой.
Работа в две-смены (16 часов)измените уравнение. Для свинцово--кислотных аккумуляторов требуется две батареи на каждый вилочный погрузчик плюс сменное оборудование. Литий может быстро-заряжаться во время смены и работать непрерывно. Судя по проектам, в которых я участвовал, окупаемость составляет от 22 до 28 месяцев.
Работа в три-сменные или 24-часовые непрерывные работы.сделать литий по существу обязательным. Для свинцово--кислотных аккумуляторов потребуется три батареи на каждый вилочный погрузчик, чередующиеся на этапах использования, зарядки и охлаждения. Литий может работать 22 часа при 2 часах зарядки. При такой интенсивности вопрос заключается не в экономии денег,-а в том, могут ли свинцово-кислотные циклы зарядки вообще соответствовать эксплуатационным требованиям. Обычно они не могут.
Некоторые фактические данные проекта по конверсиям, которые мы обработали:
Техасская-компания 3PL с 50 грузовиками класса I, работающими в три смены, сэкономила 2,9 миллиона долларов за 8 лет после перехода на литий. Срок окупаемости составил 31 месяц. Центр выполнения заказов электронной коммерции с 80 вилочными погрузчиками, работающими в две смены, сократил эксплуатационные расходы на 4,2 миллиона долларов США за 5 лет-окупаемости в течение 22 месяцев. Центр распределения замороженных продуктов с 12 ричтраками окупился всего за 17 месяцев. Холодная окружающая среда вызвала серьезную деградацию свинцово-кислотной кислоты, что сделало преимущество лития особенно очевидным.
Исследование Raymond Corporation, посвященное операциям с высокой-интенсивностью, показало, что рентабельность инвестиций за весь срок службы составляет от 415 % до 656 %, а окупаемость достигается всего за 10 месяцев.
Выбор мощности
После принятия решения о литиевом аккумуляторе 48 В вам все равно нужно выбрать емкость.. 300Ач, 400 Ач, 500 Ач-цены различаются на несколько тысяч долларов. Как вы выбираете?
Соответствует фактической продолжительности смены. Не покупайте только самый большой из доступных вариантов.
Работа в одну-сменную-часовую смену: от 300 до 400 Ач. Заряжайте на ночь, используйте в течение дня. Работа в две-16-часовые смены: во время смены необходимо пополнять запасы, поэтому лучше использовать емкость от 400 до 500 Ач, обеспечивающую 30-минутную быструю зарядку, которая поможет вам пережить вторую смену. Непрерывная работа в три смены: 500 Ач или выше, возможность зарядки во время перерывов.
Увеличение размера приводит к потере денег на неиспользованную мощность. Недостаточная мощность означает остановку в середине-смены для зарядки, что снижает производительность. Выбор требует честной оценки фактического времени работы, веса груза и расстояния перемещения. Не рассчитывайте, основываясь на теоретических максимумах.
Холодное хранение меняет все
Низкие температуры снижают производительность свинцово-кислотных-кислот. При 32 градусах F (0 градусах) емкость свинцовой-кислоты падает на 25 %. При -4 градусах F (-20 градусах) производительность падает на 45 %. Свинцово-кислотная батарея емкостью 500 Ач на складе с морозильной камерой может обеспечить только 275 Ач полезной емкости.
Литиевый аккумулятор с терморегулированием сохраняет более 80 % емкости при -20 градусах. Современные литиевые блоки с холодной цепью включают нагревательные пластины PTC, изоляцию и влагопоглотители, специально предназначенные для борьбы с низкой температурой и конденсацией.
Тот замороженный распределительный центр, о котором я упоминал ранее? Окупаемость 17-месяцев. Свинцовая-кислота при хранении в холодильнике не просто плохо работает, она вообще не работает. Если ваша деятельность связана с охлажденной или замороженной средой, литий не является обязательным.
Модернизация или новое оборудование: контрольный список совместимости
Могут ли существующие вилочные погрузчики перейти на литий? Большинство может. Отраслевые данные показывают, что 89% электрических вилочных погрузчиков успешно переоборудованы на литий, 62% устройств внутреннего сгорания также работают.
Но модернизация — это не просто замена батарей. Необходимо проверить несколько вещей:
Напряжение должно точно совпадать.Вилочный погрузчик на 48 В использует аккумуляторы на 48 В, а не на 36 В и не на 60 В. Звучит очевидно, но я действительно видел, как кто-то пытался использовать батареи более высокого напряжения, чтобы «повысить производительность». Сгорел контроллер.
Размеры батарейного отсека требуют точного измерения.Форм-факторы литиевых аккумуляторов отличаются от свинцово-кислотных. Проверьте длину, ширину, высоту, расположение разъемов и прокладку кабеля.
Противовес может нуждаться в регулировке.Литиевые батареи весят примерно на 30 % меньше, чем эквивалентные свинцово-кислотные. Вилочные погрузчики с противовесом обеспечивают устойчивость благодаря заднему весу. Более легкие батареи могут потребовать добавления балласта для поддержания номинальной грузоподъемности.
Совместимость контроллеров вызывает больше всего проблем.Напряжение покоя литиевого аккумулятора примерно на 2 В выше, чем у свинцово-кислотного при том же номинальном номинале. Старые контроллеры, особенно серии EV100, могут выдавать коды ошибок напряжения. Я видел типичный случай на форумах: после установки лития погрузчик выкинул код 15-, аномальное напряжение - но аккумулятор был в полном порядке. Контроллер просто не распознал кривые напряжения лития. Решения включают в себя настройку параметров BDI (индикатора разряда батареи), обновление прошивки контроллера или, в некоторых старых машинах, замену основной платы управления.
Инфраструктура зарядки: скрытые затраты
Системы на 24 В работают от однофазного-напряжения от 110 до 120 В. Стандартные розетки работают нормально. Зарядные устройства стоят от 1000 до 2500 долларов. Инвестиции в инфраструктуру практически равны нулю.
Для систем на 48 В и 80 В обычно требуется трехфазное питание. Стандартные зарядные устройства стоят от 2000 до 4000 долларов, быстрые зарядные устройства — от 5000 до 8000 долларов и более. Если на вашем предприятии нет трехфазного обслуживания, его установка плюс модернизация электрической панели стоит от 15 000 до 30 000 долларов США.
Но посчитайте это с учетом требований к свинцово-кислотной инфраструктуре. В помещениях со свинцово--кислотными батареями необходимы кислотостойкие-полы, водородная вытяжная вентиляция, станции для промывания глаз, оборудование для замены батарей. Для лития ничего из этого не требуется. Если учесть обе стороны, затраты на инфраструктуру часто получаются примерно одинаковыми даже для многих проектов.
Сертификаты безопасности
Безопасность литиевых батарей зависит от качества элементов и конструкции BMS (системы управления батареями). Не смотрите только на цену. Проверьте документацию поставщика на наличие следующих сертификатов:
UL 2580 охватывает безопасность аккумуляторной системы электромобиля, включая испытания на неправильное обращение и защиту от термического разгона. IEC 62619 — это промышленный стандарт литиевых батарей, проверяющий электрические неисправности и терморегулирование. UN38.3 – это сертификат безопасности транспортировки.-Без него аккумуляторы не могут быть отправлены по закону. ISO 26262 — это стандарт функциональной безопасности, в котором конкретно оцениваются уровни безопасности BMS.
Дешевая продукция обычно имеет проблемы с сертификацией. Я рекомендую требовать для проверки оригиналы сертификатов, а не просто принимать устные заверения, что «у нас есть все сертификаты». Инциденты, связанные с безопасностью литиевых батарей, имеют более серьезные последствия, чем сбои в работе свинцово-кислотных-батарей. Это не то место, где можно сократить расходы.
Так что же вам на самом деле следует делать?
24В или 48В? Проверьте паспортную табличку вашего оборудования. Оборудование легкого-класса III работает от напряжения 24 В, основное оборудование классов I и II - 48 В, оборудование-тяжелого режима - 80 В. Напряжение — это не выбор.
Свинцовая-кислота или литий? Посмотрите на интенсивность вашей работы. Работа в одну-легкую-сменную смену может рассматриваться как свинцово--кислотная. Две смены и более, настоятельно рекомендуется литий. Три смены или холодильные склады, литий обязателен. Рассчитайте общую стоимость, а не только цену покупки.
Емкость? Соответствует фактической продолжительности смены. Не превышайте-спецификации и не занижайте-спецификации.
Если вы проводите сравнение закупок, пришлите нам список оборудования, график смен и условия эксплуатации. Команда инженеров может предоставить подробные рекомендации по конфигурации и прогнозы окупаемости инвестиций.
