Eine Einführung in die Batterien von Elektrogeräten, Teil 3: Die Wahl der richtigen Batterie

Anmerkung der Redaktion: Der folgende Beitrag wurde vom Batteriehersteller EnerSys aus Reading, Pennsylvania, exklusiv für Power Progress verfasst und hinsichtlich Länge und Stil gekürzt. Er ist Teil einer dreiteiligen Serie von EnerSys zum Thema Batterietechnologie für Elektrogeräte und -fahrzeuge.

Da Geräte mit Verbrennungsmotoren aufgrund von Emissionsbedenken, schwankenden Kraftstoffpreisen und Wartungsproblemen zunehmend unter die Lupe genommen werden, steigen Unternehmen bei Industriefahrzeugen wie Gabelstaplern und Bodenreinigungsgeräten auf Elektroantrieb um. Heutzutage gibt es verschiedene Batterieoptionen für unterschiedliche Anwendungsanforderungen, von herkömmlichen Blei-Säure-Batterien bis hin zu moderneren Dünnplatten-Blei-Säure-Batterien (TPPL) und Lithium-Ionen-Batterien.

Eine gut abgestimmte Batterietechnologie und ein passendes Ladesystem optimieren das Potenzial einer Flotte, indem sie die Produktivität maximieren, den Wartungsaufwand reduzieren und ungeplante Ausfallzeiten vermeiden. Die Auswahl des richtigen Systems erfordert eine sorgfältige Datenerfassung und die Berücksichtigung verschiedener Betriebsfaktoren.

Passende Energiekapazitäten

Bei der Auswahl der optimalen Batterie sind verschiedene Aspekte zu berücksichtigen. Die Energiekapazität – einschließlich Kapazität und Ladeeffizienz – ist jedoch entscheidend für die Gesamtbewertung. Dies wird zunehmend wichtiger, da Anwendungen zunehmend rund um die Uhr betrieben werden. Dadurch verkürzt sich die verfügbare Ladezeit so weit, dass nur noch kurze Pausen zum Laden zur Verfügung stehen. Bei solchen Gelegenheitsladungen sind die Gesamteffizienz und -geschwindigkeit des Ladevorgangs umso wichtiger.

Daten: EnerSys. Tabelle: KHL-Mitarbeiter.

Die meisten herkömmlichen Blei-Säure-Batterien benötigen eine längere Lade- und Abkühlzeit – manchmal mehrere Stunden. Das macht sie für die meisten Zwischenladeanwendungen ungeeignet. Bisher wurde dieser Mangel dadurch ausgeglichen, dass für jedes Gerät mehrere Batterien vorgehalten und während der Schichten ausgetauscht wurden, sobald sie leer waren.

Dieser Ansatz ist jedoch mit dem Aufkommen von TPPL- und Lithium-Ionen-Technologien, die speziell für das Zwischenladen konzipiert sind, unpraktisch geworden. Beide können immer dann angeschlossen werden, wenn das Gerät nicht verwendet wird, beispielsweise während Pausen, zwischen Schichten und anderen Ausfallzeiten.

Angleichung der Lebenserwartung

So wie verschiedene Geräte unterschiedliche Lebenserwartungen haben, gilt dies auch für unterschiedliche Batterietechnologien. Die Auswahl wird zusätzlich durch die Nutzung der Geräte und, insbesondere bei Blei-Säure-Batterien, durch deren Wartung erschwert. Die Lebensdauer der ausgewählten Batterie sollte möglichst eng mit der des Geräts übereinstimmen.

Beispielsweise hat eine herkömmliche Blei-Säure-Batterie eine typische Lebensdauer von 3 bis 6 Jahren. Schnellladevarianten haben eine durchschnittliche Lebensdauer von 2 bis 4 Jahren. Die typische Lebenserwartung einer TPPL-Batterie beträgt je nach Nutzungsintensität 4 bis 5 Jahre. Lithium-Ionen-Batterien können je nach Nutzung 5 bis 7 Jahre halten.

Während viele die Batterielebensdauer anhand der Häufigkeit des Batteriewechsels beurteilen, macht es wenig Sinn, zu viel für eine Batterie zu bezahlen, die länger hält als die Leasingdauer eines Geräts oder die erwartete Lebensdauer des Geräts.

Toleranz für Wartung

Die Batteriewartung kann auch bei Anwendungen mit wenigen oder keinen geplanten Ausfallzeiten oder bei Anwendungen mit hoher Mitarbeiterfluktuation oder unerfahrenen Bedienern ein erhebliches Problem darstellen.

Blei-Säure-Batterien erfordern typischerweise einen hohen Wartungsaufwand. So muss beispielsweise wöchentlich ausreichend Wasser nachgefüllt und der Füllstand regelmäßig ausgeglichen werden, um Sulfatkristalle zu entfernen, die sich mit der Zeit bilden können. Werden sie nicht ordnungsgemäß gewartet, verkürzt sich ihre Lebensdauer und sie müssen häufiger ausgetauscht werden.

Im Gegensatz dazu erfordern TPPL und die meisten Lithium-Ionen-Batterien überhaupt keine Wartung.

Auswirkungen auf die Einrichtung

Bei der Batterieauswahl in Bezug auf die Räumlichkeiten gibt es einige Überlegungen. Der erste ist der Platzbedarf, vor allem wenn herkömmliche Blei-Säure-Batterien verwendet werden und der Leistungsbedarf der Anwendung mehrere Batterien pro Gerät erfordert. Blei-Säure-Batterien benötigen große, dedizierte Räume zum Laden, Lagern und Warten, wodurch weniger Platz für andere Geräte oder Vorgänge zur Verfügung steht.

Ein weiterer Faktor ist die elektrische Infrastruktur. Fortschrittlichere, schnellere Zwischenladetechnologien erfordern möglicherweise Investitionen in die elektrische Modernisierung von Anlagen, um die erforderliche Ladeleistung bereitzustellen, wenn Zwischenladen die einzige Option ist.

Auch die Versicherung von Lithium-Ionen-Batterien kann eine Rolle spielen. Viele Anlagenversicherer verlangen zusätzliche Zusatzklauseln, Prämien oder Inspektionen, bevor sie den Betrieb mit Lithium-Ionen-Batterien versichern. Dies liegt an Sicherheitsbedenken, insbesondere bei schlecht konstruierten Lithium-Ionen-Batterien oder solchen mit fragwürdigen Batteriemanagementsystemen (BMS). Erkundigen Sie sich unbedingt bei Ihrer Versicherung, bevor Sie sich für Lithium-Ionen-Batterien entscheiden.

Nutzung von Energiedaten

Während verschiedene Faktoren die Wahl der optimalen Batterietechnologie und des Ladesystems beeinflussen, ist es entscheidend, den Strombedarf zu ermitteln. Mit der Weiterentwicklung der Batterietechnologie ist dies aufgrund der vielen Variablen und Optionen zu einer komplexen Aufgabe geworden. Herkömmliche Handberechnungen und Tabellenkalkulationen reichen für eine gründliche Bewertung nicht mehr aus.

Der beste Ansatz besteht darin, den tatsächlichen Stromverbrauch und andere Daten der Flottenausrüstung zu erfassen, anstatt auf anekdotische oder geschätzte Zahlen zurückzugreifen. Batterieüberwachungsgeräte können Informationen wie Energieverbrauch, Ladeintervalle und andere wichtige Messwerte erfassen, um ein vollständiges Bild des Energiebedarfs einer Anwendung zu liefern.

Doch das ist erst der Anfang. Die Eingabe von Geräteenergiedaten in ein fortschrittliches Simulationssystem ermöglicht den Vergleich verschiedener Batterie- und Ladetechnologien. Dies ermöglicht eine umfassende Bewertung und ermöglicht eine echte Optimierung Ihrer Geräteenergielösung basierend auf tatsächlichen Flottendaten, nicht auf Schätzungen oder Annahmen. Bestimmte Simulationsprogramme können auch zukünftige Änderungen des Anlagendurchsatzes, der Kostenfaktoren und anderer Informationen modellieren, die für die richtige Entscheidung für Ihren Betrieb entscheidend sind.

Eine Einführung in Batterien für elektrische Geräte, Teil 1: Traditionelle Technologien Die traditionelle geflutete Blei-Säure-Batterie ist noch immer eine zuverlässige Technologie für eine Vielzahl von Anwendungen in Industriefahrzeugen und -geräten.

Eine Einführung in Batterien für elektrische Geräte, Teil 2: Fortschrittliche Technologien In den letzten Jahren sind fortschrittlichere Batterietechnologien entstanden, um die Mängel herkömmlicher gefluteter Blei-Säure-Batterien zu beheben.