Wie Sie die Batterie für Ihre Gabelstaplerflotte dimensionieren

Dieser praktische Leitfaden zur Umstellung einer Lagerfahrzeugflotte von Propangas- auf Elektrofahrzeuge beleuchtet die Vorteile des Wechsels und die vier Variablen, die die benötigte Batteriegröße bestimmen.

Foto: Eneroc USA

Warum wechseln?

Wartung. Ein Verbrennungsmotor benötigt Ölwechsel, Filter, Zündkerzen, Keilriemen, Schläuche, ein Kühlsystem und eine Abgasanlage. Ein elektrischer Antriebsstrang kommt ohne diese Komponenten aus. Elektro-Lkw benötigen weniger planmäßige Wartung und weniger ungeplante Reparaturen.

Kraftstoff. Strom ist pro Arbeitseinheit günstiger als Propangas. Bei einem Lkw im Vollschichtbetrieb ist dieser Unterschied ein messbarer Kostenfaktor im jährlichen Betriebsbudget.

Ausfallzeiten. Propangas-Lkw benötigen üblicherweise während einer Schicht einen Tankwechsel. Lithiumbatterien werden während der Pausen geladen, sodass der Lkw einsatzbereit bleibt.

Infrastruktur. Da kein Propangas vor Ort vorhanden ist, benötigen Sie weder einen Gasflaschenkäfig noch einen Großtank; Sie müssen keine Lieferpläne und keinen Kraftstoffbestand verwalten. Gabelstapler-Ladegeräte werden im Gebäude an den bestehenden Stromanschluss angeschlossen, und Modernisierungen werden häufig durch verschiedene Elektrifizierungsprogramme von Energieversorgern, Bundesländern und dem Bund finanziert.

Sicherheitshinweis: Die Abgase von mit Propangas betriebenen Motoren enthalten Kohlenmonoxid. Daher sind in Fahrzeugflotten, die mit Propangas betrieben werden, Belüftung und CO-Überwachung erforderlich. Elektro-Lkw benötigen beides nicht.

Nachhaltigkeit. Ein Elektro-Lkw erzeugt am Einsatzort keine Abgasemissionen, was die Innenraumluftqualität verbessert und eine direkte Emissionsquelle im Betrieb eliminiert. Abhängig vom Strommix im Stromnetz ist dies auch eine wahrscheinliche Möglichkeit, die CO₂-Emissionen Ihres Betriebs zu reduzieren.

Keines dieser Argumente ist neu. Neu ist die Antwort auf die nächste Frage.

Warum gerade jetzt?

Die Blei-Säure-Technologie begrenzt die Einsatzmöglichkeiten von Elektro-Lkw. Blei-Säure-Batterien haben eine deutlich geringere Energiedichte, speichern wesentlich weniger Energie als Lithium-Ionen-Batterien und verlieren an Lebensdauer, wenn sie regelmäßig unter 40 % ihrer Nennkapazität entladen werden. Blei-Säure-Batterien sind nicht für die Energiekapazität von Propangas-Gabelstaplern ausgelegt.

LFP-Lithium-Batterien beseitigen diese Einschränkung. Die Batterie speichert mehr Energie, kann sicher bis zu 80 % Entladetiefe (DOD) entladen werden, was nahezu ihrer vollen Nennkapazität entspricht, lässt sich während einer Pause nachladen und wird durch wiederholtes Teilladen nicht beschädigt. Eine Batterie deckt die gesamte Nutzungsdauer des Lkw ab (oder zwei Laufzeiten bei 3-Jahres-Leasingprogrammen; siehe Online-Batterielebensdauerrechner ).

Auch die Kosten haben sich verändert. Lithium war bei Markteintritt ein Premiumprodukt. Der anfängliche Preisunterschied zu Blei-Säure-Batterien ist mittlerweile so gering, dass die niedrigeren Energie- und Wartungskosten ihn in der Regel innerhalb des ersten Betriebsjahres ausgleichen. In den letzten zwei Jahren haben sich Lithium-Batterien zur besten Technologie mit einem wettbewerbsfähigen Preis entwickelt. Das ist die Definition eines neuen Standards.

Wie man die richtige Größe einer Lithiumbatterie auswählt

Eine zu kleine Batterie führt dazu, dass der Lkw vor Schichtende ausfällt, während eine zu große Batterie unnötige Kosten verursacht. Vier Schlüsselfaktoren bestimmen die richtige Größe.

Energieverbrauch pro Stunde. Hersteller veröffentlichen den Energieverbrauch von gas- und elektrisch betriebenen Flurförderzeugen gemäß ISO 23308 , dem internationalen Standard zur Messung des Energieverbrauchs von Flurförderzeugen. Der Standard definiert einen festgelegten Testzyklus: Das Flurförderzeug hebt seine Nennlast, fährt eine festgelegte Strecke, senkt die Last ab und wiederholt diesen Zyklus eine festgelegte Anzahl von Malen pro Stunde.

Da beide Lkw unter gleichen Bedingungen denselben Zyklus durchlaufen, lassen sich ein mit Propangas betriebener Lkw und ein elektrisch betriebener Lkw mit gleicher Nennleistung direkt vergleichen. Laut Herstellerangaben entspricht ein Gallon Propangas der Leistung von etwa 4,85 kWh Strom. Dieses Verhältnis ermöglicht die Umrechnung des Propangasverbrauchs in den stündlichen Stromverbrauch des Ersatz-Lkw.

Arbeitszeit. Die Batteriekapazität richtet sich nach den Betriebsstunden, nicht nach der Schichtlänge. Ein Lkw, der für eine Acht-Stunden-Schicht eingeteilt ist, verzeichnet typischerweise fünf bis sechs Betriebsstunden. Die restliche Zeit entfällt auf Leerlauf, Wartezeiten und Pausen. Wir berechnen die Batteriekapazität anhand von 65 % der tatsächlichen Arbeitszeit. Zur Dimensionierung der Batterie gehen Sie von der Schichtlänge aus: 8-Stunden-Schicht × 0,65 = 5,2 Stunden gemessener Betriebszeit.

Batteriealter. Die Kapazität nimmt im Laufe der Lebensdauer der Batterie ab. Ein neuer Akku, der für eine Schicht am Liefertag ausgelegt ist, kann später während der Garantiezeit an seine Grenzen stoßen. Die Auslegung auf die Kapazität am Ende der Lebensdauer gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb des Staplers während der gesamten Schicht und über die gesamte Vertragslaufzeit.

Betriebsbedingungen. Kälte reduziert sowohl die verfügbare Batteriekapazität als auch die Ladegeschwindigkeit. Daher benötigen Lkw, die in Kühlhäusern, offenen Laderampen oder Freigeländen in kalten Klimazonen eingesetzt werden, eine um 15 % erhöhte Batteriekapazität. Steigungen und hydraulische Anbaugeräte erhöhen den Energiebedarf zusätzlich. Klammern, Rotatoren und Schubvorrichtungen verbrauchen bei jedem Arbeitsgang Strom, und ein Lkw, der eine Rampe hinauffährt, benötigt pro Fahrt mehr Energie als auf einer ebenen Arbeitsfläche.

Die Umrechnungszahlen

In jeder der folgenden Zeilen werden ein mit Propangas betriebener Stapler und ein elektrischer Stapler mit identischer Nennkapazität vom selben Staplerhersteller gemäß ISO 23308, dem internationalen Standard zur Messung des Energieverbrauchs von Flurförderzeugen, einander gegenübergestellt.

Beispiel: Tragfähigkeit 5.000 lb, 80-V-Elektro-Sitzgabelstapler, geplant für 5,2 Stunden gemessenen Betrieb und garantierte Batteriekapazität am Ende der Lebensdauer von 70 %.

5,2 Stunden × 6,3 kWh/h (Zeile 2 in der obigen Tabelle) = 32,8 kWh pro Tag 32,8 kWh ÷ 0,70 Restkapazität × 1.000 ÷ 80 V = 585 Ah, aufgerundet auf 600 Ah

Ermitteln Sie Ihre eigenen Zahlen.

Unser Online-Rechner berechnet aus diesen vier Variablen die benötigte Batteriekapazität. Geben Sie die Nennkapazität des Lkw und die Schichtlänge ein, und er ermittelt die erforderliche Batteriegröße in kWh und die entsprechende Amperestundenzahl bei der Spannung Ihres Lkw.

Es berechnet außerdem die jährlichen Energiekosten vor und nach der Umstellung. Die Preise für Propan und Strom basieren standardmäßig auf kalifornischen Durchschnittswerten. Ersetzen Sie diese daher durch Ihre eigenen Tarife, um einen genauen Vergleich zu erhalten.

Die Ergebnisse sind Schätzwerte. Anbauteile, Rampenneigung, Fahrstrecke und Ladeeinrichtung beeinflussen den Endwert. Daher ist es immer am besten, reale Daten zum Energieverbrauch zu erfassen, um eine Lithiumbatterie zu dimensionieren, die Ihre Gabelstapler an jedem Betriebstag zuverlässig mit Strom versorgt.

Maxim Khabur ist Marketingdirektor von Eneroc USA.