Cómo dimensionar la batería para su flota de carretillas elevadoras

Esta guía práctica para la transición de una flota de camiones de almacén de propano a camiones eléctricos analiza las ventajas del cambio y las cuatro variables que determinan el tamaño de batería que requiere el trabajo.

Foto: Eneroc USA

¿Por qué cambiar?

Mantenimiento. Un motor de combustión interna necesita cambios de aceite, filtros, bujías, correas, mangueras, sistema de refrigeración y mantenimiento del sistema de escape. Un sistema de propulsión eléctrico no tiene ninguno de estos componentes. Los camiones eléctricos requieren menos mantenimiento programado y menos reparaciones imprevistas.

Combustible. La electricidad cuesta menos que el propano por unidad de trabajo realizada. En un camión que opera turnos completos, la diferencia representa un costo cuantificable en el presupuesto operativo anual.

Tiempo de inactividad. Los camiones de propano suelen necesitar un cambio de tanque durante el turno. Las baterías de litio se cargan durante los descansos, por lo que el camión permanece en servicio.

Infraestructura. Al no haber propano en las instalaciones, no se necesita una jaula para cilindros ni un tanque a granel; no es necesario gestionar los horarios de entrega ni el inventario de combustible. Los cargadores para montacargas se instalan dentro del edificio utilizando el servicio eléctrico existente, y las mejoras suelen ser financiadas por diversos programas de electrificación de servicios públicos, estatales y federales .

Seguridad. Los gases de escape de los motores de propano contienen monóxido de carbono, por lo que las flotas de camiones que utilizan propano en interiores requieren ventilación y monitoreo de CO. Los camiones eléctricos eliminan ambos requisitos.

Sostenibilidad. Un camión eléctrico no produce emisiones de escape en el punto de uso, lo que mejora la calidad del aire interior y elimina una fuente directa de emisiones de la operación. Dependiendo de la combinación de fuentes de energía de la red, también es una forma probable de reducir las emisiones de CO2 de su operación.

Ninguno de estos argumentos es nuevo. Lo que cambió es la respuesta a la siguiente pregunta.

¿Por qué ahora?

La tecnología de plomo-ácido limita las capacidades de los camiones eléctricos. Una batería de plomo-ácido tiene una densidad energética mucho menor, almacena mucha menos energía que una de iones de litio y pierde vida útil si se descarga regularmente por debajo del 40 % de su capacidad nominal. Las baterías de plomo-ácido no se diseñaron para igualar la capacidad energética de una carretilla elevadora de propano.

La batería de litio LFP elimina esa limitación. Almacena más energía, se puede descargar de forma segura hasta un 80 % de profundidad de descarga (casi hasta su capacidad nominal máxima), admite una carga de mantenimiento durante un descanso y no se daña con múltiples cargas parciales. Una sola batería cubre la vida útil del camión (o dos periodos de arrendamiento de 3 años; consulte la calculadora de vida útil de la batería en línea ).

El precio también ha variado. El litio era un producto de alta gama cuando se introdujo en este mercado. La diferencia de precio inicial con respecto al plomo-ácido es ahora tan pequeña que, por lo general, los menores costes de energía y mantenimiento la compensan en el primer año de funcionamiento. En los últimos dos años, las baterías de litio se han consolidado como la mejor tecnología a un precio competitivo. Esto las convierte en la opción por defecto.

Cómo elegir el tamaño adecuado de batería de litio

Una batería de tamaño insuficiente deja el camión fuera de servicio antes de que termine el turno, y una batería de tamaño excesivo genera gastos adicionales por una capacidad que nunca se utiliza. Cuatro variables clave determinan el tamaño adecuado.

Energía por hora. Los fabricantes publican el consumo de energía de los camiones de propano y eléctricos según la norma ISO 23308 , el estándar internacional para medir el consumo de energía en carretillas industriales. Esta norma define un ciclo de prueba fijo: el camión levanta su carga nominal, recorre una distancia determinada, baja la carga y repite este ciclo un número fijo de veces por hora.

Dado que ambos camiones realizan el mismo ciclo bajo las mismas condiciones, se puede comparar directamente un camión de propano con uno eléctrico de la misma capacidad nominal. Según las especificaciones del fabricante, un galón de propano realiza el mismo trabajo que aproximadamente 4,85 kWh de electricidad. Esta relación convierte el consumo de propano en el consumo horario de energía eléctrica del camión de reemplazo.

Horas de trabajo. El tamaño de la batería se calcula en función de las horas registradas por el contador de horas, no de la duración del turno. Un camión asignado a un turno de ocho horas suele registrar entre cinco y seis horas de funcionamiento. El resto corresponde a tiempo de inactividad, espera y descansos. Los cálculos se basan en el 65 % del tiempo de trabajo real. Para dimensionar una batería, se calcula a partir de la duración del turno: turno de 8 horas × 0,65 = 5,2 horas de funcionamiento registrado.

Antigüedad de la batería. La capacidad disminuye con el tiempo. Una batería nueva, dimensionada para cubrir un turno el día de su entrega, puede resultar insuficiente durante el período de garantía. Dimensionar la batería según su capacidad al final de su vida útil garantiza que el camión funcione de manera confiable durante todo el turno y durante toda su vida útil.

Condiciones de funcionamiento. El frío reduce tanto la capacidad disponible de la batería como la velocidad de carga, por lo que los camiones que trabajan en almacenes refrigerados, muelles abiertos o patios al aire libre en climas fríos necesitan aumentar la capacidad de su batería en un 15 %. La pendiente de la rampa y los implementos hidráulicos incrementan aún más la demanda. Las pinzas, los rotadores y los sistemas de empuje y tracción consumen energía en cada ciclo, y un camión que sube una rampa consume más energía por trayecto que uno que trabaja en un piso nivelado.

Las cifras de conversión

Cada fila a continuación empareja un camión de propano y un camión eléctrico de idéntica capacidad nominal del mismo fabricante de carretillas elevadoras según la norma ISO 23308, el estándar internacional para medir el consumo de energía de las carretillas industriales.

Ejemplo: Carretilla elevadora eléctrica de 80 V con asiento, capacidad de carga de 5000 lb, prevista para 5,2 horas de funcionamiento medido y con una capacidad de batería al final de su vida útil garantizada del 70 %.

5,2 horas × 6,3 kWh/h (línea 2 de la tabla anterior) = 32,8 kWh por día. 32,8 kWh ÷ 0,70 capacidad al final de su vida útil × 1000 ÷ 80 V = 585 Ah, redondeado a 600 Ah.

Haz tus propios cálculos

Nuestra calculadora en línea convierte estas cuatro variables en las especificaciones de la batería. Introduce la capacidad nominal del camión y la duración del turno, y te mostrará el tamaño de batería necesario en kWh y su capacidad equivalente en amperios-hora según el voltaje de tu camión.

También estima el costo energético anual antes y después del cambio. Los precios del propano y la electricidad se basan por defecto en los promedios de California, así que sustitúyalos por sus propias tarifas para una comparación precisa.

Los resultados son estimaciones. Los accesorios, la pendiente de la rampa, la distancia recorrida y la configuración de carga influyen en el resultado final, por lo que siempre es mejor recopilar datos reales sobre el consumo de energía para dimensionar una batería de litio que alimente de forma fiable sus carretillas elevadoras en cualquier jornada de funcionamiento.

Maxim Khabur es el director de marketing de Eneroc USA.