Come dimensionare la batteria per la tua flotta di carrelli elevatori

Questa guida pratica alla conversione di una flotta di carrelli elevatori da propano a elettrici esamina i vantaggi del passaggio e le quattro variabili che determinano la dimensione della batteria necessaria per l'operazione.

Foto: Enerc USA

Perché cambiare?

Manutenzione. Un motore a combustione interna necessita di cambi d'olio, filtri, candele, cinghie, tubi flessibili, un sistema di raffreddamento e interventi sullo scarico. Un sistema di propulsione elettrica non ha nessuno di questi componenti. I camion elettrici richiedono meno manutenzione programmata e meno riparazioni impreviste.

Carburante. L'elettricità costa meno del propano per unità di lavoro svolto. Su un camion che effettua turni completi, la differenza rappresenta una voce di costo misurabile nel budget operativo annuale.

Tempi di inattività. I camion per il trasporto di propano in genere necessitano della sostituzione della bombola durante il turno di lavoro. Le batterie al litio si ricaricano durante le pause, consentendo al camion di rimanere operativo.

Infrastruttura. L'assenza di propano in loco significa non aver bisogno di un deposito per bombole o di un serbatoio di stoccaggio; non è necessario gestire orari di consegna e scorte di carburante. I caricabatterie per carrelli elevatori vengono installati all'interno dell'edificio utilizzando l'impianto elettrico esistente e gli aggiornamenti sono spesso finanziati da vari programmi di elettrificazione statali e federali , a livello di aziende di servizi pubblici.

Sicurezza. I gas di scarico dei motori a propano contengono monossido di carbonio, motivo per cui le flotte di veicoli a propano utilizzati in ambienti chiusi richiedono ventilazione e monitoraggio del CO. I camion elettrici eliminano entrambi i requisiti.

Sostenibilità. Un camion elettrico non produce emissioni di scarico nel punto di utilizzo, il che migliora la qualità dell'aria interna ed elimina una fonte diretta di emissioni dall'attività. A seconda del mix energetico della rete, è anche un modo probabile per ridurre le emissioni di CO2 della vostra attività.

Nessuno di questi argomenti è nuovo. Ciò che è cambiato è la risposta alla domanda successiva.

Perché proprio adesso?

La tecnologia al piombo-acido limita le potenzialità dei carrelli elevatori elettrici. Una batteria al piombo-acido ha una densità energetica molto inferiore, immagazzinando molta meno energia rispetto a una batteria agli ioni di litio, e perde parte della sua durata se viene scaricata regolarmente al di sotto del 40% della sua capacità nominale. Le batterie al piombo-acido non sono state progettate per eguagliare la capacità energetica di un carrello elevatore a propano.

Le batterie al litio LFP eliminano questo limite. La batteria immagazzina più energia, può essere scaricata in sicurezza fino all'80% della profondità di scarica (DOD), vicino alla sua piena capacità nominale, accetta una ricarica di mantenimento durante una pausa e non si danneggia a seguito di cicli di carica parziale ripetuti. Una batteria copre l'intero ciclo di vita del camion (o due periodi di contratti di leasing triennali; consultare il calcolatore online della durata prevista della batteria ).

Anche i costi sono cambiati. Il litio era un prodotto di fascia alta quando è entrato in questo mercato. La differenza di costo iniziale rispetto alle batterie al piombo è ora talmente ridotta che i minori costi energetici e di manutenzione generalmente la compensano entro il primo anno di funzionamento. Negli ultimi due anni, le batterie al litio sono diventate la migliore tecnologia a un prezzo competitivo. Questa è la definizione di un nuovo standard.

Come scegliere la dimensione giusta della batteria al litio

Una batteria sottodimensionata rende il camion inutilizzabile prima della fine del turno, mentre una batteria sovradimensionata comporta costi aggiuntivi per una capacità che non viene mai utilizzata. Quattro variabili chiave determinano la dimensione corretta.

Consumo energetico orario. I produttori pubblicano il consumo energetico sia dei carrelli elevatori a propano che di quelli elettrici secondo la norma ISO 23308 , lo standard internazionale per la misurazione del consumo energetico nei carrelli industriali. La norma definisce un ciclo di prova fisso: il carrello solleva il suo carico nominale, percorre una distanza prestabilita, abbassa il carico e ripete tale ciclo un numero prestabilito di volte all'ora.

Poiché entrambi i camion funzionano con lo stesso ciclo nelle stesse condizioni, un camion a propano e un camion elettrico della stessa capacità nominale possono essere confrontati direttamente. In base alle specifiche del produttore, un gallone di propano svolge lo stesso lavoro di circa 4,85 kWh di elettricità. Questo rapporto converte il tasso di consumo di propano nel tasso di consumo orario di energia elettrica del camion sostitutivo.

Orario di lavoro. Dimensionare la batteria in base alle ore di funzionamento effettive, non alla durata del turno. Un camion assegnato a un turno di otto ore registra in genere dalle cinque alle sei ore di funzionamento effettivo. Il resto è costituito da tempi di inattività, attese e pause. I calcoli si basano sul 65% del tempo di lavoro effettivo. Per dimensionare una batteria, si procede a ritroso dalla durata del turno: turno di 8 ore × 0,65 = 5,2 ore di funzionamento effettivo.

Età della batteria. La capacità diminuisce nel corso della vita utile della batteria. Un nuovo pacco batterie dimensionato per coprire un turno il giorno della consegna potrebbe risultare insufficiente in seguito, durante il periodo di garanzia. Il dimensionamento in base alla capacità residua a fine vita garantisce che il carrello elevatore funzioni in modo affidabile per l'intero turno e per tutta la durata di utilizzo.

Condizioni operative. Il freddo riduce sia la capacità disponibile di una batteria sia la velocità con cui si carica, quindi i carrelli elevatori che lavorano in magazzini refrigerati, banchine di carico aperte o piazzali all'aperto in climi freddi necessitano di un ulteriore 15% di capacità della batteria. Le rampe e gli accessori idraulici aumentano ulteriormente il fabbisogno energetico. Pinze, rotatori e dispositivi di spinta e trazione assorbono energia ad ogni ciclo, e un carrello elevatore che sale su una rampa consuma più energia per viaggio rispetto a un singolo piano di lavoro.

Le cifre di conversione

In ciascuna riga sottostante sono abbinati un carrello elevatore a propano e un carrello elevatore elettrico di identica capacità nominale, prodotti dallo stesso fabbricante e conformi alla norma ISO 23308, lo standard internazionale per la misurazione del consumo energetico dei carrelli industriali.

Esempio: carrello elevatore elettrico con sedile da 80 V con capacità di carico di 5.000 libbre, funzionamento programmato per 5,2 ore e capacità residua della batteria a fine vita garantita al 70%.

5,2 ore × 6,3 kWh/ora (riga 2 nella tabella sopra) = 32,8 kWh al giorno 32,8 kWh ÷ 0,70 capacità a fine vita × 1.000 ÷ 80 V = 585 Ah, arrotondato per eccesso a 600 Ah

Calcola i tuoi numeri

Il nostro calcolatore online trasforma queste quattro variabili in specifiche per la batteria. Inserisci la capacità nominale del camion e la durata del turno, e ti restituirà la dimensione della batteria necessaria in kWh e la corrispondente capacità in ampere-ora alla tensione del tuo camion.

Il calcolatore stima anche il costo energetico annuo prima e dopo il passaggio al nuovo sistema. I prezzi del propano e dell'elettricità sono impostati di default sulle medie della California, quindi è consigliabile sostituirli con le proprie tariffe per un confronto accurato.

I risultati sono stime. Accessori, pendenza della rampa, distanza percorsa e configurazione di ricarica influiscono sul valore finale, quindi è sempre meglio raccogliere dati reali sul consumo energetico per dimensionare una batteria al litio che alimenti in modo affidabile i carrelli elevatori in qualsiasi giornata lavorativa.

Maxim Khabur è il direttore marketing di Eneroc USA.