Um guia básico sobre baterias para equipamentos elétricos, parte 3: escolhendo a bateria certa

Nota do Editor: o texto a seguir foi contribuído exclusivamente para o Power Progress pela fabricante de baterias EnerSys , de Reading, Pensilvânia, e editado em termos de tamanho e estilo. Faz parte de uma série de três partes da EnerSys sobre a compreensão da tecnologia de baterias para equipamentos e veículos elétricos.

À medida que equipamentos movidos a motores de combustão interna (MCI) são cada vez mais analisados devido a preocupações com emissões, flutuações nos preços dos combustíveis e problemas de manutenção, as empresas estão migrando para a energia elétrica em veículos industriais, como empilhadeiras e equipamentos de tratamento de pisos. Atualmente, existem diversas opções de baterias que atendem a diferentes necessidades de aplicação, desde as tradicionais baterias de chumbo-ácido até as mais avançadas baterias de chumbo-ácido de placa fina (TPPL) e íons de lítio.

Uma tecnologia de bateria e um sistema de carregamento bem combinados otimizarão o potencial de uma frota, maximizando a produtividade, reduzindo a manutenção e eliminando paradas não planejadas. A escolha certa exige uma análise cuidadosa dos dados e a consideração de diversos fatores operacionais.

Capacidades de energia correspondentes

Embora existam vários atributos a serem examinados na escolha da bateria ideal, as capacidades energéticas — incluindo capacidade e eficiência de recarga — são essenciais para a avaliação geral. Isso se torna cada vez mais importante à medida que as aplicações migram para a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, 365 dias por ano, o que reduz o tempo de carregamento disponível a um ponto em que a única opção é carregar durante breves pausas dos trabalhadores. Esse carregamento de oportunidade torna a eficiência geral e a velocidade da atividade de carregamento ainda mais críticas.

Dados: EnerSys. Tabela: Equipe KHL.

A maioria das baterias de chumbo-ácido tradicionais é projetada para exigir um longo período de carga e resfriamento — que pode levar várias horas. Isso as torna impraticáveis para a maioria das aplicações de carregamento ocasional. No passado, os usuários solucionavam essa deficiência mantendo várias baterias para cada equipamento, trocando-as conforme a carga se esgotava durante os turnos.

No entanto, essa abordagem tornou-se impraticável com o advento das tecnologias TPPL e íon-lítio, projetadas especificamente para carregamento ocasional. Ambas podem ser conectadas sempre que o equipamento não estiver em uso, como durante intervalos, entre turnos e em outros períodos de inatividade.

Alinhando as expectativas de vida

Assim como diferentes tipos de equipamentos têm diferentes expectativas de vida útil, o mesmo ocorre com diferentes tecnologias de baterias, o que se torna ainda mais complexo pela forma como o equipamento é utilizado e, particularmente no caso de baterias de chumbo-ácido inundadas, pela qualidade da manutenção da bateria. A longevidade da bateria selecionada deve ser o mais próxima possível da do equipamento.

Por exemplo, uma bateria tradicional de chumbo-ácido inundada tem uma vida útil típica de 3 a 6 anos. As versões de carga rápida têm uma vida útil média de 2 a 4 anos. A expectativa de vida típica de uma bateria TPPL é de 4 a 5 anos, dependendo da intensidade de uso, e as baterias de íons de lítio podem durar de 5 a 7 anos, dependendo do uso.

Embora muitos considerem a duração da bateria em termos da frequência de substituição, também não faz muito sentido pagar a mais por uma bateria que durará mais do que o aluguel do equipamento ou a vida útil esperada do equipamento.

Tolerância para Manutenção

A manutenção da bateria também pode ser uma preocupação significativa para aplicações com pouco ou nenhum tempo de inatividade programado ou aquelas com alta rotatividade de funcionários ou operadores inexperientes.

Baterias de chumbo-ácido normalmente exigem um alto nível de manutenção. Por exemplo, é necessário adicionar água semanalmente até o nível adequado e equalizá-las regularmente para remover os cristais de sulfato que podem se acumular com o tempo. Se não receberem a manutenção adequada, provavelmente terão uma vida útil mais curta e precisarão ser substituídas com mais frequência.

Em contraste, as baterias TPPL e a maioria das baterias de íons de lítio não requerem manutenção alguma.

Implicações da instalação

Há algumas considerações a serem feitas na seleção de baterias quando se trata de instalações. A primeira é o espaço, principalmente se a operação estiver escolhendo baterias de chumbo-ácido inundadas tradicionais e as demandas de energia da aplicação exigirem múltiplas baterias para cada equipamento. Baterias de chumbo-ácido inundadas exigem espaços amplos e dedicados para carregamento, armazenamento e manutenção, o que significa menos espaço para outros itens ou operações.

Outro fator é a infraestrutura elétrica. Tecnologias de carregamento de oportunidade mais avançadas e rápidas podem exigir investimentos em melhorias elétricas nas instalações para fornecer o volume de energia de carregamento necessário, caso o carregamento de oportunidade seja a única opção.

Em relação às baterias de íons de lítio, o seguro também pode ser uma opção. Muitas seguradoras de instalações exigem cláusulas adicionais, prêmios ou inspeções antes de fornecer cobertura para operações que utilizam baterias de íons de lítio. Isso se deve a algumas preocupações com a segurança, principalmente com baterias de íons de lítio mal projetadas ou aquelas com sistemas de gerenciamento de bateria (BMS) questionáveis. Certifique-se de consultar sua seguradora antes de se comprometer com baterias de íons de lítio.

Aproveitando dados de energia

Embora vários fatores influenciem a escolha da tecnologia de bateria e do sistema de carregamento ideais, é crucial determinar suas necessidades de energia. Com o avanço da tecnologia de baterias, isso se tornou um exercício complexo devido às muitas variáveis e opções. Cálculos manuais e planilhas tradicionais não são mais suficientes para uma avaliação completa.

A melhor abordagem é capturar o consumo real de energia e outros dados dos equipamentos da frota, em vez de usar números anedóticos ou estimados. Dispositivos de monitoramento de bateria podem coletar informações como consumo de energia, intervalos de recarga e outras medidas cruciais para fornecer um panorama completo das demandas energéticas de uma aplicação.

Mas isso é apenas o começo. A inserção de dados de energia do equipamento em um sistema avançado de modelagem de simulação permite comparações entre diversas tecnologias de baterias e carregadores. Isso pode fornecer uma avaliação completa — facilitando a otimização real da solução de energia do seu equipamento com base em dados reais da frota, e não em estimativas ou suposições. Certos programas de simulação também podem modelar mudanças futuras na produtividade da instalação, fatores de custo e outras informações cruciais para a tomada de decisão correta para suas operações.

Introdução às baterias de equipamentos elétricos, parte 1: tecnologias tradicionais A bateria de chumbo-ácido inundada tradicional ainda é uma tecnologia confiável para uma variedade de aplicações em veículos e equipamentos industriais.

Introdução às baterias de equipamentos elétricos, parte 2: tecnologias avançadas Tecnologias de baterias mais avançadas surgiram nos últimos anos para abordar as deficiências das baterias de chumbo-ácido inundadas tradicionais.