Электрификация парков вилочных погрузчиков стала приоритетом для многих предприятий, занимающихся погрузочно-разгрузочными работами, которые стремятся не отставать от этой отраслевой тенденции. Более половины всех погрузчиков, проданных в США в 2018 году, были электрическими, и темпы перехода на электротягу в последние годы только ускорились.
Переход с пропан-бутановых на электрические погрузчики приносит ощутимые и доказанные преимущества всем предприятиям, использующим погрузочную технику, включая снижение эксплуатационных расходов, уменьшение совокупной стоимости владения, а также более безопасные, чистые и тихие условия труда. Технология литиевых аккумуляторов для вилочных погрузчиков сделала этот переход реальным для многих тяжелых условий эксплуатации.
В этой статье показано, как правильно рассчитать емкость литиевого аккумулятора для вилочного погрузчика в ампер-часах при переходе на электропогрузчики.
Работа с бумагой, пиломатериалами, металлами и другими энергоемкими задачами
Многие компании до сих пор используют вилочные погрузчики с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) отчасти из-за инерции ведения бизнеса, а отчасти потому, что электрические погрузчики старого поколения не позволяли осуществить такой переход. Неэффективные свинцово-кислотные аккумуляторы для вилочных погрузчиков имеют ряд ограничений и не могут поддерживать работу в условиях высокой энергопропускной способности, например, при работе с бумагой и упаковкой, пиломатериалами, металлами и т.д., особенно при экстремально низких или высоких температурах и на открытом воздухе. Большие расстояния перемещения, подъемы по рампам, тяжелые грузы, большая высота подъема и использование навесного оборудования с силовым приводом, такого как захваты для бумаги, создают дополнительную нагрузку на источник питания.
Литиевые аккумуляторы устраняют эти барьеры на пути к электрификации, снижая эксплуатационные расходы и уровень загрязнения окружающей среды.
Литиевые аккумуляторные батареи могут хранить гораздо больше энергии в аккумуляторном отсеке того же размера, что и свинцово-кислотные аккумуляторы, и могут быстро заряжаться в перерывах и во время обеда, чтобы работать несколько смен каждый день. Аккумулятор серии FROST работает при экстремальных температурах без значительной потери емкости благодаря встроенному нагревателю и изоляции.
Пропан-бутановые погрузчики уходят в прошлое
Погрузчики, работающие на сжиженном углеводородном газе (пропан-бутане), по большому счету, сравнимы с дизельными и бензиновыми погрузчиками. Пропан-бутановые двигатели производят меньше шума и меньше загрязняют воздух на рабочих местах, а также обходятся дешевле в заправке, чем другие двигатели внутреннего сгорания, работающие на дизельном топливе или бензине. Однако, по сравнению с электропогрузчиками, они намного дороже в эксплуатации и обслуживании. Экологические преимущества электроэнергии также очевидны. Поэтому почти полный переход всех погрузчиков с ДВС на электротягу — это лишь вопрос времени. На самом деле, в некоторых штатах уже установлены сроки. Например, Калифорния запретит продажу новых вилочных погрузчиков, если они не будут иметь нулевой уровень выбросов, начиная с 2026 года.
Литиевые решения имеют самую высокую рентабельность инвестиций среди передовых источников питания, коммерциализированных на сегодняшний день
Развитие литий-железо-фосфатных (LFP) литиевых аккумуляторов в отрасли погрузочно-разгрузочного оборудования последовало за массовым внедрением этих аккумуляторов в электрических автобусах и легковых электромобилях. Эта технология уже была опробована и испытана к моменту ее внедрения в погрузочно-разгрузочное оборудование. Помимо преимуществ в области безопасности и экологии, литиевые аккумуляторы предлагают пользователям значительное улучшение характеристик погрузчиков: более высокие скорости передвижения и подъема, меньшее время простоя, отсутствие разливов кислоты или испарений и т.д. Но что действительно сделало возможным внедрение литиевой технологии, так это доказанная рентабельность инвестиций в литиевые аккумуляторы для вилочных погрузчиков, которая достигается за счет значительной экономии на электроэнергии, трудозатратах и инфраструктуре.
Совокупная стоимость владения: погрузчики с пропан-бутановыми и литиевыми аккумуляторами
Ниже приведен реальный пример расчета совокупной стоимости владения погрузчиков с пропан-бутановыми и литиевыми аккумуляторами. Эти расчеты были основаны на 5 электрических и 5 пропан-бутановых погрузчиках одной марки, работающих 5 дней в неделю, 3 смены в день, в течение 5 лет. Срок службы литиевых аккумуляторов составляет до 8-10 лет, в зависимости от области применения и режима использования. Это значение не будет пренебрежимо малым. Чтобы упростить анализ, мы не учитывали остаточную стоимость погрузчиков и аккумуляторов.
Первоначальная стоимость оборудования выше у электрических погрузчиков, но экономия за 5 лет очень существенна. С погрузчиками, работающими на литиевых аккумуляторах, эта компания экономит на трудозатратах и техническом обслуживании (общее правило гласит, что электрический погрузчик требует в три раза меньше обслуживания, чем любой погрузчик с ДВС). Однако реальная разница заключается в стоимости электроэнергии по сравнению со стоимостью пропанового топлива. В итоге компания платила за электроэнергию в 10 раз меньше, чем потратила бы на пропан. Цены на электроэнергию и пропан-бутан различаются в разных штатах, но разница везде существенна.
В данном случае общая экономия при использовании электрических погрузчиков с литиевыми аккумуляторами составляет около 56%, или 400 тысяч долларов США.
Расчет полной стоимости владения: автопогрузчики на сжиженном газе (LPG) и литий-ионные электрические погрузчики
Стоимость приобретения вилочных погрузчиков на LPG
- Общая стоимость приобретения: 8 850 000 руб.
Стоимость приобретения электрических вилочных погрузчиков
- Общая стоимость приобретения (электропогрузчик, аккумуляторы и зарядные устройства): 16 000 000 руб.
Стоимость топлива LPG
- Стоимость LPG за литр: 260 руб.
- Стоимость LPG в день: 510 руб.
- Общая стоимость топлива LPG: 33 250 000 руб.
Стоимость электроэнергии
- Стоимость электроэнергии: 7 руб. за кВт·ч
- Стоимость потребляемой электроэнергии в день: 45 руб.
- Общая стоимость электроэнергии: 2 880 000 руб.
Ежемесячные расходы на обслуживание
- Стоимость договора на плановое обслуживание (ПМ) в месяц на один погрузчик: 7 200 руб.
- Общая стоимость договора на ПМ за аналитический период (все погрузчики): 2 160 000 руб.
- Средний ежемесячный общий ремонт: 22 500 руб.
- Общая стоимость ремонта: 1 620 000 руб.
Ежемесячные расходы на обслуживание
- Стоимость договора на ПМ в месяц на один погрузчик: 6 200 руб.
- Общая стоимость договора на ПМ за аналитический период (все погрузчики): 1 860 000 руб.
- Средний ежемесячный общий ремонт: 7 500 руб.
- Общая стоимость ремонта: 540 000 руб.
Расходы на замену баллонов LPG
- Почасовая оплата труда (руб./час): 1 100 руб.
- Количество замен баллонов в день: 2
- Стоимость замены баллона в день: 330 руб.
- Общая стоимость замены за аналитический период для всех погрузчиков: 2 190 000 руб.
Общая стоимость владения вилочными погрузчиками на LPG: 47 640 000 руб.
Общая стоимость владения литиевыми электрическими вилочными погрузчиками: 23 070 000 руб.
Как правильно рассчитать емкость аккумулятора в ампер-часах (Ач) при переходе на электрический привод
В приведенном выше примере мы сравнили схожие модели вилочных погрузчиков одного бренда, работающие на сжиженном газе (LPG) и на электрических двигателях.
Чтобы провести этот анализ корректно, необходимо сравнивать «яблоки с яблоками», то есть двигатели должны быть схожи по показателям энергии и мощности. Как правильно рассчитать параметры литий-ионного аккумулятора для замены вилочного погрузчика на LPG? Вот как это делается.
Обычный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работающий на сжиженном газе, вырабатывает 3,25 кВт·ч энергии на галлон. Таким образом, стандартный баллон объемом 8 галлонов (30 литров) обеспечивает 26 кВт·ч или 26 000 Вт·ч.
Литий-ионный аккумулятор, необходимый для обеспечения такого же уровня энергии, может иметь разные значения напряжения и емкости (Ah). Например, аккумулятор с напряжением 36 В и емкостью 720 Ah обеспечивает 25 920 Вт·ч (36 В × 720 Ah = 25 920 Вт·ч).
Современный вилочный погрузчик на сжиженном газе расходует около 2,5 баллонов топлива в день (за три смены). Рекомендуемый аккумулятор должен обеспечивать 26 кВт·ч × 3 = 78 кВт·ч. В данном случае подойдет аккумулятор с напряжением 80 В и емкостью 1050 Ah (80 В × 1050 Ah = 84 кВт·ч).
Мы обычно рекомендуем нашим клиентам выбирать аккумуляторы с более высоким напряжением, чтобы иметь «больше запаса хода» на случай непредвиденных ситуаций, таких как дополнительный час работы или пропущенная зарядка. Кроме того, полезно поддерживать уровень заряда аккумулятора выше 50%, чтобы продлить срок его службы. Поэтому дополнительная емкость (Ah) всегда полезна.
Почему некоторые компании все еще используют погрузчики на сжиженном газе?
Многие компании продолжают использовать старые погрузчики на пропане из-за инерции, долгосрочных деловых отношений с местными поставщиками погрузочного оборудования или недостатка информации о новой литий-ионной технологии. Как правило, погрузчики на сжиженном газе можно встретить на открытых площадках в таких отраслях, как деревообработка, производство бумаги и переработка отходов. Традиционные условия аренды оборудования также могут препятствовать переходу на электрические погрузчики. Например, если у компании 3PL есть трехлетний контракт, то к концу срока аренды более дорогие электрические погрузчики еще не будут полностью окуплены. Кроме того, на рынке пока отсутствуют стандарты для возврата высокой остаточной стоимости литий-ионных аккумуляторов после всего лишь трех лет эксплуатации.
Несомненно, эти проблемы будут решены в ближайшем будущем. Несмотря на то, что переход от менее эффективной технологии может быть сложным (вспомните, как долго вы пользовались видеомагнитофоном VHS), нынешний общественный консенсус по поводу необходимости перехода от ископаемого топлива, в сочетании с экономическими выгодами, ускорит внедрение электрического оборудования на базе литий-ионных батарей в различных отраслях.
Мы уже наблюдаем внедрение литий-ионных аккумуляторов за пределами погрузочной техники в более тяжелом оборудовании. Успешные коммерческие проекты включают электрические краны и экскаваторы в строительной отрасли, а также локомотивные двигатели для поездов. Ведутся эксперименты в области морских перевозок, а авиация уже на очереди. Будущее техники — за электричеством.