W dużych magazynach czy centrach dystrybucyjnych eksploatowane są zazwyczaj floty wózków o wielkościach 25–100 szt., pracujące w różnych zakresach czasowych (1–3 zmiany), w różnych branżach, od produkcji, przez magazynowanie i dystrybucję, do usług. W każdym przypadku baterie muszą dostarczać ciągłego zasilania, użytkownicy wózków widłowych czy innych środków transportu magazynowego oczekują od nich długiego czasu rozładowywania i jak najkrótszego czasu ładowania. Cały proces wyboru technologii ładowania i koniecznych urządzeń rozpoczyna się od analizy zastanej sytuacji w konkretnej firmie, niezależnie od producenta i rodzaju urządzeń, jakie dany użytkownik stosuje.
Nie moda, ale trend
Kamil Kulesza, Menedżer Działu Sprzedaży Serwisu, Jungheinrich Polska, akcentuje kluczowy obecnie trend dotyczący zasilania widlaków. To technologia Li-Ion. – Jeszcze 2, 3 lata temu klienci zastanawiali się, dlaczego należałoby zainteresować się technologią Li-Ion, teraz głównie koncentrują się na tym, w jaki sposób znaleźć najszersze zastosowanie dla tej technologii w swoich lokalizacjach. Technologia ta odzwierciedla najważniejsze obecnie oczekiwania klienta: elastyczność, efektywność energetyczną, żywotność oraz zorientowanie na ochronę środowiska. Kierunek trendu jest określony, a główne wyzwanie stanowi bezpieczna transformacja. Aby zabezpieczyć tę wartość, po 12 latach zbierania doświadczeń i wprowadzeniu na rynek ponad 100 tys. akumulatorów Li-Ion, firma Jungheinrich ma klientom bardzo dużo do zaproponowania – dodaje K. Kulesza.
To, że trendy rozwojowe w dziedzinie technologii ładowania wózków widłowych są ściśle powiązane z sytuacją ekonomiczną całej branży, podkreśla Radosław Hajok, Sales Manager Perfect Charging, Fronius Polska, zaznaczając, że optymalizacja zużycia energii, wydłużenie żywotności akumulatorów, poprawa wydajności procesów ładowania, redukcja kosztów eksploatacji oraz ograniczenie śladu węglowego w przypadku ładowania akumulatorów napędowych to silne trendy funkcjonujące na rynku branżowym. – Jako uczestnik rynku, Fronius wspiera proces kompleksowej optymalizacji, do którego podchodzi całościowo. Skupia się na optymalizacji trzyczęściowego systemu, składającego się z urządzenia do transportu poziomego, akumulatora i systemu ładowania akumulatorów. Postrzeganie całego systemu pozwala na całościowe uwidocznienie potencjału do optymalizacji – mówi R. Hajok. Nasz rozmówca podkreśla, że systemy ładowania akumulatorów Selectiva firmy Fronius, dzięki procesowi ładowania Ri, oferują istotną zaletę: proces ten nie jest sterowany przez stałą charakterystykę, ale dostosowuje się indywidualnie do wieku, temperatury i stanu naładowania akumulatora. Obniża to ryzyko przeładowywania, a co za tym idzie – straty energii podczas ładowania. Przy współczynniku całkowitej sprawności na poziomie 84% urządzenia firmy Fronius obniżają zużycie prądu i pomagają użytkownikowi w uzyskaniu oszczędności. – Oprogramowanie oparte na chmurze łączy się bezpośrednio z infrastrukturą ładowania przedsiębiorstwa i dostarcza w czasie rzeczywistym dane o jej dostępności i statusie. Dzięki rozwiązaniu w chmurze – Charge & Connect można wyjść poza granice konwencjonalnego ładowania. Liczne funkcje analizy pomagają wykrywać błędy aplikacji na wczesnym etapie i określać środki w celu obniżenia kosztów i poprawy wydajności – dodaje R. Hajok.
Kilka kluczowych trendów i kierunków, obserwowanych w doskonaleniu techniki ładowania baterii akcentuje Mariusz Szewczyk, Dyrektor techniczny, EnergyOn. Chodzi np. o szybsze ładowanie (może zwiększyć czas pracy wózków i zmniejszyć czas przestojów związanych z ładowaniem). Wykorzystywane są również ładowarki w technologii rezonansowej, jak np. Filon FuturE firmy IEB, których efektywność sięga nawet 97%. Kolejną sprawą jest inteligentne ładowanie (pozwala na monitorowanie i zarządzanie procesem ładowania w czasie rzeczywistym). Systemy te mogą dostosować parametry ładowania do indywidualnych baterii, co pozwala na optymalne wykorzystanie zasobów energii i przedłuża żywotność baterii. Szczególnie jest to widoczne w przypadku baterii litowo-jonowych, gdzie ładowaniem steruje BMS; w EnergyOn opracowano kontroler baterii ElectroSense®, który w czasie rzeczywistym informuje prostownik o tym jakie parametry ma bateria i jak przesterować program ładowania, aby osiągnąć jak najlepsze efekty. Istotne są też: ładowanie bezprzewodowe (szczególnie często wykorzystywane jest w przypadku wózków AGV); energetyka odnawialna (branża wózków widłowych eksploruje wykorzystanie energii odnawialnej do ładowania baterii); optymalizacja zarządzania baterią (kontroler ElectroSense® monitoruje ciągle stan baterii, a BQS® jest systemem kolejkowania baterii, czyli wskazuje baterię, która była naładowana jako pierwsza i zdążyła już ostygnąć, dzięki czemu posłuży ona znacznie dłużej); wykorzystanie energii kinetycznej; monitorowanie zdalne (systemy kontrolera baterii ElectroSense® oraz kolejkowania baterii w akumulatorowni BQS® pozwalają zdalnie monitorować zarówno samą baterię, jak i całą akumulatorownię, a system MDLoadManagement® pozwala dodatkowo na inteligentne zarządzanie rozdziałem energii elektrycznej, decydując według wcześniej ustalonych priorytetów).
Grabarz akumulatorowni
Pojawienie się na rynku baterii litowo-jonowych zmniejszyło zainteresowanie tradycyjnymi akumulatorowniami. Nie znaczy to, że wyeliminowała je całkowicie. – Wpływ na to mają głównie dwa czynniki. Po pierwsze, są aplikacje, które z uwagi na sposób pracy klienta lub istniejącą infrastrukturę, przynoszą więcej korzyści z wykorzystania technologii kwasowo- ołowiowej. Po drugie, świadomość klientów ciągle rośnie. Rozmawiamy z wieloma klientami, u których potencjał do zagospodarowania ładowania akumulatorów kwasowo-ołowiowych jest wciąż bardzo duży. To właśnie wzrost świadomości klientów, częstsze kontrole w obszarze bezpieczeństwa przeciwpożarowego, wzrost znaczenia regulacji związanych z bezpieczeństwem i higieną pracy czy chęć posiadania ergonomicznej strefy ładowania akumulatorów stanowią elementy, które wciąż podtrzymują zainteresowanie klientów realizacją akumulatorowni – mówi K. Kulesza (Jungheinrich Polska).
Podobnie ocenia sytuację R. Hajok (Fronius), zaznaczając, że baterie Li-Ion ciągle nie stanowią większości w ogólnej liczbie akumulatorów używanych w urządzeniach transportowych, myjkach przemysłowych, wózkach widłowych czołowych, wysokiego składowania lub prowadzonych dyszlem. Nadal dominują na rynku tradycyjne akumulatory. – Można zaprzeczyć twierdzeniu o zapaści w budowie nowych akumulatorowni. Nadal istnieje zapotrzebowanie na akumulatorownie, jednak sama definicja akumulatorowni na przestrzeni lat uległa zmianie. Miejsca ładowania akumulatorów, jako przestrzeń otwarta, wyznaczona i odpowiednio wyposażona, określane są zwyczajowo mianem akumulatorowni. Czyli nie jest to już wydzielone, zamknięte pomieszczenie, chociaż takie nadal funkcjonują – mówi R. Hajok.
To, że niektóre firmy mogą nadal korzystać z akumulatorowni, nawet jeśli posiadają flotę wózków widłowych z bateriami litowo-jonowymi, przypomina M. Szewczyk (EnergyOn). Zauważa, że akumulatorownie mogą być używane do ładowania innych rodzajów baterii, takich jak baterie kwasowo-ołowiowe, które mogą być wykorzystywane w innych urządzeniach czy pojazdach. Ostateczna decyzja o realizacji projektu budowy akumulatorowni w firmie zależy od wielu czynników, takich jak rozmiar floty, rodzaj baterii używanych w różnych urządzeniach, zapotrzebowanie na energię i koszty operacyjne. Przed podjęciem takiej decyzji zaleca się przeprowadzenie dokładnej analizy i konsultacji z ekspertami w dziedzinie zarządzania energią i flotą. – Wiele firm, mimo że zaleca się decentralizację ładowania baterii litowo-jonowych w celu ograniczenia kosztów operacyjnych zwianych z dojazdem do akumulatorowni, i tak decyduje się na budowę tzw. akumulatorowni, chociaż powinna się ona nazywać miejscem ładowania akumulatorów, gdyż wymiany baterii i przechowywania się już w niej nie prowadzi. Częstym przykładem jest wykorzystanie istniejących akumulatorowni po bateriach kwasowych, gdyż jest tam już doprowadzone zasilanie i nie zawsze wiadomo, co zrobić z takim pomieszczeniem po przejściu na baterie litowe. Należy również zwrócić uwagę na to, że ciągle większość flot pracujących na rynku to floty baterii kwasowych i szybko to się nie zmieni, więc biznes związany z budową i eksploatacją akumulatorowni jeszcze długo będzie się miał dobrze. Widzimy to wyraźnie w liczbie zapytań i realizacji, które wykonujemy każdego roku, zarówno dla baterii kwasowych, jak i litowo-jonowych – mówi M. Szewczyk.
Jasne wymogi
Wymogi dotyczące instalacji w akumulatorowni precyzuje szereg norm i przepisów. Odpowiedzi na pytania dotyczące przepisów należy szukać w takich aktach prawnych i normach, jak: Kodeks pracy, Ustawa Prawo Energetyczne, Ustawa Prawo Ochrony Środowiska, Ustawa Prawo Budowlane, Rozporządzenie Ministra Gospodarki w sprawie zasadniczych wymagań dla urządzeń i systemów ochronnych przeznaczonych do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. – Nie możemy pominąć regulacji dotyczących BHP, budowy instalacji elektrycznych, instalacji wentylacyjnych, instalacji wodnych, wymagań dotyczących wytrzymałości i jakości posadzki. PN-EN 62485-3:2014-12 – „Wymagania bezpieczeństwa i instalowania baterii wtórnych – Część 3: Baterie trakcyjne” – wyznacza podstawowe wymagania w zakresie wyposażenia ładowni akumulatorów, wydajności wentylacji, zabezpieczeń itd. – dodaje R. Hajok (Fronius).
M. Szewczyk (EnergyOn) przypomina natomiast kilka międzynarodowych norm i wytycznych, które są powszechnie stosowane w celu zapewnienia bezpiecznej i skutecznej instalacji oraz obsługi akumulatorów w akumulatorowniach. – Niektóre z nich to: Normy IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) – IEEE wydaje szereg norm dotyczących instalacji, obsługi i bezpieczeństwa baterii. Należy do nich IEEE 484, która dotyczy baterii kwasowo-ołowiowych, w tym ich ładowania, rozładowywania i konserwacji; Normy IEC (International Electrotechnical Commission) – IEC również opracowuje normy międzynarodowe dotyczące akumulatorów, w tym IEC 60254, która dotyczy baterii kwasowych do użytku w pojazdach elektrycznych, w tym wózkach widłowych; Normy ISO (International Organization for Standardization) – ISO opracowuje standardy dotyczące różnych dziedzin, w tym standardy związane z bateriami. ISO 9001 i ISO 14001 odnoszą się do jakości i zarządzania środowiskowego, co może mieć zastosowanie w zarządzaniu akumulatorownią. Są także przepisy i regulacje wewnętrzne – wylicza M. Szewczyk.
Jakub Giera, Ekspert ds. Energii i Infrastruktury, Menedżer Działu Sprzedaży Serwisu; Ekspert ds. Energii i Infrastruktury, Jungheinrich Polska, przypomina, że normy bezpieczeństwa akumulatorowni mają na celu zapewnienie bezpiecznego środowiska pracy oraz minimalizację ryzyka awarii i wypadków. Tezy wynikające z tych norm obejmują: zabezpieczenie przed zapyleniem, odporność na wilgoć, ograniczenie temperatury. Normy bezpieczeństwa wymagają też odpowiedniego przeszkolenia personelu odpowiedzialnego za obsługę i konserwację akumulatorowni. Personel powinien być świadomy zagrożeń związanych eksploatacja akumulatorów kwasowo-ołowiowych, a także znać procedury postępowania w przypadku wycieku elektrolitu lub sytuacji awaryjnych. – Główną tezą jest ograniczenie emisji gazów wybuchowych, które mogą się gromadzić wewnątrz obiektów i być potencjalnym źródłem niebezpieczeństwa. W akumulatorach kwasowo-ołowiowych w procesie ładowania dochodzi do tworzenia się gazów, takich jak tlenek węgla i wodór, które mogą być emitowane podczas ładowania. W pomieszczeniach ładowania akumulatorów ważne jest stosowanie odpowiedniej wentylacji, systemu detekcji gazów oraz automatyki, która pozwoli utrzymać obszar w wartości poniżej dolnej granicy wybuchowości – mówi J. Giera.
To się da policzyć
R. Hajok (Fronius) podkreśla, że oszczędności w sferze ładowania urządzeń transportu bliskiego należy rozpatrywać wielotorowo, istotne są procesy ładowania, optymalizacja ilości użytych systemów ładowania, możliwość obsługi wielu klas napięć przez jedno urządzenie, obsługa różnych klas akumulatorów, wykorzystanie odnawialnych źródeł energii w procesie ładowania, istniejąca sieć elektryczna. Nie bez wpływu jest też struktura punktów ładowania oraz liczba motogodzin. – Synteza wielu czynników jest właściwą odpowiedzią na stawiane przez klientów pytanie o optymalizację kosztową. Propozycja firmy Fronius w sferze infrastruktury ładowania urządzeń transportu bliskiego opiera się o następujące założenia: organizacja czasu pracy – ilość zmian; rodzaj i typy stosownych wózków widłowych; czas pracy wózków widłowych oraz pojemność akumulatorów; istniejąca infrastruktura – instalacja elektryczna, punkty ładowania; odnawialne źródła energii w procesie ładowania floty wózków widłowych. Na podstawie powyższych punktów przedstawiane są rekomendacje i sugestie dotyczące technologii napędu, lokalizacji punktów ładowania czy infrastruktury ładowania. Dodatkowo tworzona jest symulacja zużycia energii, czasów przerw floty wózków widłowych oraz prezentowane są skumulowane profile ładowania – tłumaczy przedstawiciel Fronius Polska.
M. Szewczyk (EnergyOn) zaznacza, że oszczędności procentowe, które można osiągnąć, przechodząc na baterie litowo-jonowe, będą zależały od wielu czynników, takich jak wielkość floty wózków widłowych, czas pracy, koszty energii, koszty konserwacji i wielu innych. Oszacowanie dokładnych oszczędności procentowych wymaga dokładnej analizy kosztów i korzyści w konkretnej firmie. W niektórych przypadkach firmy mogą osiągnąć oszczędności w zakresie kilku procent, podczas gdy w innych przypadkach, gdy flota jest duża i intensywnie eksploatowana, oszczędności mogą przekroczyć 30%. Dlatego zaleca się przeprowadzenie szczegółowej analizy, aby dokładnie określić potencjalne oszczędności, jakie można osiągnąć dzięki przechodzeniu na baterie litowo-jonowe w danej firmie.
Bardziej precyzyjne wyliczenia podaje natomiast J. Giera (Jungheinrich Polska). Dla jednego wózka JH EFG 430k z akumulatorem 80 V 620 Ah (konsumpcja silnika podnoszenia 18,5 kW, a silnika jazdy 12 kW i założenie miesięcznej eksploatacji na poziomie 1000 mth oraz kosztu energii 550 zł / MWh) koszt energii – akumulator kwasowo-ołowiowy wynosi ok. 5 tys. zł/rok, a w przypadku akumulatora litowo-jonowego ok. 4 tys. zł/rok. Oszczędność wynosi ok. 1 tys. zł/rok. Jeśli chodzi o emisję CO2 (1 MWh -> 745 kg CO2) w przypadku akumulatora kwasowo-ołowiowego jest to 8681,10 kWh -> 6467 kg CO2, natomiast w przypadku akumulatora litowo-jonowego 7115,04 kWh -> 5300 kg CO2. Oszczędność wynosi zatem 1167 kg CO2 / rok.
Adam Brzozowski
Ten i inne artykuły znajdziecie w czasopiśmie Magazynowanie i Dystrybucja – dostępnym w naszym sklepie
