Dziś można stwierdzić, że baterie litowo-jonowe znalazły swoje miejsce i coraz bardziej wpisują się w obraz nowoczesnej logistyki magazynowej. Akumulator litowo-jonowy to jedna z najnowszych technologii wśród ogniw ładowalnych. Charakteryzuje się niską wagą i wysoką wydajnością, a przy tym jest prosty w obsłudze oraz przyjazny dla środowiska. Akumulator składa się z zespołu szczelnie zamkniętych trwałych bloków sterowanych elektroniką, w których znajdują się niewielkie ogniwa.

Rozwój technologii

Z roku na roku coraz więcej użytkowników decyduje się na zakup wózka elektrycznego ze szczelnym, bezobsługowym akumulatorem. Niewątpliwą zaletą tej technologii jest krótki czas ładowania oraz wyższa sprawność energetyczna zapewniająca do 30% mniejszy pobór prądu w stosunku do akumulatorów kwasowo-ołowiowych. „Technologia litowo-jonowa jest nieustannie rozwijana, dzięki czemu coraz więcej wózków techniki magazynowej pracuje w oparciu o energię z nich pochodzącą. Rozwój akumulatorów litowo-jonowych jest korzystny z perspektywy użytkownika, ponieważ prowadzone działania zmierzają do zapewnienia wysokiego bezpieczeństwa użytkowania, a także z punktu widzenia oddziaływania na ekologię” – mówi Karolina Tokarz, Prezes Zarządu PROMAG SA.

Tomasz Łukaszek, Menedżer Produktu w firmie EMTOR zauważa, że baterie litowo-jonowe są obecne w branży wózków widłowych od kilku lat, ale ze względu na ich dosyć wysoką cenę wózki zasilane takimi bateriami były stosowane dosyć sporadycznie. Zdaniem eksperta dopiero spadek cen, konkurencja i większa dostępność ogniw litowo-jonowych spowodowała prawdziwy „bum” na wózki zasilane tą technologią i można powiedzieć, że od zeszłego roku takie baterie są już dosyć popularne wśród użytkowników. „Tak jak każda inna, technologia baterii litowo-jonowych podlega rozwojowi i modyfikacjom, na obecną jednak chwilę w branży wózkowej najbardziej popularne są ogniwa wykonane w technologii LFP (litowo-żelazowo-fosforanowe) i NMC (niklowo-manganowo-kobaltowe) oferujące nieco inne parametry użytkowe baterii. Być może niedaleka przyszłość zaowocuje zastosowaniem w wózkach widłowych baterii wykonanych w technologii NCA (litowo-niklowo-kobaltowo-tlenkowo-glinowe) popularnych w branży samochodowej, ale to będzie uzależnione od wymogów bezpieczeństwa stawianych bateriom do zastosowań przemysłowych” – przewiduje Tomasz Łukaszek.

Jungheinrich rozwija technologię litowo-jonową (Li-Ion) od prawie 10 lat. Jest pierwszą firmą, która wprowadziła na rynek tego typu zasilanie w wózkach widłowych. Obecnie zarówno akumulatory litowo-jonowe, jak również technologia ich ładowania są bardzo zaawansowane. Nie zmienia to faktu, że są dalej stale rozwijane, aby spełnić rosnące wymagania klientów. „Można śmiało stwierdzić, że Li-Ion to przyszłość transportu wewnątrzmagazynowego. Rynek magazynowy odważnie stawia na tę technologię. Korzyści płynące z jej stosowania powodują, że sukcesywnie wypiera ona mniej efektywne akumulatory kwasowe” – mówi Daniel Lasoń, Menedżer Produktu w Jungheinrich.

Przy odpowiedniej eksploatacji litowo-jonowe baterie trakcyjne mają nawet kilka razy dłuższą żywotność niż akumulatory kwasowe. Konwencjonalne rozwiązania kwasowe wymagają obsługi, wymiany akumulatora, czyszczenia, dolewania elektrolitu, naprawy, a także – ze względu na wydzielany w trakcie ładowania wodór – dedykowanej przestrzeni, w której można je bezpiecznie ładować. Akumulatory litowo-jonowe nie wymagają takiej obsługi, a ponieważ nie występuje w nich zjawisko gazowania, można je ładować w każdym wybranym miejscu. „Jungheinrich, zapewniając swoim klientom najwyższą efektywność pracy i bezpieczeństwo, wyposaża akumulatory litowo-jonowe w specjalny system zarządzania BMS (ang. Battery Management System). Kontroluje on ogniwa baterii – ich temperaturę, napięcie oraz ilość energii, którą przyjmują w trakcie ładowania i którą oddają w trakcie pracy wózka, reagując jednocześnie na przekroczenie określonych, krytycznych wartości i zapewniając wydajność zasilania” – mówi Daniel Lasoń i dodaje, że firma Jungheinrich jako jedyna na rynku zintegrowała system zarządzania akumulatorem z systemem sterowania wózka widłowego. Dzięki temu operator na wyświetlaczu wózka może na bieżąco odczytywać informacje o pracy i stanie naładowania baterii.

Wózki z predyspozycjami do Li-Ion

Wózki zasilane akumulatorami litowo-jonowymi są wykorzystywane do każdego rodzaju magazynów i wszystkich zadań. Ten rodzaj zasilania jest wydajniejszy od akumulatorów kwasowych. Wózki z technologią Li-Ion gwarantują znacznie dłuższy czas pracy i pozwalają uzyskać wyższą zdolność przeładunkową. „Technologia litowo-jonowa zapewnia efektywną pracę każdego typu wózka widłowego. Jednak do najbardziej popularnych w tym zakresie należą wózki unoszące, podnoszące czy wysokiego składowania z masztem wysuwnym oraz akumulatorowe czołowe wózki widłowe. Technologia Li-Ion jest stosowana głównie do aplikacji związanych z zadaniami, podczas których występują chociażby krótkie przerwy w pracy. Są one doskonałą okazją do doładowywania baterii” – mówi Daniel Lasoń. Niemal pełne portfolio wózków widłowych Jungheinrich dostępne jest z technologią litowo-jonową. Jungheinrich oferuje także urządzenia, których konstrukcja jest specjalnie przystosowana do litowo-jonowej baterii trakcyjnej. To pozwoliło inżynierom Jungheinrich na stworzenie zupełnie nowych, kompaktowych urządzeń, które zapewniają doskonałą zwrotność i wydajność.

Baterie litowo-jonowe wyprzedzają kwasowo-ołowiowe odpowiedniki zarówno pod względem żywotności, szybkości i łatwości ładowania, jak i gęstości energii. W perspektywie całkowitego kosztu posiadania akumulatory Li-Ion wypadają korzystnie w każdym zastosowaniu. „Oszczędności są jednak najbardziej widoczne w przypadku przedsiębiorstw intensywnie eksploatujących wózki i pracujących w trybie wielozmianowym – w sytuacji, gdy wysoka dostępność pojazdów, wydajność baterii litowo-jonowych i duża szybkość ładowania w największym stopniu przekładają się na liczbę realizowanych zadań i efektywne wykorzystanie czasu, przynosząc firmie realne przychody” – tłumaczy Grzegorz Kurkowski, Specjalista ds. Produktu w STILL Polska. Warto np. wspomnieć o wózku unoszącym ECH 12, który standardowo jest wyposażony w baterię Li-Ion.

Obszary wymagające doskonalenia

Kierunek rozwoju technologii litowo-jonowej to zróżnicowane formy uzupełniania energii. Jedną z nich jest ładowanie indukcyjne. Eliminuje ono konieczność podłączania wózka do gniazda sieciowego. Operator zatrzymywałby się w konkretnym miejscu, a ładowanie rozpoczynałoby się automatycznie. Indukcja to kierunek, w którym firma Jungheinrich rozwija technologię litowo-jonową. „Warto też pamiętać o potrzebie edukacji operatorów i klientów na temat technologii litowo-jonowej i jej efektywnego użytkowania. W celu osiągnięcia jej optymalnych możliwości zaleca się doładowywanie akumulatorów w każdej, nawet krótkiej przerwie w pracy. To inny sposób użytkowania wózka niż w przypadku akumulatorów kwasowych. Należy więc położyć nacisk na zmianę przyzwyczajeń pracowników” – uważa Daniel Lasoń z Jungheinrich. Ekspert wyjaśnia, że kwasowych baterii trakcyjnych używa się do momentu niemal całkowitego rozładowania akumulatora. Następnie trzeba podłączyć akumulator do ładowania, a w przypadku pracy wielozmianowej wymienić go, a ten rozładowany ładować wiele godzin w specjalnie dostosowanej do tego akumulatorowni. Przy technologii litowo-jonowej operator uczy się wykorzystywać nawet krótką przerwę w pracy na doładowywanie baterii trakcyjnej. Wymaga to zmiany nawyków, ale skutkuje ogromnymi korzyściami: dłuższą żywotnością akumulatorów, ich większą wydajnością oraz dostępnością wózków praktycznie przez 24 godziny na dobę i 7 dni w tygodniu.

Zasilanie wózków bateriami litowo-jonowymi wymaga od użytkownika przede wszystkim infrastruktury energetycznej niezbędnej do zasilania ładowarek, które ładują baterię litowo-jonową bardzo szybko, jednak z wykorzystaniem bardzo dużych prądów. „Przy podłączeniu kilku czy kilkunastu wózków z bateriami litowo-jonowymi naraz obciążenie części sieci elektrycznej może być znaczące i należy przewidzieć wszelkie konsekwencje z tym związane. W związku z tym, że technologia litowo-jonowa dla niektórych operatorów wózków widłowych jest zupełnie nowa, należy również cyklicznie przeprowadzać szkolenia z zakresu obsług baterii (doładowywań), szczególnie że technologia ta może skutecznie zastąpić konwencjonalne akumulatory ołowiowo-kwasowe w wielu aplikacjach” – zwraca uwagę Tomasz Łukaszek z EMTOR-u.

Choć ich wydajność i gęstość energii są bezprecedensowe, akumulatory w technologii Li-Ion nieustannie są rozwijane przez inżynierów i naukowców w celu dalszej miniaturyzacji, zwiększania pojemności i zmniejszenia kosztów produkcji przypadających na jedną amperogodzinę. – W obliczu spodziewanego wzrostu popytu na baterie trakcyjne testowane są także nowe technologie, w których wytwarzaniu nie są tak istotne trudno dostępne pierwiastki, jak lit i kobalt – podsumowuje Grzegorz Kurkowski (STILL Polska).

Przykłady rynkowe

Wózek STILL RX 20 o udźwigu 1,6 t w standardowej wersji z 48 V litowo-jonową baterią o pojemności 938 Ah jest wyposażony w 2 silniki napędowe o mocy 6,5 kW każdy oraz silnik funkcji hydraulicznych o mocy 11 kW. Maksymalna wysokość podnoszenia wynosi 4715 mm. Operator może wybrać jeden z kilku wariantów pracy – od energooszczędnego programu z niższą prędkością jazdy i ruchu wideł, po opcję Sprint pozwalającą na zwiększenie tempa przemieszczeń poziomych i pionowych. Jak wynika z niezależnych testów, wózek RX 20 Li-Ion jest w stanie obsłużyć podczas 8-godzinnej zmiany od 390 do 430 palet (nawet 15% więcej niż średnia), zużywając przy tym od 29 do 38% mniej energii niż wynosi przeciętna wartość dla dostępnych na rynku elektrycznych wózków trzykołowych 48 V.

Podczas prac nad wózkami widłowymi wykorzystującymi technologię litowo-jonową inżynierowie Jungheinrich zmienili całkowicie koncepcję myślenia. Akumulator zintegrowany z wózkiem staje się centralnym punktem urządzenia, wokół którego powstaje korpus. To zupełnie innowacyjne podejście pozwoliło na stworzenie nowego wyglądu urządzeń. Z tych zalet korzysta zaprezentowany w tym roku wózek podnośnikowy ERC 216zi. „Wykorzystuje on technologię litowo-jonową i jej korzyści w sposób kompletny. Dotychczas standardowym miejscem instalacji komory akumulatora w urządzeniach tego typu było umieszczenie jej za masztem. W ERC 216zi akumulator znajduje się centralnie w pojeździe. W rezultacie ERC 216zi jest niezwykle kompaktowy i maksymalnie zwrotny. Jest także o około 17 cm krótszy niż porównywalne wózki tego typu. Wszystko to osiągnięto, zachowując dużą stabilność pracy urządzenia” – mówi Daniel Lasoń. ERC 216zi zapewnia wiele korzyści z zastosowania najnowszej technologii litowo-jonowej, gwarantującej wysoką wydajność pracy, możliwość szybkiego doładowania akumulatora, jego długą żywotność, a także oszczędność kosztów eksploatacyjnych. Projektując ERC 216zi, inżynierowie Jungheinrich zwrócili też szczególną uwagę na ergonomię pojazdu. Platforma, która chroni operatora, zapewnia mu wygodę i bezpieczeństwo z trzech stron. Jest to szczególnie ważne podczas jazdy na długich dystansach. Panel obsługi został tak zaprojektowany, aby prowadzenie pojazdu było wyjątkowo intuicyjne. Wózek pomimo swoich kompaktowych wymiarów oferuje dużo przestrzeni operatorowi.

Najpopularniejszym wózkiem Yale w ofercie firmy EMTOR dostępnym z zasilaniem baterią litowo-jonową jest model serii ERP 16VT / 16VF – czołowy wózek elektryczny 48V o udźwigu nominalnym 1600 kg, 3- lub 4-kołowy. Wózki tego typu oferują klientom doskonałe parametry użytkowe i wysoką ergonomię, dlatego są podstawowym narzędziem transportu oraz załadunku towarów. – Dzięki nowoczesnej konstrukcji i niskiemu zużyciu energii wózki tego typu mogą pracować w trybie wielozmianowym przy wykorzystaniu baterii litowo-jonowej o dużej pojemności – mówi Tomasz Łukaszek i zaznacza, że oferowane przez EMTOR baterie litowo-jonowe są wykonane z ogniw LiFePO4 charakteryzujących się nieco mniejszą gęstością energii (pojemności) od ogniw wykonanych w technice NMC, jednak względu na większe bezpieczeństwo tego rodzaju ogniw oraz znacząco dłuższą żywotność cykli pracy wózki Yale z bateriami litowo-jonowymi są zdecydowanie najlepszym wyborem i zapewniają długi okres użytkowania przy jednoczesnej redukcji kosztów energii.

Flagowym produktem PROMAG SA zasilanym przez akumulator litowo-jonowy jest obecnie wózek elektryczny prowadzony Lion-Truck Plus PROMAG. Produkt ten został w roku ubiegłym nagrodzony tytułem Produkt Roku 2018 przez czytelników czasopisma „Inżynieria & Utrzymanie Ruchu”. Dzięki wykorzystaniu nowoczesnych technologii, metod budowy oraz projektowania wózków elektrycznych uzyskuje on bardzo konkurencyjne osiągi, zachowując przy tym korzystne wymiary. „Na atrakcyjność wózka wpływa przede wszystkim doskonały akumulator Li-Ion, który zapewnia długi czas pracy (a nawet nieprzerwaną pracę dzięki łatwym wymianom akumulatora) przy stosunkowo krótkim czasie ładowania. Ponadto akumulator jest szczelny, bezobsługowy, bezpieczny w eksploatacji i nieszkodliwy dla otoczenia. Dodatkowymi atutami wpływającymi na atrakcyjność produktu są nowoczesne systemy wspomagania pracy operatora, takie jak: możliwość jazdy z dyszlem w pionie, tryb „żółw” czy wyłącznik brzuszny” – mówi Karolina Tokarz, Prezes Zarządu PROMAG SA.

Michał Klecha