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锂电池技术如何加速叉车和电力工程车的电气化

文章出处:行业资讯 责任编辑:广东艾佰特仓储设备租赁有限公司 发表时间:2022-11-19
  

​加快向低碳或零碳排放的过渡对于将全球变暖保持在理论上安全水平是必要的。根据联合国《气候变化框架公约》规定,各国一直在制定到本世纪中叶温室气体零排放的目标,到2030年代实现中期目标和里程碑。促进零碳排放的可持续性倡议公司和政府法规正在增加,许多美国最大的公司已经制定了自己的、更激进的净零目标。

确保脱碳的最快、也许最经济的方法之一是在消费点使用清洁能源,如电力,在发电点转向可再生能源。

在动力应用中,锂离子电池系统的渗透率相对较低,但增长迅速。动力部分包括工业物料搬运(物料搬运)设备,如叉车(图1)和货物搬运车辆,以及工业升降设备,如剪刀式升降机和电动升降作业车。该设备在发电厂和相关电网基础设施(即电力线维护)中找到应用。

物料搬运设备和CARB法规

领先的市场研究公司LEK2021年仅将北美锂离子电池系统在动力领域的市场价值估计在约20亿美元,锂离子电池在电动物料搬运设备市场中所占比例不到10%,而由铅酸电池系统驱动的占90%以上。但是大家都在向锂离子电池系统迁移,正在减少铅酸电池和内燃机(ICE)型。LEK预测,鉴于性能优势和价格下降,锂离子电池系统的渗透率预计将继续迅速增加。到2026年,锂离子电池系统预计将达到总安装基数的三分之一,以约30%的复合年增长率(CAGR)增长,并占新的物料搬运设备销售额的近一半。

锂离子电源解决方案通过为所有第1至第3类电动物料搬运设备提供先进的锂离子电池和充电器,领导和加速了工业电气化。通过单一供应商提供的集成售后锂离子电池和充电器进一步缓解了从铅酸到锂离子系统的过渡,确保了通往更高效和环境友好型操作的无缝通道。售后市场上,锂离子电池与所有电动物料搬运设备兼容,锂离子充电器可以为锂离子电池和铅酸电池充电。除了售后市场锂离子电池和充电器的健康生态系统外,物料搬运OEM制造商,如Hyster-Yale GroupBYD,正在提供新的叉车,这些叉车经过优化,可使用单个集成锂离子电池运行。与铅酸系统相比,锂离子系统具有许多商业和技术优势,能够更快地过渡到工业电气化。

2026年起,预计美国加州空气资源委员会(CARB)禁止销售所有起重能力为12,000磅(或以下)的新内燃ICE叉车。目前,该立法正处于提案阶段,尚未生效。在存量市场中,逐步淘汰ICE叉车也是该提案的一部分,目前仍在研究中。这项立法将影响物料搬运设备行业的方向,不仅在加利福尼亚州,而且在美国全国范围内。鉴于物料搬运设备的寿命为510年,物料搬运设备的购买者正在将购买转移到带有锂离子电池系统的电动叉车,从而确保更大的动力和更早地遵守这一工业电气化趋势。

电动升降机或工程维修车和ACT法规

电力公司通常拥有一支工程车队,主要包括斗式卡车(图2)或维修工程车——之所以这样命名,是因为维修人员是被派遣调查停电原因使用。电动升降的工程车用于将操作员或线人放在电线杆上,以维修或维护公用事业线路。作为其清洁能源计划的一部分,电力公司正在过渡到升降部分,采取混合动力,电池供电,卡车由ICE供电。

锂离子电池系统是为工程车供电的首选,而不是铅酸电池。这种先进的锂离子辅助动力系统允许检修人员在不运行发动机的情况下操作升降机,并为近一整天的工作提供足够的电量,包括为液压升降系统、电动工具和便携式工作场所电源提供动力。电池还允许在发动机关闭时操作卡车的空调、灯和双向收音机。没有电池,升降的液压系统将由卡车的发动机供电。

这些混合动力工程车更节能,因为它们减少了空闲时间,从而减少了二氧化碳排放、噪音和发动机磨损。该系统允许检修人员在线路上工作时完全关闭卡车的发动机,使卡车更安全、更安静、更省油、更环保。此外,消除发动机噪音使工作条件更安全,改善工人沟通,并实现更安静的工地操作。标准工程车的发动机在使用升降机每小时使用大约一加仑的燃料。据估计,新的混合动力卡车节省了约30%的燃料费用。对于近6000辆车的车队来说,每辆车每天只需15分钟的空转,每年节省约120万美元的燃料成本。它还每年减少约1.3吨颗粒物、21吨氮氧化物、26吨一氧化碳和3800吨二氧化碳的排放。

从技术角度来看,锂离子技术越来越被视为铅酸电池系统的引人注目的替代品,因为它提供了更高的能量密度、更长的寿命、更低的运营成本和维护要求:


1、锂离子电池提供最高的能量密度,使它们能够存储和输送更多的能量,而不会占用与铅酸电池一样多的空间

2、锂离子电池的循环周期是铅酸电池的5到10倍。

3、锂离子电池可以减少电池更换,降低充电成本,培训更少。

4、锂离子电池支持快速充电、延长运行时间和机会充电,最大限度地减少空闲时间并最大限度地提高生产力。


当您考虑总拥有成本(TCO)时,锂离子电池比铅酸节省了大量费用。虽然锂离子电池的前期成本更高,但通过提高运营效率和降低TCO,投资回报率(ROI)具有吸引力,并列出了以下操作说明改进:

1、提高生产率,降低30%的运营成本——一小时的充电时间消除了更换电池和物料搬运设备不平衡充电的需求。

2、将充电的电力公用事业成本降低20%——锂离子电池充电效率为98%,而铅酸电池的效率为80%。

3、改善了同事的安全条件——由于密封的“免维护”电池没有水,省去了电池电解质。

4、改善环境条件—从环境足迹中消除铅。

5、提高了升降车的资产利用率——锂离子电池(每辆叉车一块电池)的利用率为100%,而每辆叉车通常最多三块铅酸电池(叉车中有一个电池,存储两个电池的资产利用率为33%)。

6、降低升降机维护成本——均匀的电力输送延长了电机寿命,减少了电机维护



使用锂离子电池在使用物料搬运设备时也能实现以下Capex改进:

1、避免资本成本——消除电池充电间、通风设施、洗眼站和安全装备。

2、重新分配建筑面积—重新分配电池更换室,使其成为中转区、额外的托盘货架、休息室或维修店(标称每平方英尺100美元)

除了清洁且具有成本效益外,使用锂离子先进电池和充电器的工业电气化还实现了物联网(IoT)连接和遥测。智能互联平台为智能系统铺平了道路,这些系统可以加速自动化,减少人工干预,并增强数据驱动的决策和分析能力。

物联网连接通过远程监控资产并在通过物联网网关从这些资产获取的数据的帮助下提供实时可见性来增强车队管理。物联网连接有助于车队经理提高资产利用率和运营效率,并延长资产的使用寿命,从而减少其运营的运营和资本支出。


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