Z nową energią w przyszłość

Transkrypt

1 World Class Charging Systems E x c e l l e n t T e c h n o l o g y, E f f i c i e n c y a n d Q u a l i t y Z nową energią w przyszłość Baterie litowo-jonowe dla logistyki wewnętrznej

2 LIONIC obniża koszty całkowite (TCO) twojej floty wózków widłowych LIONIC bateria kwasowa koszt zakupu (koszty inwestycyjne) koszty eksploatacyjne Rys.1: Porównanie kosztów baterii kwasowych 375 Ah vs system LIONIC 240 Ah na bazie pracy 2-wu zmianowej w okresie 5 lat. (Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne) LIONIC wysokosprawny system magazynowania energii dla logistyki wewnętrznej szybkie ładowanie doładowania bezobsługowa, nie wymaga dolewania wody niższe koszty eksploatacji długa żywotność > 3000 cykli niezawodna 2 Rys.2: System zasobnika energii LIONIC 24 V / 6 kwh (240 Ah) Więcej energii i niższe koszty dzięki doładowaniom Zwiększenie wykorzystania zasobów, poprawa efektywności kosztowej Nie potrzeba drugiej baterii Doładowywanie w każdym momencie (37,5 % naładowania w 0,5 h przy I L = 0,75 C) 100 % naładowania w 2,0 h przy I L = 0,5 C Systemy magazynowania energii LIONIC umożliwiają szybkie ładowanie co może być również bardzo efektywnie wykorzystane przy doładowaniach. Ładowanie odbywa się ze stałym prądem. W trakcie 2 zmianowej pracy w trakcie występujacych przerw (na zmianę 1x15 min i 1x30 min) mozna wykonać doładowania, dzięki czemu nie potrzebujemy dodatkowej baterii na wymianę. Rys.3 przedstawia przykładowy rozkład pojemności systemu energii LIONIC 24 V / 9 kwh (360 Ah) w ciągu 2 zmianowej pracy z doładowaniami. [%] pojemność zmiana 2. zmiana czas Rys.3: Wykorzystanie pojemności przez system magazynowania energii LIONIC 24 V / 9 kwh (360 Ah) w ciągu 2 zmianowej pracy z doładowaniami [h] 3

3 LIONIC systemy energii posiadają do 30 % wyższą sprawność energetyczną 100 % 92 % 70 % energia sieciowa prostownik bateria Pb 64 % dostępna energia 100 % 92 % 93 % energia sieciowa prostownik bateria Li 85,5% dostępna energia Rys.4: Porównanie dostępnej energii z baterii kwasowej i baterii litowo-jonowej LIONIC niewielkie zużycie energii, mniej emisji CO2 Zalety ekonomiczne i ekologiczne: zmniejszone koszty energii wyższa sprawność brak emisji gazów niskie samorozładowanie odzysk energii z rekuperacji tryb Stand-by przyjazna dla środowiska odzysk poprzez recykling Rys.5: LIONIC system zasobnika energii 24 V / 6 kwh (240 Ah) LIONIC Wysoka efektywność energetyczna oszczędza twoje pieniądze i środowisko naturalne Rysunek 4 obrazuje, że elektrochemiczna konwersja energii w baterii kwasowej odbywa się ze sprawnością nie większą niż 70 %. Straty spowodowane są przez współczynnik ładowania, duże wahania napięcia pomiedzy ładowaniem i rozładowaniem oraz podwyższony poziom temperatury w baterii w procesie ładowania/rozładowania. Ze 100 % energii pobranej z sieci do ładowania baterii kwasowej tylko 64 % stanowi energię dostępną do wykorzystania. Przy wykorzystaniu systemów magazynowania energii LIONIC zamiast baterii kwasowych energia dostępna dla wózka wzrasta do 85,5 % ponieważ sprawność systemów energii LIONIC wynosi ok. 93 %, czyli znacznie więcej niz baterii kwasowej. Wysoka wydajność jest efektem ładowania praktycznie bez strat i przy zmniejszonych wahaniach napięcia oraz niższym wzroście temperatury podczas ładowania i rozładowania. Powoduje to znacznie wyższą efektywność energetyczną w systemach energii LIONIC. [kwh] zużycie energii [t] CO2-emisja Rys.6: Roczne zużycie energii i emisja CO 2 podczas ładowania baterii trakcyjnych - baterie kwasowe (Pb) / baterie litowo-jonowe (Li) W porównaniu do akumulatrów kwasowo-ołowiowych, każde ładowanie wymaga 30 % mniej energii elektrycznej. Tak więc dzięki wlaściwościom baterii litowo-jonowych spadają koszty energii elektrycznej jak również obniża sie emisja CO

4 Baterie litowe vs. kwasowe oszczędność kosztów eksploatacyjnych system magazynowania energii LIONIC 24 V / 6 kwh (240 Ah) [ ] Porównanie kosztów eksploatacji jako funkcja czasu pracy w porównaniu do baterii kwasowej 24 V Ah (praca 2 zmianowa) rożnica kosztów oszczędność kosztów eksploatacyjnych przez system energii LIONIC wyższy koszt nabycia systemu LIONIC czas pracy Rys.7: Już nawet w 2 lata można skompensować wyższy koszt nabycia systemu energii LIONIC dzięki niższym kosztom eksploatacyjnym [lata] LIONIC Efektywny system magazynowania energii dzięki któremu zyskujesz ok. 30 % niższe koszty energii ok. 75 % mniejsze koszty przeglądów ok. 60 % niższe koszty obsługi baterii Rys.8: LIONIC system zasilania 24 V / 6 kwh (240 Ah), zainstalowany w konwencjonalnej skrzyni akumulatorowej z dociążeniem Na wykresach (rys. 7 i 9) pokazano dużą różnicę w kosztach utrzymania i obsługi akumulatora ołowiowego oraz baterii litowych. Podstawą porównania kosztów, jest 2-zmianowa praca z dwóch baterii akumulatorów kwasowo-ołowiowych w porównaniu z jedną baterią litową. Baterie kwasowo-ołowiowe wymagaja 1x tygodniowo przeglądu z uzupełnianiem wody podczas gdy systemy energii LIONIC wymagają przeprowadzenia inspekcji 1x rocznie. Przy pracy 2 zmianowej baterii kwasowej powstają dodatkowe koszty wymiany baterii. (7 wymian baterii/tydzień) Przy systemie energii LIONIC występują krótkie doładowania i brak jest kosztów wymiany baterii. (patrz również rys.3, strona 3) [ ] Koszty (utrzymanie / woda / inspekcja) Koszty (obsługa baterii / wymiana) Rys.9: bateria kwasowa (Pb) vs. system energii LIONIC (Li) Porównanie rocznych kosztów dla: A) Przeglądy i woda lub inspekcja (przy pracy 2 zmianowej) B) Obsługa baterii / wymiana baterii lub doładowanie (przy pracy 2 zmianowej) [ ] 6 7

5 LIONIC niezawodne i bez emisji gazów idealne dla przemysłu spożywczego i pracy w chłodniach LIONIC system magazynowania energii brak kosztów inwestycji w centralną akumulatorownię Ładowanie w miejscu pracy brak centralnej akumulatorowni nie wymagany sprzęt do wymiany baterii możliwość wyeliminowania systemów wentylacyjnych brak centralnego uzupełniania wody krótsza droga do stanowiska ładowania Ładowanie systemów magazynowania energii LIONIC może odbywać się w zdecentralizowanych miejscach ładowania. Ponieważ podczas ładowania bateria litowa nie wydziela gazów i nie posiada płynnego elektrolitu to z zastrzeżeniem przepisów szczególnych dla centralnych stacji ładowania baterii (np. PN-EN , ulotka ZVEI) nie jest wymagana akumulatorownia dla systemów magazynowania energii LIONIC. Inwestycje na tworzenie nowych stacji ładowania są znacznie niższe, ponieważ nie ma specjalnych wymagań wentylacyjnych, lub wymogu posadzki kwasoodpornej. Dzięki skróceniu tras dojazdowych do stanowisk ładowania można lepiej wykorzystać czas pracy. Rys.10: W przyszłości można będzie zrezygnować z budowy kosztownych akumulatorowni i systemów wentylacji oraz wymiany baterii 8 9

6 E/PzS - baterie kwasowe vs. LiFePO 4 - baterie litowo-jonowe baterie kwasowe właściwości baterie litowo-jonowe [V/ogn] napięcie na ogniwo 78,5 Ah, 0,1 C (10-godz.) 70,0 Ah, 0,2 C (5-godz.) 61,5 Ah, 0,3 C (3-godz.) 56,0 Ah, 0,5 C (2-godz.) 46,2 Ah, 1 C (1-godz.) [V/ogn] napięcie na ogniwo 0,2 C (5-godz.) 0,5 C (2-godz.) 1 C (1-godz.) 1,5 C (0,67-godz.) 40 Wh/kg gęstość energii Wh/kg do 70 % sprawność ładowania [%] do 95 % 1200 cykli cykl ładowania/rozładowania > 3000 cykli wykorzystana pojemność [%] Rys.12: charakterystyki rozładowania ogniwa kwasowego E/PzS (70Ah) jako funkcja wykorzystanej pojemności wykorzystana pojemność [%] Rys.14: charakterystyki rozładowania ogniwa litowo-jonowego (LiFePO 4) jako funkcja wykorzystanej pojemności w czasie ładowania gazowanie z utratą wody emisja bez emisji (całkowicie niegazujące) [Wh] [V/ogn] napięcie ładowania [A] wymagana ładowanie: 50 % w ok. 3 h, 90 % w ok. 6-7 h negatywny wpływ na żywotność obsługa szybkie ładowanie doładowania nie wymagana ładowanie: 90 % w ok. 1,5-2 h brak wpływu na żywotność dostępna energia A = LiFePO4 150 Ah B = bateria kwasowa 240 Ah (20-godz.) napięcie na ogniwo prąd ładowania prąd ładowania prąd rozładowania [A] czas ładowania [h] Rys.11: Porównanie właściwości fizycznych i specyficznych dla systemu Rys.13: Energia użytkowa w zależności od wzrostu prądu rozładowania Rys.15: Napięcie ładowania w funkcji czasu ładowania, prąd ładowania 0,5 C Porównanie najważniejszych właściwości baterii kwasowych i litowo-jonowych Dostępna energia użytkowa baterii trakcyjnych kwasowych i litowo-jonowych Z punktu widzenia użytkownika wózków widłowych z napędem elektrycznym baterie kwasowe wykorzystywane do napędu mają kilka poważnych wad, jednak przy obecnym stanie wiedzy nie jest możliwe ich całkowite wyeliminowanie nawet w przyszłości. Znaczącą poprawę można uzyskać dzięki właściwościom baterii litowo-jonowych, np. wyższa sprawność energetyczna (mniejsze koszty eksploatacji), bardzo krótkie czasy ładowania, (efektywne doładowania), bezobsługowe, wolne od emisji gazów, mniejsza waga i wymiary, a także dłuższa żywotność. (patrz tabela Rys.11) Od jakiegoś czasu w różnych dziedzinach logistyki wewnętrznej stosuje sie baterie napędowe litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4). Obecne wyniki wskazują na żywotność ponad 3000 pełnych cykli ładowania i rozładowania. To jest conajmniej 2,5 raza dłużej niż średnia żywotność baterii kwasowych E/PzS. Jako jeden z pionierów nowych systemów energetycznych firma BENNING oferuje obecnie serię baterii LIONIC z pojemnościami 120 Ah, 240 Ah, 360 Ah i 480 Ah dla zastąpienia istniejących baterii kwasowo-ołowiowych E/PzS dla wózków 24V. Wartość dostępnej energii baterii trakcyjnej jest iloczynem pojemności znamionowej (Ah) i napięcia znamionowego (V). Tak więc w pełni naładowana bateria kwasowa 24 V o pojemności 375 Ah (5godz.) posiada energię 24 V x 375 Ah = 9,0 kwh. Akumulator litowo-jonowy 24 V Ah, składa się z 2 x 8 ogniw, każde o napięciu 3.2 V na ogniwo i ma napięcie znamionowe 25,6 V, a tym samym energię 6,1 kwh. Na przykładzie krzywych rozładowania baterii kwasowych E/PzS (patrz Rys.12) mozna zobaczyć gwałtowny spadek wartości napięcia podczas wyładowania, który wzmaga się jeszcze wraz ze wzrostem prądu rozładowania. Natomiast napięcia rozładowania baterii litowo-jonowej do prądu 1-godz. są bardzo stałe, tak że prawie 100 % początkowej energii jest dostępne w ciągu całego cyklu rozładowania. (patrz Rys.14) Ze względu na bardzo wysoką stabilność napięcia baterii litowo-jonowej można dobrać mniejszą o około 35 % baterię LIONIC niż bateria kwasowa do tej samej aplikacji. Można zastąpić baterię kwasową 250 Ah baterią litowo-jonową 150 Ah. (patrz Rys.13) Rys. 15 pokazuje przebieg napięcia ładowania oraz prąd ładowania ogniw litowo-jonowych z prądem ładowania 0,5 C. Z tym prądem ładowania, czas ładowania do 100 % systemu zasobnika energetycznego LIONIC wynosi 2 h. Dane doświadczalne uzyskane na bazie ponad godzin pracy są bardzo pozytywne i potwierdzają znacznie lepsze w porównaniu do baterii kwasowych właściwości baterii litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4). Te systemy energetyczne są bardzo wytrzymałe i charakteryzują się bardzo długą żywotnością. Po określeniu czasu potrzebnego dla profilu obciążenia wózka pojemność nominalna (Ah) baterii trakcyjnej E/PzS musi zapewnić energię do rozładowania kompensując spadki napięcia poprzez wybór baterii o większej pojemności która zapewni odpowiednią energię we wszystkich punktach charakterystyki obciążenia

7 Systemy energii LIONIC osiągają 2,5 do 3 razy dłuższą żywotność cykliczną Systemy ładowania BELATRON Li+ zapewniają najszybsze ładowanie baterii trakcyjnych Rys.16: Zewnętrzny wskaźnik statusu i stanu naładowania Dane techniczne Rys.17: 24 V systemy energii LIONIC o różnych pojemnościach Dane techniczne Rys.19: Obudowa WT 120 Obudowa WT 60 Typ 24 V/3 kwh 24 V/6 kwh 24 V/6 kwh długa 24 V/9 kwh 24 V/12 kwh Energia [kwh] 3,1 6,1 6,1 9,2 12,3 Pojemność [Ah] Czas ładowania [h] 1, (<2)* 4 (2)* Prąd ładowania [A] (200)* 120 (240)* Temperatura pracy [ C] -20 do +60 (rozładowanie) / 0 do +50 (ładowanie) Temp. składowania [ C] -20 do +35 (6 miesięcy) / -40 do +45 (1 miesiąc) Wymiary Wys. x Szer. x Głęb. [mm] 455 x 608 x x 608 x x 772 x x 608 x x 776 x 314 Waga (+/- 5 %) [kg] Stopień ochrony IP54 / IP67** * Opcja prąd ładowania plus ** Opcjonalnie System magazynowania energii LIONIC Systemy magazynowania energii LIONIC firmy BENNING składają się z 8 połączonych szeregowo ogniw litowo-żelazowofosfatowych (LiFePO4) i są dostarczane w pojemnościach 120 Ah, 240 Ah, 360 Ah i 480 Ah. Systemy magazynowania energii LIONIC są dostępne dla większości 24 V wózków widłowych. Baterie LIONIC są o 50 % lżejsze i o 30 % mniejsze od porównywalnych baterii kwasowo-ołowiowych. Każdy system zasilania 24 V jest zabudowany wraz z systemem zarządzania baterią (BMS) w metalowej skrzyni, która może być zainstalowana w standardowej skrzyni bateryjnej. Battery Management System (BMS) zapewnia, że graniczne napięcia i temperatury są kontrolowane podczas cyklu ładowania i rozładowania. Ponadto poszczególne ogniwa są monitorowane i wyrównywane są potencjalne odchylenia napięć. Rys.18: Wskaźnik akumulatora LIONIC Energy Systems Napięcie wyjściowe 24 V Prąd nominalny [A] Napięcie nominalne [V] 1 x x x x x 400 Prąd sieciowy [A] 11,2 14 6,7 9,8 13,4 Wymiary Wys. x Szer. x Głęb. [mm] 405 x 564 x x 564 x x 564 x x 564 x x 564 x 318 Waga [kg] Obudowa WT 60 WT 60 WT 60 WT 60 WT 60 Prostownik BELATRON Li+ Wysokosprawny prostownik BELATRON Li+ ze sprawnością na poziomie 92 % został opracowany specjalnie do ładowania systemów energetycznych LIONIC. Proces ładowania odbywa się z charakterystyką IU i jest kontrolowany i sterowany przez wbudowany Batterie-Management-System (BMS). W porównaniu do ładowania baterii kwasowej E/PzS za pomocą prostownika HF, zużycie energii do ładowania baterii litowo-jonowej LIONIC jest o ok. 30 % mniejsze. 30 % mniejsze zużycie energii elektrycznej oznacza 30 % mniejsze koszty energii i 30 % mniejszą emisję CO

8 LIONIC system energii łatwa integracja w twoich wózkach widłowych Ułatwione doładowania dzięki gniazdu ładowania dostępnemu z zewnątrz Opcje Typ 24 V/3 kwh 24 V/6 kwh 24 V/6 kwh długa 24 V/9 kwh 24 V/12 kwh Ułatwione doładowania (2 gniazda zasilania, itp.) opcja opcja opcja opcja opcja Prąd ładowania plus 200 A (< 2 h) 240 A (2 h) = nie dostępne Rysunek 22: Złącze dostępne z zewnątrz umożliwia szybkie doładowania baterii bez podnoszenia pokrywy. (Opcjonalnie) LIONIC oprogramowanie do monitoringu odczyt danych do laptopa poprzez złącze podczerwieni aktualne dane pomiarowe pomiary historyczne Rys.23: Przegląd systemu Rys.20: Dociążenie skrzyni bateryjnej poprzez dołożenie metalowych płyt Rys.21: Mozliwość instalacji systemów energii LIONIC w tradycyjnych skrzyniach bateryjnych. Rys.24: Przegląd doładowań Wysoka dostępność wózkow widłowych napędzanych elektrycznie jest dzisiaj niezbędna do zapewnienia bezpiecznej i sprawnej pracy. Kontrola parametrów ładowania i rozładowania baterii trakcyjnych podobnie jak kontrola temperatury są ważnymi środkami do uzyskania maksymalnego czasu pracy w każdych warunkach

9 Przedstawicielstwa BENNING na świecie: ISO 9001 ISO ISO SCC P Energy Efficiency Natural Resources CO2 Austria Benning GmbH Elektrotechnik und Elektronik Eduard-Klinger-Str ST. ANDRÄ-WÖRDERN Tel.: +43 (0) / Fax: +43 (0) / info@benning.at Hiszpania Benning Conversión de Energía S.A. C/Pico de Santa Catalina 2 Pol. Ind. Los Linares HUMANES, MADRID Tel.: / Fax: / benning@benning.es Szwajcaria Benning Power Electronics GmbH Industriestrasse DIETLIKON Tel.: +41 (0) 44 / Fax: +41 (0) 44 / info@benning.ch Azja Pd-Wsch Benning Power Electronics Pte Ltd 85, Defu Lane 10 #05-00 SINGAPORE Tel.: +65 / Fax: +65 / sales@benning.com.sg Holandia Benning NL branch of Benning Vertriebsges. mbh Peppelkade AK HOUTEN Tel.: +31 (0) 30 / Fax: +31 (0) 30 / info@benning.nl Szwecja Benning Sweden AB Box 990, Hovslagarev. 3B SOLLENTUNA Tel.: +46 (0) 8/ Fax: +46 (0) 8/ power@benning.se Belgia Benning Belgium branch of Benning Vertriebsges. mbh Essenestraat TERNAT Tel.: +32 (0) 2/ Fax: +32 (0) 2/ info@benning.be Białoruś IOOO BENNING ul. Belorusskaya, BREST Tel.: / Fax: / info@benning.by Chiny Benning Power Electronics (Beijing) Co., Ltd. No. 6 Guangyuan Dongjie Tongzhou Industrial Development Zone BEIJING Tel.: +86 (0) 10 / Fax: +86 (0) 10 / info@benning.cn Chorwacja Benning Zagreb d.o.o. Trnjanska ZAGREB Tel.: +385 (0) 1/ Fax: +385 (0) 1/ info@benning.hr Czechy Benning CR, s.r.o. Zahradní ul KOSMONOSY Tel.: +420 / Fax: +420 / odbyt@benning.cz Francja Benning conversion d énergie 43, avenue Winston Churchill B.P LOUVIERS CEDEX Tel.: +33 (0) / Fax: +33 (0) / info@benning.fr Niemcy Benning Elektrotechnik und Elektronik GmbH & Co. KG Zakład I: Münsterstr Zakład II: Robert-Bosch-Str BOCHOLT Tel.: +49 (0) / 93-0 Fax: +49 (0) / info@benning.de Polska Benning Power Electronics Sp. z o.o. ul. Korczunkowa GŁOSKÓW Tel.: +48 (0) 22 / Fax: +48 (0) 22 / biuro@benning.biz Rosja OOO Benning Power Electronics Domodedovo town, microdistrict Severny, "Benning" estate, bldg MOSCOW REGION Tel.: / Fax: / benning@benning.ru Serbia Benning Power Electronics doo Kornelija Stankovića BEOGRAD Tel.: +381 (0) 11 / Fax: +381 (0) 11 / info@benning.co.rs Słowacja Benning Slovensko, s.r.o. Kukuričná BRATISLAVA Tel.: +421 (0) 2/ Fax: +421 (0) 2/ benning@benning.sk Stany Zjednoczone Benning Power Electronics, Inc Presidential Drive RICHARDSON, TEXAS Tel.: / Fax: / sales@benning.us Turcja Benning GmbH Turkey Liaison Office 19 Mayıs Mah. Kürkçü Sokak No:16/A Kozyatağı Kadıköy / ISTANBUL Tel.: +90 (0) 2 16 / Fax: +90 (0) 2 16 / info@benning.com.tr Ukraina Benning Power Electronics 3 Sim'yi Sosninykh str KYIV Tel.: +380 (0) 44 / Fax: +380 (0) 44 / info@benning.ua Węgry Benning Kft. Power Electronics Rákóczi út LÁBATLAN Tel.: +36 (0) 33 / Fax: +36 (0) 33 / benning@benning.hu Wielka Brytania Benning Power Electronics (UK) Ltd. Oakley House, Hogwood Lane Finchampstead BERKSHIRE RG 40 4QW Tel.: +44 (0) 1 18 / Fax: +44 (0) 1 18 / info@benninguk.com Włochy Benning Conversione di Energia S.r.L Via 2 Giugno 1946, 8/B CASALECCHIO DI RENO (BO) Tel.: / Fax: / info@benningitalia.com PL 11/2015 paus Design & Medien, Bocholt Zastrzega się możliwość wprowadzania zmian technicznych. Wydrukowano na papierze wybielanym bez użycia chloru.