Токсично для бизнеса: почему пора отказаться от свинцово-кислотных аккумуляторов на спецтехнике?

Скорость погрузочно-разгрузочных работ на складе является одним из ключевых конкурентных преимуществ для любой логистической компании. Оптимизация этих процессов неминуемо упирается в энергоёмкость и качество аккумуляторов грузоподьёмной техники. Многие всё ещё пользуется классикой - свинцово-кислотными аккумуляторами. Мы же в этой статье расскажем, почему такие аккумуляторы - прошлый век, покажем, как вы теряете из-за них деньги и дадим ценный лайфхак, как пользоваться дорогими литий-ионными аккумуляторами… не покупая их!

Начнём, с того, что свинцово-кислотные аккумуляторы - даже не прошлый век. Эта технология была запатентована в 1859 году. У такого «возрастного» изобретения есть целый ряд неизбежных минусов. Давайте бегло взглянем на них:

Электролитом в свинцово-кислотных батареях является раствор серной кислоты. Отсюда неприятный запах, выделение газа при зарядке, что является взрывоопасным фактором. Из-за этого нужно предусматривать дополнительное помещение - зарядную комнату;

Длительное время зарядки. Чтобы зарядить такую батарею иногда требуется не меньше восьми часов

Во многих грузовых тележках аккумулятор не быстросъемный - крепится на болтах и чтобы его поменять требуется 30-40 минут. В результате приходится покупать не только подменные аккумуляторы на время заряда, но и зачастую подменную технику!

Нужно на каждую единицу техники иметь по несколько комплектов батарей. Весит каждый комплект очень много - от нескольких сотен килограммов - до тонны, и приходится предусматривать дополнительное оборудование для их транспортировки и установки.
Несоблюдение полных циклов заряда-разряда, недосмотр за плотностью электролита, нарушение условий хранения и температурного режима - всё это существенно сокращает срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов;
И, наконец, не высокий КПД. Свинцово-кислотные аккумуляторы теряют 20% энергии от потраченной на их зарядку. Сколько это в деньгах? Расскажем чуть позже.

Конечно, нельзя сказать, что технология свинцово-кислотных аккумуляторов никак не изменилась с XIX века. Их производители пытались внести некоторые новшества, как-то усовершенствовать. Поэтому на рынке есть, например, гелевые батареи и другие подвиды. На самом деле все они также выделяют газы, о чём прямо говорится в руководстве по эксплуатации - но в меньшем количестве, ведь электролит в них - всё тот же раствор серной кислоты, просто в связанном состоянии. А гелевые батареи для электропогрузочной техники - крайне неэффективны. Они заряжаются до 14 часов, и для многосменной работы использовать их не представляется возможным. Кроме того, они очень плохо работают при низких температурах.

Почему же, если у свинцово-кислотных аккумуляторов столько минусов, их всё ещё предпочитают современным, более совершенным литий-ионным батареям? Есть несколько ответов на этот вопрос, но базовый ответ - свинцово-кислотные аккумуляторы «дешевле».

Действительно кислотные батареи дешевле?

Конечно, ценник свинцово-кислотных аккумуляторов существенно ниже, чем у более современных технологий, например, литий-ионных аккумуляторов. Но действительно ли они обходятся бизнесу на порядок дешевле?

Выше мы уже говорили о том, что свинцово-кислотные батареи теряют 20% заряда (эта энергия превращается в тепло). Возьмём для подсчётов кислотную батареей 48 В 750 А⋅ч. Такая батарея за один цикл с учётом глубины разряда 80% отдает 48*750*80%/1000 = 28,8 кВт. Заявленный срок службы составляет 5 лет при условии одного цикла в день. Если в году 250 рабочих дней, то таким образом мы получаем 36 000 кВт впустую потраченной энергии. Для примера в Москве киловатт-час стоит порядка 7 рублей (кроме ночного тарифа). А это значит, что на каждой свинцово-кислотной батарее бизнес теряет порядка 250 тысяч рублей.

Технология ускоренного и промежуточного заряда даёт возможность заряжать литий-ионные аккумуляторы во время коротких перерывов. За десять минут можно пополнить заряд батареи на 10-20%, а за обеденный перерыв до 60-80%. Полное время заряда такого аккумулятора составляет всего два часа - то есть, в 5-10 раз быстрее кислотного! Сколько бизнес теряет на простое погрузочной техники, на сорокаминутных перерывах для смены аккумуляторных батарей?

А вот ещё кое-какие цифры. Начнём с того, что ресурс кислотной батареи в несколько раз меньше литейной.

Срок службы свинцово-кислотной батареи составляет порядка 1200 циклов заряда-разряда. Максимальная глубина разряда допускается не более 60%. То есть батарея с номинальной ёмкостью 100 А⋅ч, даёт 60. Посчитаем: 100 А⋅ч х 60% х 1200 = 72 000 А⋅ч - это то, сколько энергии вы получаете за весь срок эксплуатации кислотного аккумулятора.

Сравним с литий-ионной батареей с глубиной разряда 80%. Она рассчитана на 5000 циклов, а, следовательно из расчёта 100 А⋅ч х 80% х 5000 выходит, что с неё можно «снять» за весь срок службы 400 000 А⋅ч. Существенная разница, не правда ли?

В чем минус литий-ионных аккумуляторов?

Вокруг литиевых аккумуляторов есть множество мифов: что они взрываются, воспламеняются, боятся частичного разряда (эффект памяти) и мороза, рассчитаны на малое количество циклов. Но все это устаревшая информация - всех этих проблем удалось избежать с помощью новых технологий, новых типов безопасных ячеек и подогрева.

Лучшее доказательство этого - их широкое коммерческое использование. В подавляющем большинстве портативной техники, в большинстве частных электромобилей используется именно литий-ионные накопители. Прогнозы по развитию этой сферы таковы, что в ближайшие десять лет, потребность рынка вырастет минимум вдвое.

Кроме того, аккумуляторы в телефонах далеко не то же самое, что тяговые литий-ионные батареи в спецтехнике. Тяговые аккумуляторы отличает не только высокая эффективность и безопасная «химия», но и блок управления (BMS). Он защищает ячейки батареи от перезаряда и глубокого разряда. Если блок управления по какой-то причине не справится со своей задачей, то у каждый ячейки на этот случай или на случай короткого замыкания есть предохранительный клапан, который сбросит внутреннее давление, чтобы не произошло взрыва батареи.

Тем не менее рынок спецтехники в этом плане остается консервативным — по-прежнему многие предпочитают использовать устаревшие технологии. И главная причина — высокие первичные затраты на покупку литий-ионных аккумуляторов, которая может достигать 2,5 млн рублей.

Поэтому владельцы складской техники предпочитают работать на привычных кислотных батареях, ожидая, что со временем конъюнктура рынка изменится, технология литий-ионных батарей подешевеет и станет более доступной. Но действительно ли надо терять деньги в ожидании светлого завтра?

Как использовать литий-ионный аккумуляторы, не покупая их?

Мы живём в прекрасное время, когда всё, что нужно можно с помощью специальных сервисов взять в аренду - технику, инструменты, машину, жильё. Шэринг пришёл и на рынок литий-ионных аккумуляторов для складской техники. Теперь, чтобы пользоваться такими аккумуляторами, их вовсе не обязательно покупать - можно просто взять в аренду.

Насколько этого выгодно? Посмотрим предложение компании «Li-Sharing».

Согласно подсчётам, которые приведены на сайте этой компании, покупка литиевого аккумулятора с зарядным устройством, его сервисное обслуживание в течение трёх лет обойдутся в 3 миллиона 350 тысяч рублей. Тогда как аренда литиевого аккумулятора за тот же срок будет стоить 2 миллиона 180 тысяч рублей. То есть, экономия для бизнеса составит в таком случае более миллиона рублей на одном аккумуляторе.

Учитывая, что спецтехника не унифицирована, то компания проектирует литиевые аккумуляторы под вес, размер и вольтаж заказчика.

Формат аренды предполагает, что у пользователя не должно возникать головной боли с обслуживанием. У компании развёрнутая сервисная система партнёров и большой склад основных запасных частей. Поэтому обслуживание и ремонт аккумуляторов производится в короткие сроки — до 3 рабочих дней.

Аренда на этом рынке пока не уложилась в головах — это факт. Тем не менее, если отбросить привычки, то с рациональной точки зрения это намного выгоднее. Тем более, если сравнивать аренду литиевых аккумуляторов с покупкой кислотных. Самое время отказаться от того, что было изобретено в XIX веке, в пользу более современных и экономных решений.