Komatsu potřebu bagr

Specifika a limity elektrického pohonu manipulační techniky při nízkých teplotách

Elektrický pohon, napájený trakčními bateriemi, se v oblasti manipulační techniky těší vzrůstající oblibě. Jeho provoz  je bezemisní, tichý a ekonomický, což jsou parametry, na které se v dnešní době klade čím dál větší důraz a to zejména v oblastech se zvýšenými nároky na hygienu a ekologii. Takovými místy bývají velmi často i chladírenské a mrazírenské sklady, kde se technika neustále pohybuje v nízkých teplotách. O specifikách a zásadách používání a údržby bateriového pohonu v těchto místech jsme vedli rozhovor s Ing. Pavlem Fišerem, jednatelem společnosti fgFORTE s.r.o., která se specializuje na dodávky průmyslových akumulátorů.

Neustále se staví nová logistická centra, narůstá množství přepravovaného zboží a jsou potřeba další skladovací prostory. Umíte firmám poradit, jak zefektivnit manipulaci či skladové operace?

Domníváme se, že zvýšení efektivity manipulace, skladování a skladových operací spočívá zejména v optimalizaci logistických procesů, a že využití správné manipulační techniky je jen jednou z jejich klíčových součástí. Naše společnost se optimalizací logistických operací přímo nezabývá, nicméně díky účasti v řadě projektů víme, že pečlivá analýza, správné plánování, a případná simulace provozních podmínek, vede k zásadním úsporám nákladů a zvýšení vnitřní efektivity. Pokud chceme, jako výrobce průmyslových baterií, zmínit konkrétní tip, rozhodně bych doporučil uživatelům manipulační techniky zajímat se o nové technologie, jako jsou lithiové baterie. Jejich používání má významný provozní komfort a v delším časovém horizontu přináší významné úspory nákladů.

Velké množství skladů funguje jako chladírenské či mrazírenské provozy s nízkými teplotami. Doporučujete pro manipulační techniku v těchto místech nějaké specifické typy baterií?

V manipulační technice obecně se používají převážně olověné baterie, a to s tekutým elektrolytem (kyselina sírová), méně často gelové a ve výjimečných případech u menších strojů s technologií AGM.

V poslední době se stále častěji objevují i baterie lithiové. Ve všech případech se jedná o elektrochemické články nebo bloky, ze kterých je baterie sestavena. Využívají vratný proces, kdy při nabíjení dochází chemickou reakcí ke vzniku elektrické energie a při  provozu je proces opačný. Vše se dá popsat chemickou rovnicí jak pro nabíjení, tak i pro vybíjení.

Tak jako u všech chemických reakcí má na její průběh výrazný vliv teplota (zvyšováním teploty se reakce urychluje, snižováním zpomaluje). To má samozřejmě vliv i na množství akumulované elektrické energie v baterii.

Mezní hodnoty provozních teplot jsou vždy uvedeny v technických listech konkrétních baterií, ale obecně lze uvést teplotu od -10 do +45°C. V závislosti na okolní teplotě se samozřejmě mění i kapacita (výdrž) baterie při provozu a také záleží na tom, jaká je teplota vlastní baterie. Okolní teplota může být např. -10°C, ale vzhledem k tomu, že je vozík v provozu (baterie se odběrem proudu zahřívá), snese daleko nižší okolní teplotu. Problém by mohl nastat, pokud by byl vozík v těchto podmínkách delší dobu odstavený.

Na tuto otázku lze tedy odpovědět, že se speciální typy olověných baterií nepoužívají, protože teplotní omezení při nízkých teplotách jsou dány vlastnostmi elektrolytu (bodem tuhnutí). Tím je ve všech případech u olověných baterií kyselina sírová.

Během provozu v chladu tedy baterie nejsou bezprostředně ohroženy. Čeho se dále vyvarovat, aby se co nejlépe zachovaly jejich parametry?

Jak už bylo uvedeno, při provozu není nutné baterie vyhřívat, protože je velmi nepravděpodobné, aby jejich teplota poklesla k mínusovým hodnotám. Samozřejmě záleží na tom, jak intenzivně je používána. S tím souvisí i organizační záležitosti ohledně používání vozíků. Není vhodné, aby v době mimo provoz parkovaly v mrazivém prostření, když to není nutné. Tuto skutečnost je vhodné vysledovat a vyhodnotit, aby byly pro baterii vytvořeny co nejlepší podmínky. Pokud by se teplota baterie pohybovala v příliš nízkých hodnotách, mělo by to vliv na její kapacitu (výdrž). Všechny parametry baterií jsou v technických listech většinou uváděny pro teplotu 24 °C.

Jiná situace nastává v případech, kdy se baterie ve vozíku vyměňují (jedna je v provozu a druhá se souběžně nabíjí). Po nabití by baterie neměla být uložena v prostředí mimo uvedené teplotní limity. Pro úplnost dodávám, že teplotní limity (-10 až +45°C) jsou platné pro plně nabitou baterii. Pro vybitou baterii jsou tyto hodnoty mnohem nižší a při extrémním vybití (elektrolyt má malou hustotu) by mohlo dojít i k jejímu mechanickému poškození (zamrznutí elektrolytu a destrukce).

Závěrem je možné konstatovat, že pokud chceme z baterie získat co nejlepší parametry, je vhodné ji udržovat v ideálních teplotních poměrech (např. vyhřívat). Pro její provozuschopnost to však až na snížení kapacity (výdrže) s ohledem na výše uvedené situace není nutné.

Jaké zásady by měly být dodrženy při manipulaci a používání v chladírnách a mrazírnách, tedy místech, kde se velmi často pracuje s potravinami nebo léky?

Kromě teplotních podmínek uvedených výše sehrává stěžejní roli, tak jako v ostatních potravinářských provozech, hygiena a ekologie. Vzhledem k tomu, že se ve většině provozů používají baterie se zaplavenými elektrodami, kde je elektrolytem akumulátorová kyselina sírová, je nutné věnovat maximální pozornost tomuto riziku. Baterie jsou sice uloženy ve speciální zádržné vaně (nosiči), aby v případě úniku elektrolytu nedošlo k ekologické havárii, ale přesto je nutné celistvost nosiče kontrolovat a dodržovat pokyny pro údržbu uvedené v návodech k obsluze.

Obsluhami vozíků často dochází k porušování těchto pravidel, ať už neznalostí nebo liknavým přístupem.

Významnou součástí bezporuchového a bezpečného provozu je pravidelný servis specializovanou firmou, který se provádí zpravidla jednou za půl roku. Včasná diagnostika baterií v tomto náročném provozu dokáže významně prodloužit jejich životnost a bezpečný provoz.

Z oblasti olověných baterií splňují hygienické požadavky nejlépe baterie s elektrolytem ve formě gelu. Zde je mnohem menší riziko jeho úniku a nedochází ani k úniku výparů jako u ostatních olověných baterií. Proto se používají v prostorách se zvýšenými hygienickými požadavky.  Vzhledem ke zvýšeným pořizovacím nákladům se však ve většině případů tyto požadavky obcházejí.

Osvědčují se v prostředí s regulovanou teplotou více olověné nebo li-ion baterie?

Základní vlastnosti olověných baterií byly popsány výše. Obecně lze hodnotit jejich používání jako vyhovující, s ohledem na velmi výhodný poměr cena – výkon, ale také s řadou omezení, jako je hygiena, dlouhá doba nabíjení, životnost atd.

Mnohem větší komfort provozu poskytují lithiové baterie, kde je však často limitující jejich vyšší cena.

Za tuto cenu však zákazník získá cca 3x delší životnost v počtu nabíjecích cyklů, větší rozsah provozní teploty (cca -20 až +55°C), ekologický provoz, cca 5x kratší dobu nabíjení, možnost „příležitostného“ nabíjení, pro nabíjení není nutná nabíjecí stanice s odvětráváním, atd.

Lze konstatovat, že lithiové baterie mají v těchto provozech méně omezení a jsou v mnoha směrech vhodnější.

Odlišuje se u těchto dvou typů baterie nějakým zásadním způsobem i nabíjení?

Pro nabíjení baterií platí obecná pravidla uvedená v návodech k obsluze. Specifika vyplývají z nízkých okolních teplot prostředí, a to platí pro všechny typy baterií. Jak již bylo uvedeno, většinou jsou parametry baterií uváděny pro teplotu cca 24°C. Pokud je teplota nižší nebo vyšší, je potřebné nabíječ nastavit s příslušnou teplotní kompenzací, aby byla baterie řádně nabita. Zpravidla se jedná o kompenzaci 3mV/1°C. 

Nabíjení olověných baterií probíhá podle nabíjecí křivky, kdy dochází ke změně nabíjecího proudu v závislosti na zvyšování napětí baterie. Zásadní je, aby baterie nebyla odpojena od nabíječe dříve, než bude plně nabitá. Platí, že musí proběhnout celý nabíjecí cyklus. V opačném případě dochází k zasulfátování baterie, nevratnému snížení kapacity a životnosti. Vzhledem k uvolňování plynu při nabíjení je nutné mít nabíjecí místnost s odvětráváním.

U lithiových baterií tato nutnost odpadá. Teplotní omezení zůstávají v platnosti, i když mezní hodnoty jsou o něco větší (viz. výše). Pro získání co nejlepších parametrů je však žádoucí vytvořit co nejlepší teplotní podmínky.

Můžete na závěr krátce shrnout, jaký sortiment produktů a služeb v této oblasti nabízíte?

Firma fgFORTE může v případě požadavku poskytnout široký sortiment olověných i lithiových baterií. Je schopna vyrobit baterie podle typu manipulační techniky, výkresu nebo na míru. Zároveň dodat vhodný nabíječ s odpovídajícím nastavením. Dále firma zajišťuje diagnostiku, servis a opravy baterií.

Děkujeme za rozhovor Radek Sobotka

Kontakt:

fgFORTE s.r.o.

Bílanská 4085/75

767 01 Kroměříž

tel.: +420 571 891 141

e-mail: info@fg-forte.cz

www.fg-forte.cz