બેટરી ચાર્જ ટાઈમ કેલ્ક્યુલેટર: સંપૂર્ણ ચાર્જ કેટલો સમય
હું પાછલા બારણેથી આ ઈન્ડસ્ટ્રીમાં આવ્યો છું. વેરહાઉસ માટે પેનલ અપગ્રેડ કરતા ઇલેક્ટ્રિકલ કોન્ટ્રાક્ટર તરીકે શરૂઆત કરી, બેટરીના પ્રશ્નો પૂછતા રહ્યા જેનો હું જવાબ આપી શક્યો ન હતો, આખરે વાયરિંગ કરતાં પાવર સિસ્ટમ્સ પર વધુ સમય પસાર કર્યો. તે 2016 હતું. આઠ વર્ષ પછી મેં મધ્યપશ્ચિમ અને દક્ષિણપૂર્વમાં કદાચ 400 ફોર્કલિફ્ટ બેટરી ઇન્સ્ટોલેશનને સ્પર્શ કર્યો, મોટાભાગે લીડ-એસિડમાંથી લિથિયમમાં રૂપાંતરણ.
ચાર્જ સમયનો પ્રશ્ન લગભગ દરેક વેચાણ કૉલમાં આવે છે. ફ્લીટ મેનેજરોને નંબર જોઈએ છે. "ક્યાં સુધી ચાર્જ કરવું?" સરળ પ્રશ્ન, જટિલ જવાબ. દરેક જણ ઑનલાઇન જે ઝડપી ફોર્મ્યુલાનો ઉપયોગ કરે છે તે તમને બૉલપાર્કમાં મળશે, પરંતુ મેં તે જ ફોર્મ્યુલાને ઇન્ડિયાનાપોલિસમાં કોલ્ડ સ્ટોરેજ સુવિધામાં $340,000ની ભૂલનું કારણ જોયું છે. તેઓએ સૈદ્ધાંતિક સંખ્યાઓના આધારે તેમના ચાર્જિંગ ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરનું કદ બનાવ્યું, પછી શોધ્યું કે તેમનો વાસ્તવિક ચાર્જ સમય 40% લાંબો ચાલે છે કારણ કે તેમના ફ્રીઝર સ્ટેજીંગ એરિયામાં 2 ડિગ્રી આસપાસના તાપમાન માટે કોઈએ જવાબદાર નથી. ઈલેક્ટ્રીકલ અપગ્રેડેશન માટે બજેટની મંજૂરી મેળવવામાં આઠ મહિના લાગ્યા હતા જે તેમણે શરૂઆતથી જ કરવા જોઈતા હતા.
તેથી ચાર્જ સમયની ગણતરી માટે વાસ્તવમાં શું મહત્વનું છે અને વધુ અગત્યનું, તમારા પ્રાપ્તિ નિર્ણય માટે સંખ્યાઓનો અર્થ શું છે તે વિશે મને ચાલવા દો.
ફોર્મ્યુલા અને શા માટે તેઓ તમારી સાથે જૂઠું બોલે છે
મૂળભૂત ગણતરી દરેક જગ્યાએ ઓનલાઇન છે:
ચાર્જિંગ સમય=બેટરી ક્ષમતા (Ah) ÷ ચાર્જિંગ વર્તમાન (A)
20A ચાર્જર સાથે 200Ah બેટરી 10 કલાક લે છે. થઈ ગયું.
સિવાય કે તે તે રીતે કામ કરતું નથી. તે ફોર્મ્યુલા 100% ચાર્જિંગ કાર્યક્ષમતા ધારે છે, જે અસ્તિત્વમાં નથી. દરેક બેટરી રસાયણશાસ્ત્ર ચાર્જિંગ દરમિયાન ઊર્જા ગુમાવે છે. LiFePO4 સેલ ગુણવત્તા અને તાપમાનના આધારે 95% થી 98% ચાલે છે. મેં CATL 280Ah કોષોનું પરીક્ષણ કર્યું છે જે ઓરડાના તાપમાને 97.8% હિટ કરે છે, પરંતુ ગયા વર્ષે ટાયર-3 સપ્લાયરના બજેટ કોષોની બેચ સમાન પરિસ્થિતિઓમાં માત્ર 93.2% નું સંચાલન કરી શક્યું હતું. NMC રસાયણશાસ્ત્ર સામાન્ય રીતે 90% અને 95% ની વચ્ચે આવે છે. લીડ-એસિડ સમગ્ર નકશા પર છે, ઠંડા હવામાનમાં જૂની બેટરી પર ગમે ત્યાં 68% થી લઈને શ્રેષ્ઠ તાપમાને નવી બેટરી પર 85% સુધી.
કાર્યક્ષમતા-વ્યવસ્થિત સૂત્ર:
ચાર્જિંગ સમય=બેટરી ક્ષમતા (Ah) ÷ (ચાર્જિંગ વર્તમાન (A) × કાર્યક્ષમતા)
95% કાર્યક્ષમતા સાથે 20A પર 200Ah બેટરી ખરેખર 10.5 કલાક લે છે. 85% લીડ-એસિડ કાર્યક્ષમતા સાથે, તમે 11.8 કલાક જોઈ રહ્યા છો.
પરંતુ અહીં તે છે જ્યાં મોટાભાગના કેલ્ક્યુલેટર અટકે છે, અને અહીં વાસ્તવિક સમસ્યાઓ શરૂ થાય છે.
CC-CV ચાર્જિંગ: શા માટે છેલ્લું 20% કાયમ માટે લે છે
દરેક લિથિયમ ચાર્જર બે-તબક્કાની પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરે છે. પ્રથમ તબક્કો સતત પ્રવાહનો છે, જ્યાં સુધી વોલ્ટેજ ઉપલી મર્યાદા પર ન આવે ત્યાં સુધી ચાર્જર બેટરીમાં સ્થિર એમ્પેરેજને દબાણ કરે છે. LiFePO4 માટે તે સેલ દીઠ 3.65V છે, એટલે કે પ્રમાણભૂત 48V પેક માટે 58.4V. NMC પ્રતિ સેલ 4.2V પર કાપ મૂકે છે.
સતત પ્રવાહ તમને આશરે 80% ચાર્જની સ્થિતિમાં લઈ જાય છે. સરળ સૂત્ર આ ભાગ માટે વ્યાજબી રીતે સારી રીતે કામ કરે છે.
પછી ચાર્જર સતત વોલ્ટેજ મોડ પર સ્વિચ કરે છે. વોલ્ટેજ સ્થિર રહે છે જ્યારે વર્તમાન ટેપર્સ ધીમે ધીમે નીચે આવે છે. જ્યારે વર્તમાન મૂળ CC મૂલ્યના લગભગ 3% સુધી ઘટી જાય છે ત્યારે બેટરી "પૂર્ણ" હોય છે. આ તબક્કો બાકીના 20% ભરે છે પરંતુ તમારા કુલ ચાર્જ સમયના 30% થી 40% સુધી ખાઈ શકે છે.
મેમ્ફિસમાં એક વિતરણ કેન્દ્ર મને તેમના ચાર્જિંગ લોગ્સ બતાવે ત્યાં સુધી મને લાગતું હતું કે આ માત્ર એક તકનીકી વિગતો છે. તેઓએ રેખીય ચાર્જિંગ ધારણ કરેલ ગણતરીના આધારે 2.5 કલાક પછી ડિસ્કનેક્ટ થવા માટે તેમના ચાર્જરને પ્રોગ્રામ કર્યા હતા. દરેક એક બેટરી 83% થી 86% SOC પર બંધ થઈ રહી હતી. તેમના ઓપરેટરોએ વિચાર્યું કે તેમની પાસે 8 કલાકનો રનટાઈમ છે અને તેઓ 6.5 થી 7 મેળવી રહ્યા છે. જ્યાં સુધી કોઈ BMS ડેટા ખેંચે નહીં ત્યાં સુધી ઉત્પાદકતા નંબરનો કોઈ અર્થ નથી.
સીવી તબક્કાની અવધિ પણ બેટરીની ઉંમર સાથે વધે છે. બેટરી યુનિવર્સિટી પરની કલમ BU-409 આ ઘટનાને વિગતવાર આવરી લે છે. 82% બાકી રહેલી ક્ષમતા સાથેનો ડિગ્રેડેડ સેલ ઝડપથી ચાર્જ થતો નથી કારણ કે ભરવાની ક્ષમતા ઓછી છે. તે વાસ્તવમાં નવા સેલ જેટલો જ કુલ સમય લે છે કારણ કે તે સીવી મોડમાં અગાઉ પ્રવેશે છે અને ઓછા-વર્તમાન ટેપરમાં વધુ સમય વિતાવે છે. તેમની સામ્યતા ઉપયોગી છે: એક યુવાન એથ્લેટ ભાગ્યે જ કોઈ મંદી સાથે પૂર્ણ કરવા માટે દોડે છે, જ્યારે વૃદ્ધ દોડવીર અડધા રસ્તે ચાલવાનું શરૂ કરે છે.
તાપમાનની અસરો જે ખરેખર મહત્વ ધરાવે છે
સ્પેક શીટ્સ 25 ડિગ્રી પર પ્રદર્શન દર્શાવે છે. મેં ક્યારેય એવું વેરહાઉસ જોયું નથી કે જે ચાર્જિંગ વિસ્તારમાં 25 ડિગ્રી વર્ષ-રાઉન્ડ જાળવતું હોય.
20 ડિગ્રી અને 25 ડિગ્રી વચ્ચે, બધું અપેક્ષા મુજબ કાર્ય કરે છે. આ તમારી આધારરેખા છે.
5 ડિગ્રી અને 20 ડિગ્રી વચ્ચે, તમે કદાચ 5% થી 15% ક્ષમતામાં ઘટાડો અને થોડો લાંબો ચાર્જ સમય જોશો. મોટા ભાગની કામગીરી ધ્યાન આપતી નથી.
0 ડિગ્રી અને 5 ડિગ્રીની વચ્ચે, કોઈપણ યોગ્ય સિસ્ટમ પરનું BMS ચાર્જ કરંટ ઘટાડવાનું શરૂ કરશે. ચાર્જનો સમય બમણો અથવા ત્રણ ગણો થવાની અપેક્ષા રાખો. મેં 48V 400Ah પેક માપ્યા છે જે 22 ડિગ્રી પર 2.5 કલાકમાં ચાર્જ થાય છે અને 3 ડિગ્રી પર 7 કલાકથી વધુ સમય લે છે.
0 ડિગ્રીથી નીચે જ્યાં વસ્તુઓ ખતરનાક બને છે. LiFePO4 ને ફ્રીઝિંગ નીચે ચાર્જ કરવાથી એનોડ સપાટી પર લિથિયમ પ્લેટિંગ થાય છે. આ નુકસાન કાયમી અને સંચિત છે, દરેક ઘટના સાથે ક્ષમતા અને ચક્ર જીવન બંનેને ઘટાડે છે. યોગ્ય BMS બ્લોક્સ આ તાપમાને સંપૂર્ણ રીતે ચાર્જ કરે છે, પરંતુ મને એવી સસ્તી સિસ્ટમ્સ મળી છે જે માત્ર ચેતવણી પ્રકાશ દર્શાવે છે અને ઑપરેટરને ઓવરરાઇડ કરવાની મંજૂરી આપે છે. એવા BMS પર ક્યારેય વિશ્વાસ ન કરો જે તમને 0 ડિગ્રીથી નીચે ચાર્જ કરવા દે. બેટરી યુનિવર્સિટી પરની કલમ BU-410 લિથિયમ પ્લેટિંગ મિકેનિઝમનું દસ્તાવેજીકરણ કરે છે અને નુકસાનની માઇક્રોસ્કોપી છબીઓ દર્શાવે છે.
45 ડિગ્રીથી ઉપર, ચાર્જિંગ નોંધપાત્ર રીતે અધોગતિને વેગ આપે છે. જો તમારો ચાર્જિંગ વિસ્તાર ઉનાળામાં ગરમ થાય છે, તો કાં તો ચાર્જરને સ્થાનાંતરિત કરો અથવા વેન્ટિલેશન ઉમેરો. મેં એક ઉનાળામાં પેક 15% ક્ષમતા ગુમાવતા જોયા છે કારણ કે તેઓ દક્ષિણ-લોડિંગ ડોકની બાજુમાં ચાર્જ કરી રહ્યા હતા જેમાં કોઈ એરફ્લો નથી.
વ્યવહારુ ઉપાડ: તમારા ચાર્જ સમયની ગણતરી માટે તાપમાન સુધારણા પરિબળની જરૂર છે. નીચેનું કોષ્ટક બતાવે છે કે હું પ્રોજેક્ટ અંદાજ માટે શું ઉપયોગ કરું છું.
| તાપમાન શ્રેણી | ક્ષમતા ઉપલબ્ધ છે | ચાર્જ ટાઈમ ગુણક | જોખમ સ્તર |
|---|---|---|---|
| 20 ડિગ્રીથી 25 ડિગ્રી | 100% | 1.0x | કોઈ નહિ |
| 10 ડિગ્રીથી 20 ડિગ્રી | 95% થી 100% | 1.0x થી 1.1x | નીચું |
| 5 ડિગ્રીથી 10 ડિગ્રી | 88% થી 95% | 1.1x થી 1.3x | મધ્યમ |
| 0 ડિગ્રીથી 5 ડિગ્રી | 75% થી 88% | 1.5x થી 2.5x | ઉચ્ચ, વર્તમાન વિલંબિત |
| 0 ડિગ્રી નીચે | 50% થી 75% | ચાર્જિંગ અવરોધિત | લિથિયમ પ્લેટિંગ જોખમ |
| 35 ડિગ્રીથી 45 ડિગ્રી | 100% | 1.0x | ઝડપી વૃદ્ધત્વ |
| 45 ડિગ્રીથી ઉપર | 100% | 1.0x | નોંધપાત્ર અધોગતિ |
ક્ષમતા પસંદગીની સમસ્યા વિશે કોઈ વાત કરતું નથી
મોટાભાગની ઓનલાઈન ચર્ચાઓ બેટરીની ક્ષમતાને એક સરળ "મોટા તે વધુ સારા" પ્રશ્ન તરીકે માને છે. વ્યવહારમાં, કોષના કદ વચ્ચેની પસંદગી ટ્રેડઓફ્સ બનાવે છે જે ચાર્જિંગ વર્તન, થર્મલ મેનેજમેન્ટ અને લાંબા ગાળાની વિશ્વસનીયતાને અસર કરે છે-.
280Ah અથવા 314Ah ફોર્મેટ જેવા મોટા પ્રિઝમેટિક કોષોની કિંમત પ્રતિ kWh ઓછી હોય છે. પરંતુ તેમની સપાટી-થી-નો જથ્થો ગુણોત્તર નાનો છે, એટલે કે તેઓ ગરમીને સારી રીતે જાળવી રાખે છે પણ ઠંડાથી વધુ ધીમેથી ગરમ થાય છે.
મેં ગયા શિયાળામાં સમાન ઉત્પાદક પાસેથી 100Ah અને 280Ah કોષો પર તુલનાત્મક પરીક્ષણો ચલાવ્યા. -15 ડિગ્રીથી શરૂ કરીને, 100Ah કોષો અમારી સ્ટાન્ડર્ડ હીટિંગ સિસ્ટમ સાથે 14 મિનિટમાં સુરક્ષિત ચાર્જિંગ તાપમાને પહોંચી જાય છે. 280Ah કોષોને 23 મિનિટ લાગી. ચાર્જ ચક્ર દીઠ લગભગ 10 મિનિટનો તફાવત.
અનુમાનિત ચાર્જિંગ વિન્ડો સાથે સુનિશ્ચિત શિફ્ટ કામગીરી માટે, આ કદાચ વાંધો નહીં. હીટરને 30 મિનિટ વહેલું શરૂ કરો અને જ્યારે તમને તેની જરૂર હોય ત્યારે બેટરીઓ તૈયાર હોય છે. અનિયમિત ડિસ્પેચિંગ સાથેની-માગ અરજીઓ માટે, તે વધારાની 10 મિનિટ તમારા સમગ્ર ઓપરેશનમાં લહેરાશે.
બીજી સમસ્યા સેલ-થી-સેલ સુસંગતતા છે. 100Ah કોષોમાંથી બનેલા પેકમાં વધુ વ્યક્તિગત કોષો હોય છે જેને સંતુલિત રહેવાની જરૂર હોય છે. પરંતુ તે નાના કોષો બેચની અંદર સખત સુસંગતતા દર્શાવે છે કારણ કે ઉત્પાદન દરમિયાન થર્મલ ગ્રેડિએન્ટ્સ નાના હોય છે. એક ક્લાયંટ ખાસ કરીને 320Ah કોષોમાંથી 100Ah કોષો પર સ્વિચ કરે છે કારણ કે તેમનો BMS વોલ્ટેજ ડિફરન્સિયલ પર સતત ચિંતાજનક હતો. 320Ah પેક નિયમિતપણે કોષો વચ્ચે 50mV ફેલાવો દર્શાવે છે. 100Ah રિપ્લેસમેન્ટ પેક 15mV ની અંદર રહે છે.
આ ચાર્જ સમય માટે મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે BMS સંતુલન ચાર્જ ચક્રના અંતે થાય છે. મોટા વોલ્ટેજ ડિફરન્સિયલનો અર્થ છે લાંબા સમય સુધી સંતુલન સમય, જે સાચા સંપૂર્ણ ચાર્જ સુધી પહોંચવા માટેનો કુલ સમય લંબાવે છે.
| સેલ ફોર્મેટ | કિંમત પ્રતિ kWh | કોલ્ડ સોક પુનઃપ્રાપ્તિ | બેચ સુસંગતતા | શ્રેષ્ઠ એપ્લિકેશન |
|---|---|---|---|---|
| 100Ah પ્રિઝમેટિક | ઉચ્ચ (+15% થી 20%) | ઝડપી (-15 ડિગ્રીથી 14 મિનિટ) | કડક (સામાન્ય રીતે<15mV spread) | પરિવર્તનશીલ સમયપત્રક, ઠંડા વાતાવરણ |
| 280Ah પ્રિઝમેટિક | નીચું | ધીમી (-15 ડિગ્રીથી 23 મિનિટ) | મધ્યમ (20-40mV ફેલાવો લાક્ષણિક) | નિશ્ચિત સમયપત્રક, નિયંત્રિત તાપમાન |
| 314Ah પ્રિઝમેટિક | સૌથી નીચો | સૌથી ધીમો | ઉત્પાદક દ્વારા ચલ | ઉચ્ચ-ક્ષમતા એપ્લિકેશન, કિંમત-સંવેદનશીલ |
ક-દર પસંદગી અને વાસ્તવિક-વર્લ્ડ ચાર્જ ટાઇમ્સ
C-દર ક્ષમતાના ગુણાંક તરીકે ચાર્જિંગ વર્તમાનને વ્યક્ત કરે છે. 1C પર ચાર્જ કરતી 100Ah બેટરી 100 amps મેળવે છે. 0.5C પર, તે 50 amps મેળવે છે.
C-દર અને ચાર્જ સમય વચ્ચેનો સંબંધ CV તબક્કાને કારણે રેખીય નથી. તમારા ચાર્જિંગ વર્તમાનને બમણું કરવાથી તમારો કુલ ચાર્જ સમય અડધો થતો નથી.
0.5C પર, સામાન્ય LiFePO4 પેક 80% SOC સુધી પહોંચવા માટે CC મોડમાં લગભગ 100 મિનિટ લે છે, ત્યારબાદ CV મોડમાં ચાર્જિંગ પૂર્ણ કરવા માટે બીજી 40 થી 50 મિનિટ લાગે છે. કુલ આશરે 2.5 કલાક.
1C પર, CC તબક્કો લગભગ 50 મિનિટ સુધી ઘટી જાય છે, પરંતુ CV તબક્કો હજુ પણ 35 થી 45 મિનિટ લે છે. કુલ આશરે 1.5 કલાક.
તમે વર્તમાન બમણો કર્યો છે પરંતુ કુલ સમય માત્ર 40% ઘટ્યો છે. CC દરને ધ્યાનમાં લીધા વિના CV તબક્કો પ્રમાણમાં નિશ્ચિત છે.
2C પર (જો તમારા કોષો તેને ટેકો આપે છે), CC તબક્કો ઘટીને કદાચ 25 મિનિટ થઈ જાય છે, CV તબક્કો લગભગ 30 થી 40 મિનિટ રહે છે. કુલ આશરે 1 કલાક. તમે 0.5C ની સરખામણીમાં વર્તમાનમાં ચાર ગણો વધારો કર્યો છે પરંતુ સમય માત્ર 60% ઘટ્યો છે.
| C-દર | સીસી તબક્કાની અવધિ | CV તબક્કાની અવધિ | કુલ ચાર્જ સમય | હીટ જનરેશન | ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર ખર્ચ |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.25C | ~ 3.5 કલાક | ~50 મિનિટ | ~ 4.3 કલાક | ન્યૂનતમ | આધારરેખા |
| 0.5C | ~1.7 કલાક | ~45 મિનિટ | ~2.4 કલાક | નીચું | આધારરેખા |
| 1C | ~50 મિનિટ | ~40 મિનિટ | ~1.5 કલાક | મધ્યમ | +20% થી 30% |
| 2C | ~25 મિનિટ | ~35 મિનિટ | ~1 કલાક | ઉચ્ચ, સક્રિય ઠંડકની જરૂર છે | +60% થી 80% |
હીટ જનરેશન કોલમ મહત્વપૂર્ણ છે. ઉચ્ચ C-દરનો અર્થ છે કોષોની અંદરની ગરમી તરીકે વધુ ઊર્જા ગુમાવવી. પર્યાપ્ત થર્મલ મેનેજમેન્ટ વિના, ચાર્જિંગ દરમિયાન સેલનું તાપમાન વધે છે, જે BMS ડેરેટિંગને ટ્રિગર કરે છે, જે ચાર્જનો સમય લંબાવે છે, જે ઝડપી ચાર્જિંગના હેતુને આંશિક રીતે હરાવે છે. મેં 2C-રેટેડ સિસ્ટમ્સ જોઈ છે જે ખરેખર ગરમ વાતાવરણમાં 1C કરતાં વધુ સમય લે છે કારણ કે BMS થર્મલ પ્રોટેક્શન મોડમાં અડધો ચક્ર વિતાવે છે.
જ્યાં ચાર્જ સમય ફ્લીટ ઇકોનોમિક્સમાં બંધબેસે છે
આ તે છે જ્યાં પ્રાપ્તિના નિર્ણયો લેવામાં આવે છે. ચાર્જ ટાઈમ માત્ર એક ટેકનિકલ સ્પષ્ટીકરણ નથી. તે તમને કેટલી બેટરીની જરૂર છે, તમને કેટલા ચાર્જરની જરૂર છે અને તમારું ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર લોડને હેન્ડલ કરી શકે છે કે કેમ તેની સીધી અસર કરે છે.
મને એક વાસ્તવિક સરખામણી દ્વારા કામ કરવા દો જે અમે ગયા વર્ષે ડલ્લાસમાં 36 વર્ગ 1 સિટ ડાઉન ફોર્કલિફ્ટ્સ-બે શિફ્ટમાં ચલાવતા 3PL ઓપરેશન માટે કર્યું હતું.
દૃશ્ય A: બેટરી સ્વેપ સાથે લીડ-એસિડ
પરંપરાગત અભિગમ. દરેક ફોર્કલિફ્ટને ત્રણ બેટરી સેટની જરૂર છે: એક ઓપરેટિંગ, એક ચાર્જિંગ, એક કૂલિંગ. લીડ-એસિડ બેટરીને પુનઃઉપયોગ પહેલાં 8-કલાકનો ચાર્જ સમય વત્તા 8-કલાક કૂલડાઉનની જરૂર છે. 48V 600Ah એકમો માટે લગભગ $4,200 દરેકની કુલ 108 બેટરી.
વાર્ષિક સંચાલન ખર્ચમાં વીજળીનો સમાવેશ થાય છે (લીડ-એસીડ રાઉન્ડ-સફર કાર્યક્ષમતા લગભગ 80% એટલે કે નોંધપાત્ર નુકસાન), પાણી પીવડાવવા અને જાળવણી મજૂરી, બેટરી રૂમ HVAC અને રિપ્લેસમેન્ટ અનામત. ભારે-ઉપયોગમાં લીડ એસિડ-ઉપયોગમાં સામાન્ય રીતે 1,500 થી 2,000 ચક્ર ચાલે છે, જે બે-શિફ્ટ કામગીરીમાં 3 થી 4 વર્ષ સુધી ચાલે છે.
દૃશ્ય B: તક ચાર્જિંગ સાથે લિથિયમ
LiFePO4 બેટરી વિરામ દરમિયાન નુકસાન અથવા કૂલડાઉન આવશ્યકતાઓ વિના ચાર્જ કરી શકે છે. દરેક ફોર્કલિફ્ટને એક બેટરીની જરૂર હોય છે. 48V 400Ah LFP એકમો માટે લગભગ $11,800 દરેકની કુલ 36 બેટરીઓ (નાની ક્ષમતા જરૂરી છે કારણ કે લિથિયમ સમગ્ર ડિસ્ચાર્જમાં સંપૂર્ણ ક્ષમતા પ્રદાન કરે છે, લીડ-એસિડથી વિપરીત જે જીવનને બચાવવા માટે 50% થી વધુ રહેવા જોઈએ).
| કિંમત શ્રેણી | લીડ-એસિડ (36 ફોર્કલિફ્ટ) | LiFePO4 (36 ફોર્કલિફ્ટ્સ) | તફાવત |
|---|---|---|---|
| પ્રારંભિક બેટરી ખર્ચ | $453,600 (108 × $4,200) | $424,800 (36 × $11,800) | LFP $28,800 બચાવે છે |
| ચાર્જર ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર | $86,400 (36 × $2,400) | $64,800 (36 × $1,800) | LFP $21,600 બચાવે છે |
| બેટરી રૂમ બાંધકામ | $45,000 | $0 | LFP $45,000 બચાવે છે |
| વિદ્યુત સેવા અપગ્રેડ | સમાવેશ થાય છે | $18,000 (ઉચ્ચ પીક લોડ) | લીડ-એસિડ $18,000 બચાવે છે |
| કુલ પ્રારંભિક રોકાણ | $585,000 | $507,600 | LFP $77,400 બચાવે છે |
વાર્ષિક સંચાલન ખર્ચ બાકીની વાર્તા કહે છે:
| વાર્ષિક ખર્ચ શ્રેણી | લીડ-એસિડ | LiFePO4 | તફાવત |
|---|---|---|---|
| વીજળી (ચાર્જિંગ નુકસાન) | $31,200 | $19,800 | LFP $11,400 બચાવે છે |
| જાળવણી મજૂરી | $18,700 | $2,400 | LFP $16,300 બચાવે છે |
| બેટરી રિપ્લેસમેન્ટ રિઝર્વ (10-વર્ષ) | $113,400/વર્ષ | $0 | LFP $113,400 બચાવે છે |
| બેટરી સ્વેપ લેબર (15 મિનિટ × 2 શિફ્ટ × 250 દિવસ) | $28,125 | $0 | LFP $28,125 બચાવે છે |
| બેટરી રૂમ HVAC | $8,400 | $0 | LFP $8,400 બચાવે છે |
| કુલ વાર્ષિક સંચાલન | $199,825 | $22,200 | LFP $177,625/વર્ષ બચાવે છે |
રિપ્લેસમેન્ટ રિઝર્વની ગણતરી આ એપ્લિકેશનમાં સરેરાશ 3.5 વર્ષ ચાલેલી લીડ-એસિડ બેટરીને ધારે છે, જેમાં દર વર્ષે આશરે $3,650ના દરે દર વર્ષે 31 બેટરી બદલવાની જરૂર પડે છે (એકાઉન્ટની સ્થાપના થતાં જ રિપ્લેસમેન્ટ માટે કિંમતોમાં થોડો ઘટાડો થાય છે). કોઈ અપેક્ષિત રિપ્લેસમેન્ટ વિના આ એપ્લિકેશનમાં LiFePO4 10 વર્ષ માટે વોરંટી છે.
8-વર્ષના TCO સારાંશ:
| લીડ-એસિડ | LiFePO4 | |
|---|---|---|
| પ્રારંભિક રોકાણ | $585,000 | $507,600 |
| 8-વર્ષના સંચાલન ખર્ચ | $1,598,600 | $177,600 |
| કુલ 8-વર્ષનો TCO | $2,183,600 | $685,200 |
| દર વર્ષે ફોર્કલિફ્ટ દીઠ ખર્ચ | $7,582 | $2,379 |
લિથિયમ વિકલ્પની કિંમત 8 વર્ષમાં 69% ઓછી છે. પ્રારંભિક રોકાણ તફાવત પર પેબેક 5 મહિનામાં થાય છે.
આ વિશિષ્ટ પૃથ્થકરણમાં તે ડલ્લાસ ક્લાયન્ટના નંબરોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. વીજળીના દરો, મજૂરી ખર્ચ, શિફ્ટ પેટર્ન અને સ્થાનિક બાંધકામ ખર્ચના આધારે તમારા નંબરો અલગ હશે. પરંતુ તફાવતની તીવ્રતા એ મોટા ભાગની વિવિધ-શિફ્ટ ઑપરેશન્સમાં હું જે જોઉં છું તેનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.
સિંગલ-શિફ્ટ ઑપરેશન્સ: અલગ ગણિત
સિંગલ-પાળી સુવિધાઓ માટે અર્થશાસ્ત્ર નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે. જો સાધનસામગ્રી દરરોજ 14 થી 16 કલાક નિષ્ક્રિય રહે છે, તો બેટરી સ્વેપ લેબર સમીકરણમાંથી અદૃશ્ય થઈ જાય છે, અને લીડ-એસિડ પાસે એક બેટરી સેટ સાથે યોગ્ય ચાર્જિંગ અને કૂલડાઉન માટે સમય હોય છે.
20-ફોર્કલિફ્ટ સિંગલ-શિફ્ટ કામગીરી માટે:
| કિંમત શ્રેણી | લીડ-એસિડ | LiFePO4 |
|---|---|---|
| બેટરીની જરૂર છે | 20 | 20 |
| પ્રારંભિક બેટરી ખર્ચ | $84,000 | $236,000 |
| 8 વર્ષનો ઓપરેટિંગ ખર્ચ | $224,000 | $48,000 |
| 8-વર્ષના TCO | $308,000 | $284,000 |
લિથિયમ હજુ પણ જીતે છે, પરંતુ માર્જિન ઘણું નાનું છે. પેબેક 5 મહિનાને બદલે 4 થી 5 વર્ષ લે છે. તેમની લાંબા ગાળાની યોજનાઓ વિશે અનિશ્ચિત કામગીરી માટે, આ જોખમની ગણતરીમાં ફેરફાર કરે છે.
મારી પાસે આ પરિસ્થિતિમાં ક્લાયન્ટ્સ ખાસ કરીને લીડ-એસિડ પસંદ કરે છે કારણ કે તેઓને ખાતરી ન હતી કે તેઓ હજુ પણ 5 વર્ષમાં તે સુવિધામાં હશે. તે એક કાયદેસર વ્યવસાય નિર્ણય છે.
BMS તમારા ચાર્જ સમય માટે શું કરે છે
બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ ચાર્જિંગ દરમિયાન વાસ્તવમાં શું થાય છે તેનું નિયંત્રણ કરે છે, અને સસ્તી BMS ડિઝાઇન્સ એ મોટાભાગની ચાર્જિંગ સમસ્યાઓનો સ્ત્રોત છે જે હું મુશ્કેલીનિવારણ કરું છું.
ત્રણ BMS વર્તણૂકો જે ચાર્જ સમયને અસર કરે છે:
સેલ વોલ્ટેજ માપન ચોકસાઈ.ઔદ્યોગિક-ગ્રેડ BMS એકમો ±2mV ની અંદર વ્યક્તિગત સેલ વોલ્ટેજને માપે છે. બજેટ એકમો માત્ર ±10mV પ્રાપ્ત કરી શકે છે. 16-સેલ શ્રેણીની સ્ટ્રિંગમાં, સંચિત ભૂલ 160mV સુધી પહોંચી શકે છે. આ અકાળે CV મોડ એન્ટ્રી, ખોટા બેલેન્સિંગ ટ્રિગર્સ અને અસંગત ચાર્જ સમાપ્તિનું કારણ બને છે. મેં ડિસ્પ્લે પર "100%" દર્શાવતા પેક જોયા છે પરંતુ તમે કયા કોષને માપ્યા તેના આધારે તે ખરેખર 94% થી 102% સુધીના હતા.
વર્તમાન અને વ્યૂહરચનાનું સંતુલન.નિષ્ક્રિય સંતુલન પ્રતિરોધકો દ્વારા ગરમી તરીકે વધારાની ઊર્જાને વિખેરી નાખે છે. સક્રિય સંતુલન કોષો વચ્ચે ઊર્જાનું પરિવહન કરે છે. નિષ્ક્રિય સંતુલન સામાન્ય રીતે 50 થી 200mA ચાલે છે, એટલે કે કોષો વચ્ચે 1% SOC તફાવતને સંતુલિત કરવામાં 5 થી 20 કલાકનો સમય લાગે છે. મોટા ભાગના BMS એકમો માત્ર ચાર્જ કર્વની ઉપર અથવા નીચે સંતુલન રાખે છે, તેથી જો તમે ક્યારેય 100% સુધી ચાર્જ ન કરો, તો સંતુલન ક્યારેય અમલમાં આવી શકે નહીં. સક્રિય સંતુલન 15% થી 25% વધુ ખર્ચ કરે છે પરંતુ અસંતુલનને વધુ ઝડપથી નિયંત્રિત કરે છે.
થર્મલ ડેરેટિંગ વણાંકો.જ્યારે કોષનું તાપમાન વધે છે, ત્યારે સારી રીતે ડિઝાઇન કરેલ BMS નુકસાનને રોકવા માટે ચાર્જિંગ વર્તમાન ઘટાડે છે. સમસ્યા એ છે કે ઉત્પાદકો વચ્ચે આ ડિરેટિંગ વણાંકો જંગલી રીતે બદલાય છે. મેં BMS એકમો જોયા છે જે 35 ડિગ્રી પર 50% જેટલો કરંટ કાપે છે અને અન્ય કે જે સંપૂર્ણ પ્રવાહ 45 ડિગ્રી સુધી જાળવી રાખે છે. બેમાંથી કોઈ પણ ખોટું નથી, પરંતુ તેઓ ગરમ વાતાવરણમાં ખૂબ જ અલગ ચાર્જ સમય ઉત્પન્ન કરે છે.
તમારા સપ્લાયરને વાસ્તવિક BMS પરિમાણો માટે પૂછો: સેલ દીઠ માપનની ચોકસાઈ, વર્તમાન અને ટ્રિગર થ્રેશોલ્ડને સંતુલિત કરવું, થર્મલ ડેરેટિંગ વળાંક. જો તેઓ આ પ્રદાન કરી શકતા નથી, તો કોઈ અલગ સપ્લાયર શોધો.
સામાન્ય પ્રાપ્તિ ભૂલો
ભૂલ 1: ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર કદ બદલવા માટે સૈદ્ધાંતિક ચાર્જ સમયનો ઉપયોગ કરવો.
તમારા ચાર્જર અને વિદ્યુત સેવાને વાસ્તવિક ચાર્જ સમયને હેન્ડલ કરવાની જરૂર છે, ગણતરીઓ નહીં. ન્યૂનતમ 20% માર્જિનમાં બિલ્ડ કરો. પાછળથી રિટ્રોફિટિંગના ખર્ચ કરતાં સહેજ ઓવરસાઈઝિંગનો ખર્ચ ઘણો ઓછો છે.
ભૂલ 2: મોસમી વિવિધતાને અવગણવી.
એક સિસ્ટમ જે વસંતમાં સંપૂર્ણ રીતે કામ કરે છે તે શિયાળામાં સંઘર્ષ કરી શકે છે. જો તમારી સુવિધા આબોહવા-નિયંત્રિત ન હોય, તો તમારા અપેક્ષિત તાપમાનની ચરમસીમા પર ચાર્જ ટાઈમ ડેટા મેળવો.
ભૂલ 3: બધા લિથિયમને સમકક્ષ ગણવું.
વિવિધ ઉત્પાદકો તરફથી LiFePO4 અલગ રીતે કાર્ય કરે છે. કોષની ગુણવત્તા, BMS ડિઝાઇન અને થર્મલ મેનેજમેન્ટ તમામ વાસ્તવિક-વર્લ્ડ ચાર્જ સમયને અસર કરે છે. તમે જે વિશિષ્ટ ઉત્પાદન ખરીદી રહ્યાં છો તેના પરીક્ષણ ડેટાની જરૂર છે, સામાન્ય "લિથિયમ બેટરી" વિશિષ્ટતાઓ માટે નહીં.
ભૂલ 4: વૃદ્ધત્વ વિશે ભૂલી જવું.
બેટરીની ઉંમર સાથે ચાર્જ થવાનો સમય વધે છે. એક એવી સિસ્ટમ કે જે વર્ષ 3 અથવા 4માં નવું આવવા પર ભાગ્યે જ તમારી જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે. જીવનની શરૂઆત-ના-જીવનની કામગીરીના-અંત માટે ડિઝાઇન.
ભૂલ 5: સંપૂર્ણ ડિસ્ચાર્જ ચક્રના આધારે ગણતરી.
મોટા ભાગની કામગીરી બેટરીઓને ખાલી કરવા માટે ચલાવતી નથી. જો તમારું લાક્ષણિક ચક્ર 60% ડિસ્ચાર્જ છે, તો તમારા ચાર્જ સમયની ગણતરીમાં 100% નહીં પણ 60%નો ઉપયોગ થવો જોઈએ. સંપૂર્ણ ચક્રના આધારે ઓવરસાઇઝિંગ ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર ક્ષમતાને બગાડે છે.
પ્રોજેક્ટ અંદાજ માટે ઝડપી સંદર્ભ
વિગતવાર એન્જિનિયરિંગ પહેલાં પ્રારંભિક આયોજન હેતુઓ માટે:
48V 400Ah LiFePO4 (19.2 kWh)
0.5C (200A) પર 20% SOC થી: લગભગ 2 કલાક પૂર્ણ થવામાં
1C (400A) પર 20% SOC થી: લગભગ 1.2 કલાક પૂર્ણ થવામાં
તાપમાન ગોઠવણ: 10 ડિગ્રી નીચે 1.5x, 5 ડિગ્રી નીચે 2x વડે ગુણાકાર કરો
80V 500Ah LiFePO4 (40 kWh)
0.5C (250A) પર 20% SOC થી: લગભગ 2 કલાક પૂર્ણ થવામાં
1C (500A) પર 20% SOC થી: લગભગ 1.2 કલાક પૂર્ણ થવામાં
48V 600Ah લીડ-એસિડ (28.8 kWh નજીવા, 14.4 kWh 50% DoD પર વાપરી શકાય તેવું)
50% SOC થી: 8 કલાક ચાર્જ વત્તા 8 કલાક કૂલડાઉન
કોઈ તક ચાર્જ કરવાની ક્ષમતા નથી
આ સંખ્યાઓ ઓરડાના તાપમાને અને તંદુરસ્ત બેટરીઓ ધારે છે. તમારી વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓ માટે એડજસ્ટ કરો.
તમારા ઓપરેશન માટે ચોક્કસ નંબરો મેળવવી
સામાન્ય કેલ્ક્યુલેટર સામાન્ય જવાબો આપે છે. નોંધપાત્ર મૂડી સંડોવતા પ્રાપ્તિના નિર્ણયો માટે, તમારે તમારા વિશિષ્ટ સાધનો, પર્યાવરણ અને ઓપરેટિંગ પેટર્નના આધારે ગણતરીઓની જરૂર છે.
અમે પોલિનોવેલ ખાતે અમારા પ્રોજેક્ટ સ્કોપિંગના ભાગ રૂપે વિગતવાર ચાર્જ સમય વિશ્લેષણ ચલાવીએ છીએ. અમને તમારી વર્તમાન બેટરી સ્પેક્સ, શિફ્ટ શેડ્યૂલ, સુવિધા તાપમાન શ્રેણી અને ચાર્જિંગ વિન્ડોની ઉપલબ્ધતા મોકલો. અમે અપેક્ષિત ચાર્જ સમયનું મોડેલ કરીશું અને તમને બતાવીશું કે કેવી રીતે વિવિધ ગોઠવણીઓ તમારી ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર જરૂરિયાતો અને TCO ને અસર કરે છે.
વિશ્લેષણ 10 એકમોથી વધુ પ્રોજેક્ટ માટે મફત છે. નાના પ્રોજેક્ટ્સ માટે, તમે કદ બદલવાની સામાન્ય ભૂલોમાંથી એક પણ કરી રહ્યાં નથી તેની ખાતરી કરવા માટે તે હજી પણ વાતચીત કરવા યોગ્ય છે.
સંપર્ક: sales@polinovelpowbat.com
ડેટા કોષ્ટકો બહુવિધ ઉત્પાદકો અને એપ્લીકેશનોમાં જોવા મળતી લાક્ષણિક પ્રદર્શન શ્રેણીઓને પ્રતિબિંબિત કરે છે. ચોક્કસ પરિણામો સેલ ગુણવત્તા, BMS રૂપરેખાંકન, પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ અને ઓપરેટિંગ પેટર્ન પર આધાર રાખે છે. LiFePO4 રસાયણશાસ્ત્ર પર આધારિત તાપમાન સુધારણા પરિબળો; NMC અને અન્ય રસાયણશાસ્ત્ર અલગ હોઈ શકે છે. TCO ગણતરીઓ ટેક્સ્ટમાં દર્શાવેલ ધારણાઓનો ઉપયોગ કરે છે; વાસ્તવિક પરિણામો માટે સાઇટ-વિશિષ્ટ વિશ્લેષણની જરૂર છે.
સંદર્ભો:
1. બેટરી યુનિવર્સિટી, "BU-409: ચાર્જિંગ લિથિયમ-આયન" અને "BU-410: ઉચ્ચ અને નીચા તાપમાને ચાર્જિંગ" (batteryuniversity.com/article/bu-409-ચાર્જિંગ-લિથિયમ, 3} batteryuniversity.com/article/bu-410-ચાર્જિંગ-at-high-and-low-temperatures)
2. બ્લૂમબર્ગએનઇએફ, "બેટરી કિંમત સર્વેક્ષણ 2024" વૈશ્વિક સ્તરે સરેરાશ પેક કિંમતો ઘટીને $139/kWh થઈ રહી છે (about.bnef.com)
