1 AGV Lithium Battery System
I LIMITI DEL PIOMBO 2 I problemi della batteria piombo più sentiti dagli utilizzatori sono: -la breve durata della batteria -il rapido decadimento di prestazioni nel tempo -il peso eccessivo -la ricarica lenta ed inefficiente Nell utilizzo ciclico per trazione, le batterie al piombo hanno un decadimento di capacità (autonomia) percepibile già dai primi mesi, spesso dopo 12-18 mesi Possono già essere inutilizzabili. Il peso delle batterie al piombo limita gravemente la portata utile; inoltre il peso accelera l usura di pneumatici, cuscinetti freni e organi meccanici. Il tempo di ricarica delle batterie al piombo è lungo, 8-12 ore ed è inefficiente 50-60%max dell energia utilizzata viene accumulata. A CAUSA DI QUESTE LIMITAZIONI, I COSTI DI GESTIONE SONO ALTI E LA MANUTENZIONE FREQUENTE.
La batteria litio ha i seguenti vantaggi: -lunga durata della batteria -prestazioni costanti nel tempo -il peso estremamente ridotto -la ricarica rapida ed ad alta efficienza I VANTAGGI DEL LITIO 3 la batteria Litio ha una durata 5-7 volte superiore a quella Piombo, questo significa sostituire la batteria 1 volta max nell arco della vita del veicolo L autonomia risulta maggiore e costante nel tempo, per il Porter 100km reali invece di 60km Una maggiore portata e la totale assenza di manutenzione periodica Un minor tempo di ricarica: questo siginifica maggiore tempo in servizio e un minor Numero di AGV per ottenere la stessa produttività Una efficienza di carica del 90%, meno energia sprecata e meno costi
4 Le batterie litio realizzate da VOLTMEC Srl sono compatibili meccanicamente con il veicolo originale: esse utilizza punti di fissaggio presenti sul telaio originale e viene installata negli stessi spazi delle batterie al piombo, con modifiche meccaniche minimali. Le batterie hanno gli stessi segnali e le stesse tensioni elettriche presenti sul veicolo originale quindi non vi è necessità di modifiche radicali all impianto originale. Le batteria sono realizzate con celle Kokam ad alta potenza per garantire: elevata capacità di spunto, carica rapida ed efficiente, lunghissima durata, basso peso.
5 Caricabatteria In molte situazioni si può utilizzare il caricabatteria originale del sistema (piombo), riducendo i costi di revamping e sostituendo gradualmente, nello stesso impianto, le batterie al piombo con quelle litio. Opzionalmente potrà essere installato un caricabatteria trifase dedicato per effettuare cariche veloci, questo permtte di aumentere molto la produttività del sistema e ridurre i tempi di fermo degli AGV L'utilizzo di un caricabatteria opzionale trifase controllato permette comunque di ottimizzare la carica e massimizzare la velocità dei biberonaggi.
6 DIAGNOSTICA La batteria è dotata di una elettronica di controllo (BMS) che monitorizza lo stato di carica e la corretta funzionalità della batteria. E disponibile, su rete CAN una serie di informazioni diagnostiche che permettono di attuare la manutenzione preventiva, migliorare l efficienza dei processi durante il funzionamento e prevedere il momento in cui sarà necessaria la ricarica. Il calcolo dello stato di carica è molto accurato poiché tiene conto sia delle tensioni e temperature sia dell energia (integrazione columbiana). L accuratezza dello stato di carica rende il veicolo più sicuro ed affidabile.
SICUREZZA La batteria è dotata di più livelli di sicurezze, sia hardware che software, sia passive che attive: 7 -monitoraggi continuo di tensione di ogni cella e confronto con le tensioni di stringa. -monitoraggio continuo delle temperature di ogni modulo e dell elettronica. -monitoraggio della corrente e sgancio rapido dei teleruttori. -n 3 teleruttori di protezione TYCO ad altissimo potere di interruzione. -monitoraggio continuo dell isolamento galvanico -fusibile 500 A Oltre a ciò, le celle utilizzate sono fornite da un primario produttore mondiale (Kokam) e corredate di foglio di collaudo per ogni cella.
8 ANALISI ECONOMICA NELLA SOSTITUZIONE DI BATTERIA PIOMBO CON UNA LITIO Per valutare meglio l opportunità di sostituire il parco batterie al piombo con quello litio sui veicoli AGV, sono state fatte alcune valutazioni sul punto di pareggio dei costi di esercizio tra batterie al litio e batterie al piombo. Nella seguente analisi sono stati confrontati principalmente tre componenti: -Costo iniziale e vita operativa della batteria -Efficienza di ricarica e consumi energetici nel servizio -Peso e portata dell AGV -tempi e costi di manutenzione Esistono altri vantaggi competitivi indiretti, quali la minore usura delle parti meccaniche dei AGV grazie al minor peso, che non sono state valutate ma che comunque rappresentano un vantaggio a favore della batteria Litio.
9 ANALISI ECONOMICA NELLA SOSTITUZIONE DI BATTERIA PIOMBO CON UNA LITIO Costo iniziale e vita operativa della batteria Di seguito la tabella con i parametri utilizzati nei calcoli: batteria per AGV Litio 60AH96V Piombo 250Ah 96V costo iniziale batteria 8.200,00 3.000,00 vita utile batteria anni 5 3 peso kg 75 700 efficienza di ricarica % 90% 50% Si noti che è stata fatta la ottimistica ipotesi che le batterie al piombo abbiano una vita utile di 3 anni; questo per evitare errori di valutazione anche nella peggiore delle ipotesi.
10 ANALISI ECONOMICA NELLA SOSTITUZIONE DI BATTERIA PIOMBO CON UNA LITIO Efficienza di ricarica e consumi energetici nel servizio Un grande vantaggio delle batterie Litio è l efficienza del processo carica-scarica che raggiunge il 90% ed oltre. Ciò significa che oltre il 90% dell energia che viene immessa può essere riutilizzata durante la scarica. Nelle batterie al piombo questa efficienza non supera il 50% soprattutto quando vengono caricate per tempi brevi (per riferimenti vedere, ad esempio: http://large.stanford.edu/courses/2010/ph240/sun1/) In base ai dati forniti, un AGV esegue in media 20 cicli al giorno ciascun ciclo utilizza 20Ah quindi il consumo giornaliero dalla batteria, di ogni AGV risulta: 20*20Ah*96V=38,5kWh Per caricare questa quantità di energia da rete, si utilizzano: 38,5kWh/0,9= 42,8kWh CON BATTERIE LITIO 38,5kWh/0,5= 77,0kWh CON BATTERIE PIOMBO il risparmio di energia in ricarica utilizzando batterie litio è 34,2 kwh/giorno pari a 6,15 /giorno circa (con 0,18 /kwh) per ogni AGV L alta efficienza di carica si ottiene solamente con batterie Litio polimeriche a bassissima impedenza interna e ad alta capacità di carica come quelle utilizzate da VOLTMEC
11 ANALISI ECONOMICA NELLA SOSTITUZIONE DI BATTERIA PIOMBO CON UNA LITIO Peso e portata dell AGV Un altro considerevole risparmio deriva dalla riduzione di peso, infatti un AGV con batterie al litio ha un minor peso di circa 600kg (sostituzione di una batteria 250Ah piombo con una LiPo 60AH96V), stimando una percorrenza di 50km/giorno ed un consumo di 0,22kWh/ton*km si ha un risparmio di energia pari a: 0,6ton*50km*0,22kWh/ton*km = 6,6kWh pari a un risparmio di 1,2 /giorno (con 0,18 /kwh) per ogni AGV INOLTRE LA PORTATA DELL AGV AUMENTA DI OLTRE 600kg AUMENTANDO CAPACITA E LA REDDITIVITA DEL TRASPORTO
12 ANALISI ECONOMICA NELLA SOSTITUZIONE DI BATTERIA PIOMBO CON UNA LITIO Le batterie al litio sono esenti da manutenzione. Tempi e costi di manutenzione Le batterie al piombo richiedono un periodico rabbocco dell elettrolito, supponendo di dover operare un rabbocco al giorno della durata di 15 min, si ha un costo giornaliero per il rabbocco pari a: 0,25ore*25,00 = 6,25 /giorno di maggior costo delle batterie piombo per ogni TGV senza considerare il grande costo aggiuntivo del fermo-macchina
0,0 0,4 0,7 1,1 1,4 1,8 2,1 2,5 2,8 3,2 3,6 3,9 4,3 4,6 5,0 5,3 5,7 6,1 6,4 6,8 7,1 7,5 7,8 8,2 8,5 8,9 9,3 9,6 10,0 10,3 BATTERIA LiPo AGV 13 ANALISI ECONOMICA NELLA SOSTITUZIONE DI BATTERIA PIOMBO CON UNA LITIO Graficando il costo di esercizio delle batterie litio e piombo è possibile determinare il punto di pareggio e visualizzare i vantaggi economici della batteria litio rispetto a quella piombo. 80.000,00 70.000,00 60.000,00 50.000,00 Confronto costi di esercizio batteria TGV Litio - Piombo 40.000,00 30.000,00 20.000,00 LiPo Piombo 10.000,00 0,00 anni Dai grafici si evince che: -IL PUNTO DI PAREGGIO E PARI O INFERIORE A DUE ANNI -IL RISPARMIO DI ESERCIZIO E DI OLTRE 15.000 DOPO 10 ANNI
14 GRAZIE PER L ATTENZIONE VOLTMEC s.r.l. via La Piana 3/A, 41045 Montefiorino (MODENA) ITALY V.A.T. 03714090366 REA MO - 411480 tel: +39 0536 960187 email: info@voltmec.it pec: voltmec@legalmail.it web: www.voltmec.it alessandro.scorcioni@voltmec.it