Orë Amper në Orë Watt: Udhëzues i plotë i konvertimit
Ne humbëm një projekt AGV të ruajtjes së ftohtë në tremujorin e tretë të vitit të kaluar. Inxhinieri i klientit këmbënguli në rillogaritjen e Wh aktuale duke përdorur 80% DoD plus faktorin e tyre të uljes së temperaturës. Ne kishim cituar drejtpërdrejt duke përdorur 100Ah të vlerësuara të prodhuesit herë 12V, dhe përfunduam me rreth 15% ulje.
Sinqerisht, mendova se llogaritjet e tyre ishin shumë konservatore në atë kohë. Duke parë mbrapa, korrigjimi i tyre i temperaturës ishte vërtet agresiv, por ne kishim humbur tashmë ofertën-të argumentuarit të drejtë ose të gabuar ishte e kotë. Që atëherë, ne kërkojmë që të gjitha kuotat të përfshijnë një fletë pune për llogaritjen e degradimit, dhe ajo duhet të kalojë përmes inxhinierisë përpara se CFO të nënshkruajë. Procesi është më i mundimshëm, por të paktën nuk do të humbasim marrëveshjet për gabime themelore si ai.
Kjo përvojë më bëri të kuptoj diçka: shumica e njerëzve e trajtojnë konvertimin Ah në Wh si matematikën e shkollës së mesme-Wh është e barabartë me Ah herë V, e kryer. Por kushdo që bën në të vërtetë prokurimet e di se ka shumë gracka që fshihen pas kësaj "formule të thjeshtë".
Le të fillojmë me vetë Formulën
Wh=Ah × V, e saktë. Një bateri 100Ah në 12V nominale ju jep 1200Wh.
Por ai 12 V është voltazhi nominal. Në funksionimin aktual, voltazhi luhatet midis 10.5V dhe 14.4V. Cilin numër përdorni?
Qasja jonë aktuale është përdorimi i-voltazhit të mesit të shkarkimit-tensionit aktual rreth mesit të SOC. Për LFP, ne zakonisht përdorim 12,8 V në vend të 12 V, që ju jep 6,7% më shumë energji. Nuk tingëllon si shumë, por në 50 pirunët, këto janë para të vërteta.
Një metodë më e saktë është integrimi i lakores së shkarkimit, duke akumuluar Ah të shumëzuar me tensionin e menjëhershëm V(t). Teorikisht më e sakta, por sinqerisht ne rrallë e bëjmë këtë në projektet aktuale-shumë të rënda dhe jo shumë furnizues mund të ofrojnë as kurba të plota shkarkimi.
Mësimi nga Projekti AGV i vitit të kaluar
Kthehu tek ai projekt i humbur. Ne vlerësuam tre furnizues, dhe ja se si dukej:
Furnizuesi A
Shitësi i vendosur-plumb-acid, 12,0 V/100 Ah, i kuotuar me 178,50 dollarë duke përfshirë taksat, kushtet e pagesës 60-ditore, dërgimin njëjavor. Marrëdhënie të mira, dikë për të thirrur kur gjërat shkojnë keq.
Furnizuesi B
Shitësi i ri LFP-12.8V/100Ah i kuotuar në 423$ përfshirë taksat, depozitë e kërkuar 30%, kohëzgjatje 8-javore. Përgjigja e mbështetjes teknike ishte e mirë.
FurnizuesiC
Gjithashtu LFP-13.2V/100Ah i cituar në 389 dollarë, gjithashtu depozitë e kërkuar, por koha e ofrimit ishte 16 javë. Sales tha se ishte i negociueshëm, por doli të ishte BS.
Duke parë thjesht $/Wh:
Furnizuesi A: 178,50 $ ÷ 1200 Wh=0,149 $/Wh
Furnizuesi B: 423 $ ÷ 1280 Wh=0,330 $/Wh
Furnizuesi C: 389 $ ÷ 1320 Wh=0,295 $/Wh
Furnizuesi C duket si oferta më e mirë, apo jo? Por ne nuk mund të prisnim 16 javë-vonesat e projektit nënkuptonin pesë-gjoba në javë. Ne përfunduam duke cituar me Furnizuesin B dhe klienti përdori të dhënat e Furnizuesit C për të argumentuar se madhësia jonë ishte e gabuar.
Asnjëra palë në fakt nuk bëri gabime llogaritëse-supozimet ishin të ndryshme. Ne përdorëm tensionin nominal plus standardin DoD; ata përdorën tensionin e matur të pikës së mesme plus zvogëlimin agresiv. Si po debatoni për këtë? Teknikisht të dyja mund të justifikohen; komercialisht, kushdo që humbet e pranon.
Pse tani fokusohem më shumë në Wh sesa në Ah
Ah ka një problem të madh si metrikë: nuk reflekton energji, por vetëm ngarkesë.
Për bateritë të gjitha të vlerësuara në 100Ah:
| Lloji | Tensioni nominal | Llogaritur Wh | E përafërt e përdorshme |
|---|---|---|---|
| Acid plumbi i përmbytur | 12.0V | 1200 | ~500-600 |
| AGM | 12.0V | 1200 | ~550-650 |
| LFP | 12.8V | 1280 | ~950-1050 |
| LFP | 13.2V | 1320 | ~1000-1100 |
Pse kapaciteti i përdorshëm i-acidit të plumbit është më pak se gjysma? DoD është i kufizuar në 50%, përndryshe jeta e ciklit bie në mënyrë dramatike. LFP mund të shkarkohet në 80% ose edhe 90% duke ruajtur jetën e ciklit.
Ky ndryshim shpesh neglizhohet gjatë fazës së kuotimit. CFO sheh acidin e plumbit në 180 dollarë kundrejt LFP në 400 dollarë dhe reagimi i parë është "më shumë se dyfishi i çmimit". Por nëse llogaritet energjia aktuale e përdorshme, acidi- i plumbit është rreth 0,30 $/Wh, LFP rreth 0,38 $/Wh-, hendeku nuk është aq dramatik. Faktori në ciklet e zëvendësimit, dhe LFP është në fakt më e lirë.
Sigurisht, kjo varet nga aplikimi specifik. Për skenarët me një-ndërrim, të lehtë-punë, acidi i plumbit-mund të jetë vërtet më ekonomik-nuk ka nevojë të shtyhet LFP.
Temperatura: Një variabël që shumë njerëz e nënvlerësojnë
Ne kemi një klient në Wisconsin që bën zinxhir të ftohtë-depoja e tyre qëndron rreth 40 gradë F gjatë gjithë vitit-, duke rënë nën 20 gradë F në dimër. Ata përdorën bateritë AGM më parë dhe u desh t'i zëvendësonin pas 14 muajsh kur kapaciteti ra nën 60% të-plotësisht të papërdorshme.
Pas kalimit në LFP, 26 muaj në të njëjtin mjedis dhe ende mbi 90% kapacitet. ROI në këtë rast duket i shkëlqyeshëm, por duhet të jem i qartë: ky është një-skenari më i mirë-zinxhiri i ftohtë është pika e ëmbël e LFP.
Ja se si ndikon përafërsisht temperatura në kapacitet (këto janë të dhënat tona të provës; prodhues të ndryshëm do të ndryshojnë):
| LFP | AGM | |
|---|---|---|
| 77 gradë F / 25 gradë | 100% | 100% |
| 60 gradë F / 15 gradë | 94-97% | 85-90% |
| 40 gradë F / 4 gradë | 85-90% | 70-80% |
| 20 gradë F / -7 gradë | 70-78% | 55-65% |
| 0 gradë F / -18 gradë | 50-60% | 35-45% |
Siç mund ta shihni, kur temperatura bie, hendeku midis dy llojeve të baterive zgjerohet. Në aplikimet e ruajtjes së ftohtë, avantazhi i LFP është i rëndësishëm.
Por vini re-kjo është performanca e shkarkimit. Ngarkimi me temperaturë të ulët- për LFP është një tjetër kurth. Ngarkimi nën 0 gradë shkakton veshje me litium dhe shumë sisteme BMS thjesht do të bllokojnë karikimin. Sikur klientët të ankoheshin për këtë, duke thënë se bateria ishte prishur-në fakt ishte aktivizimi i mekanizmit të mbrojtjes BMS. Shitjet nuk do t'ju tregojnë në mënyrë proaktive këtë.
Si të llogarisni TCO
Kam të dhëna nga dy flota të krahasueshme. Ne kontrolluam për variablat sa më shumë që të ishte e mundur, por ka ende dallime në operacionet e klientit-merr të dhënat vetëm si referencë.
Flota A: 20 kamionë me kontakt, plumb-acid, funksionim me 2 turne
Puna e mirëmbajtjes së vitit 1 bazohet në të dhëna mjaft të sakta të kartës së kohës: 18,2 mijë dollarë. Nga viti 2, klienti ndërroi kontraktorët dhe ne kemi vetëm totalet e faturave, të cilat mund të përfshijnë artikuj të tjerë-më pak të saktë.
Kostoja e joproduktive është më e vështira për t'u llogaritur. Ne vlerësuam bazuar në 30 minuta për ndërrim baterie, shumëzuar me normën e punës për orë. Ky numër është shumë konservator; ndikimi aktual i produktivitetit ka të ngjarë të jetë më i lartë, por nuk mund të matet saktësisht.
Energjia elektrike matet për Vitin 1, e vlerësuar në 5% përshkallëzim për vitet 2 dhe 3.
Shifra të përafërta:
Viti 1: Bateria 72 mijë dollarë + Mirëmbajtja ~ 18 mijë dollarë + Energjia elektrike ~ 8,5 mijë dollarë + Koha e ndërprerjes ~ 31 mijë dollarë=~ 130 mijë dollarë
Viti 2: Mirëmbajtja ~ 20 mijë dollarë + Energjia elektrike ~ 9 mijë dollarë + Koha e ndërprerjes ~ 34 mijë dollarë=~ 63 mijë dollarë
Viti 3: Ndërrimi i baterisë 54 mijë dollarë + Mirëmbajtja ~ 21 mijë dollarë + Energjia elektrike ~ 9,5 mijë dollarë + Koha e ndërprerjes ~ 37 mijë dollarë=~ 122 mijë dollarë
Gjithsej tre- vite rreth 315 mijë dollarë, pa llogaritur kostot e HVAC të dhomës së baterisë dhe hapësirës në dysheme.
Flota B: 20 kamionë me shpejtësi, LFP, funksionim me 2 turne
Investimi fillestar i vitit 1 168 mijë dollarë, pas kësaj në thelb vetëm mirëmbajtje minimale dhe energji elektrike.
Viti 1: Bateria 168 mijë dollarë + Mirëmbajtja ~ 2,5 mijë dollarë + Energjia elektrike ~ 6 mijë dollarë=~ 177 mijë dollarë
Viti 2: Mirëmbajtja ~ 2,5 mijë dollarë + Energjia elektrike ~ 6 mijë dollarë=~ 8,5 mijë dollarë
Viti 3: Mirëmbajtja ~ 2,5 mijë dollarë + Energjia elektrike ~ 6,5 mijë dollarë=~ 9 mijë dollarë
Gjithsej tre{0}}vjeçar rreth 195 mijë dollarë.
Kurseni rreth 120 mijë dollarë, në fund të fundit midis muajve 14 dhe 16, në varësi të mënyrës se si e llogaritni pjesën e kostos së kohës së ndërprerjes.
Flota B është tani në 38 muaj dhe ende kapacitet rreth 87%. Bazuar në këtë kurbë degradimi, 3 vjet të tjerë nuk duhet të jenë problem. Flota A ka kaluar tashmë një cikël zëvendësimi të baterisë dhe do të ketë nevojë për një tjetër.
Grackat e madhësisë së kapacitetit
Kam parë shumë njerëz të prokurimit që i bëjnë bateritë e tepërta për "siguri". 100Ah do të mjaftonin por ata blejnë 200Ah. Mendësi e kuptueshme, por kjo qasje ka probleme me LFP.
LFP-së nuk i pëlqen të qëndrojë në nivel të lartë SOC- afatgjatë. Ne kishim një klient që ishte tepër i madh me 40%, duke menduar se ishte konservator. Dy vjet më vonë, ruajtja e kapacitetit të tyre ishte në fakt më e keqe se bateritë me madhësi normale. Kontrollimi i regjistrave të BMS tregoi se bateritë ishin vazhdimisht mbi 75% SOC, rrallëherë të shkarkuara thellë-.
Qelizat që lundrojnë me tension të lartë- afatgjatë në fakt përshpejtojnë plakjen e kalendarit.
Parimi ynë aktual i madhësisë: punoni mbrapa nga 70-80% DoD në-kushtet më të këqija të rastit. 15-20% marzhi është i mjaftueshëm - mos u bëni lakmitar.
Ja se si të llogaritni (duke përdorur një projekt aktual si shembull):
- Së pari, përcaktoni kërkesën për energji. Thuaj se pajisja funksionon vazhdimisht në 500 W për 6 orë-kjo është kërkesa e papërpunuar 3000 Wh.
- Më pas shtoni zvogëlimin. Brenda, ne përdorim një faktor 0,65 për aplikimet e magazinës, temperaturën e mbulimit, shpejtësinë C-, vjetërimin, etj. Për ruajtjen në të ftohtë, ne përdorim 0,55,3000 Wh ÷ 0.65=4615Wh
- Shto marzhin operacional prej 15%.4615Wh ÷ 0.85=5430Wh
- Në 12,8V nominale:5430 ÷ 12.8=424Ah.
Pra, sipas specifikimeve, zgjidhni një konfigurim 450Ah ose 500Ah.
Kjo metodë nuk do t'i përshtatet çdo skenari, por është më e besueshme sesa përcaktimi i madhësisë direkt nga vlerat e vlerësuara.
Efekti Peukert
Nuk do ta shkruaja këtë seksion pasi ka ndikim minimal në LFP, por meqenëse ky është një udhëzues i plotë, që ia vlen të përmendet.
Bateritë e plumbit-acid tregojnë reduktim të ndjeshëm të kapacitetit me ritme të larta C--ky quhet efekti Peukert. Një bateri AGM 100Ah e shkarkuar në 1C (100A) mund të japë vetëm 55-60Ah. Shifrat e fletës së të dhënave të prodhuesit bazohen në testimin C/20 ose C/10, larg përdorimit aktual.
Eksponenti Peukert i LFP është rreth 1.02-1.05, në thelb i papërfillshëm. Pavarësisht nëse shkarkoni në 0,5C ose 1C, kapaciteti ndryshon vetëm me disa përqind.
Pra, nëse aplikacioni juaj përfshin-shpërthime të larta të rrymës-përshpejtimin AGV, ngritjen e pirunit, etj.-kapaciteti i vlerësuar i acidit plumb është vetëm një numër referimi; ajo që ju merrni në të vërtetë varet nga cikli i punës. Kapaciteti i vlerësuar i LFP-së është relativisht i besueshëm.
Çfarë duhet të shikoni me furnizuesit
Unë nuk do të rekomandoj apo keqpërdor ndonjë furnizues specifik këtu. Secili ka të mirat dhe të këqijat, dhe skenarët tanë të aplikimit mund të mos zbatohen për tuajat.
Por ka disa gjëra që mund të ndaj:
- Për furnizuesit e paketave të baterive në treg tani, qelizat vijnë nga vetëm një pjesë e vogël e burimeve. CATL, BYD, GOTION, EVE-këta lojtarë kryesorë përbëjnë pjesën më të madhe të tregut. Kështu që shpesh nuk po krahasoni cilësinë e celularit, por dizajnin BMS dhe aftësinë e integrimit të paketës.
- Kur kërkoni nga furnitorët për kthesat e shkarkimit, kërkoni të paktën tre: 0.2C, 0.5C, 1C. Shumë shitës më të vegjël nuk mund t'i prodhojnë ato ose t'ju japin grafikët e kopjuar dukshëm nga dikush tjetër. Shitësit më të mëdhenj zakonisht do të pyesin fillimisht për aplikacionin tuaj specifik, më pas do të ofrojnë të dhëna të synuara të testimit.
- Shitjet që nuk janë në gjendje t'u përgjigjen pyetjeve teknike në vend nuk do të thotë shumë. Ajo që ka rëndësi është nëse mund të merrni të dhëna të përdorshme brenda 72 orëve. Flamuri i vërtetë i kuq është heshtja e radios pas pyetjes ose marrjes së një grumbulli materialesh të përgjithshme marketingu.
- Lexoni me kujdes kushtet e garancisë. Shumë shitës shkruajnë "10 vjet ose 4000 cikle", por shtypja e imët ka kufij të xhiros që mund të arrihen në 6 vjet. Disa i përcaktojnë ciklet në mënyra absurde-10% DoD dhe 90% DoD llogariten si të njëjtat cikle që i bëjnë garanci të tilla në thelb të pavlefshme.
- UL 9540A të dhënat e testit termik të arratisur-duhet t'i kenë të gjithë shitësit legjitimë LFP. Ata që hezitojnë dhe thonë "ne mund të organizojmë testime" ose nuk kanë testuar ose kanë testuar me rezultate të pafavorshme.
Mendimet Përfundimtare
Vetë konvertimi Ah në Wh nuk është i vështirë. Ajo që është e vështirë është të dish se cilët numra të përdoren dhe si të interpretohen rezultatet.
Numrat e fletës së specifikimeve janë pika fillestare, jo përgjigja. Të gjitha bateritë e vlerësuara në 100Ah mund të japin energji aktuale shumë të ndryshme nën tensione, kimi dhe kushte të ndryshme funksionimi.
Grackat që kemi hasur janë në thelb të gjitha të dokumentuara më sipër. Çdo projekt është i ndryshëm dhe çështjet specifike kanë nevojë për analiza specifike. Mos ngurroni të më gjeni në LinkedIn për të biseduar rreth pyetjeve me përmasa të ngjashme-mund të mos kenë të gjitha përgjigjet, por me kënaqësi ndaj disa këndvështrime.
