Amper Saatinden Watt Saatine: Tam Dönüşüm Kılavuzu

Geçen yılın üçüncü çeyreğinde bir soğuk hava deposu AGV projesini kaybettik. Müşterinin mühendisi, %80 DoD artı kendi sıcaklık azaltma faktörünü kullanarak gerçek Wh'yi yeniden hesaplamakta ısrar etti. Doğrudan üreticinin 100Ah çarpı 12V değerini kullanarak teklif verdik ve yaklaşık %15 indirim elde ettik.

 

Doğrusunu söylemek gerekirse o zamanlar hesaplamalarının çok muhafazakar olduğunu düşünmüştüm. Geriye dönüp baktığımızda, sıcaklık düzeltmelerinin gerçekten agresif olduğunu görüyoruz, ancak doğru mu yanlış mı olduğunu tartışmak-için zaten teklifi kaybetmiştik. O zamandan bu yana, tüm tekliflerin bir değer kaybı hesaplama çalışma sayfası içermesini zorunlu kılıyoruz ve CFO'nun imzasını atmadan önce bunun mühendislik aşamasından geçmesi gerekiyor. Süreç daha sıkıcı ama en azından bunun gibi basit hatalar yüzünden anlaşmaları bir daha kaybetmeyeceğiz.

 

Bu deneyim bana bir şeyin farkına varmamı sağladı: Çoğu insan Ah'dan Wh'ye dönüşümü ortaokul matematiği gibi ele alıyor-Wh eşittir Ah çarpı V, bitti. Ancak gerçekte satın alma yapan herkes bu "basit formülün" arkasında saklanan pek çok tuzak olduğunu bilir.

Formülün Kendisiyle Başlayalım

Vh=Ah × V, doğru. 12V nominalde 100Ah akü size 1200Wh verir.

Ancak bu 12V nominal voltajdır. Gerçek çalışmada voltaj 10,5V ile 14,4V arasında dalgalanır. Hangi numarayı kullanıyorsunuz?

Daha doğru bir yöntem, Ah'yi anlık voltaj V(t) ile çarparak deşarj eğrisini entegre etmektir. Teorik olarak en kesin olanı, ancak açıkçası bunu gerçek projelerde nadiren yaparız-çok hantaldır ve çoğu tedarikçi tam deşarj eğrilerini bile sağlayamaz.

Geçen Yılın AGV Projesinden Alınan Ders

Kayıp projeye geri dönelim. Üç tedarikçiyi değerlendirdik ve şu şekilde göründü:

Tamamen $/Wh'ye baktığımızda:

Tedarikçi C en iyi anlaşma gibi görünüyor, değil mi? Ancak 16 haftalık-proje gecikmeleri, haftada beş-rakamlı ceza anlamına geliyordu. Sonunda Tedarikçi B'den fiyat teklifi aldık ve müşteri, boyutlandırmamızın yanlış olduğunu iddia etmek için Tedarikçi C'nin verilerini kullandı.

Her iki taraf da aslında hesaplama hatası yapmadı-varsayımlar farklıydı. Nominal voltajın yanı sıra standart DoD'yi kullandık; ölçülen orta-nokta voltajı artı agresif değer kaybı kullandılar. Bu konuda nasıl tartışıyorsunuz? Teknik olarak her ikisi de haklı gösterilebilir; ticari olarak kaybeden bunu kabul eder.

Neden Artık Ah'tan Çok Wh'ye Odaklanıyorum?

Ah'ın bir ölçüm olarak büyük bir sorunu var: enerjiyi yansıtmıyor, yalnızca yükü yansıtıyor.

Tamamı 100Ah olarak derecelendirilen aküler için:

Kurşun-asidin kullanılabilir kapasitesi neden yarıdan az? DoD %50 ile sınırlıdır, aksi takdirde çevrim ömrü önemli ölçüde düşer. LFP, çevrim ömrünü korurken %80'e, hatta %90'a kadar deşarj yapabilir.

Bu fark genellikle teklif aşamasında gözden kaçırılır. CFO, kurşun-asidi 180 Dolar, LFP'yi ise 400 Dolar olarak görüyor ve ilk tepkisi "fiyatın iki katından fazla" oluyor. Ancak gerçek kullanılabilir enerjiyi hesaplarsanız, kurşun-asit yaklaşık 0,30 $/Wh, LFP ise yaklaşık 0,38 $/Wh-aradaki fark o kadar da dramatik değil. Değiştirme döngülerindeki faktör ve LFP aslında daha ucuzdur.

Elbette bu, spesifik uygulamaya bağlıdır. Tek-vardiyada, hafif-görev senaryolarında kurşun-asit gerçekten daha ekonomik olabilir-LFP'yi zorlamaya gerek yoktur.

Sıcaklık: Birçok İnsanın Hafife Aldığı Bir Değişken

Wisconsin'de soğuk zincir yapan bir müşterimiz var-depoları yıl boyunca 40 derece F civarında duruyor-, kışın ise 20 derece F'nin altına düşüyor. Daha önce AGM pilleri kullanıyorlardı ve kapasitenin %60'ın altına düştüğünde 14 ay sonra bunları değiştirmek zorunda kaldılar-tamamen kullanılamaz durumdaydı.

LFP'ye geçtikten sonra 26 ay aynı ortamda ve hala %90 kapasitenin üzerinde. Bu vakanın yatırım getirisi harika görünüyor, ancak şunu açıkça belirtmeliyim ki bu en iyi-durum senaryosudur-soğuk zincir, LFP'nin en etkili noktasıdır.

Sıcaklığın kapasiteyi kabaca nasıl etkilediği aşağıda açıklanmıştır (bu bizim kendi test verilerimizdir; farklı üreticiler değişiklik gösterecektir):

Gördüğünüz gibi sıcaklık düştüğünde iki pil türü arasındaki fark genişliyor. Soğuk hava deposu uygulamalarında LFP'nin avantajı önemlidir.

Ancak-bunun deşarj performansı olduğunu unutmayın. LFP için düşük-sıcaklıkta şarj etme başka bir tehlikedir. 0 derecenin altında şarj etmek lityum kaplamaya neden olur ve birçok BMS sistemi şarjı kilitler. Müşteriler pilin bozulduğunu söyleyerek bu konuda şikayette bulunsaydı-bu aslında BMS koruma mekanizmasının tetiklenmesiydi. Satışlar size bunu proaktif olarak söylemez.

TCO Nasıl Hesaplanır?

Karşılaştırılabilir iki filodan verilerim var. Değişkenleri mümkün olduğu kadar kontrol ettik ancak müşteri işlemlerinde hâlâ farklılıklar var-verileri yalnızca referans olarak alın.

Kesinti süresi maliyet kısmını nasıl hesapladığınıza bağlı olarak, 14. ve 16. aylar arasında başabaş noktasına ulaşarak yaklaşık 120.000 $ tasarruf ettiniz.

Filo B şu anda 38 aylık ve hala %87 civarında kapasiteye sahip. Bu bozulma eğrisine göre 3 yıl daha sorun olmayacaktır. Filo A zaten bir pil değiştirme döngüsünden geçti ve bir başkasına ihtiyaç duymak üzere.

Kapasite Boyutlandırma Tuzakları

Birçok satın alma elemanının "güvenlik" nedeniyle pilleri aşırı büyüttüğünü gördüm. 100Ah yeterli olur ama 200Ah alıyorlar. Anlaşılabilir bir zihniyet, ancak bu yaklaşımın İGD ile ilgili sorunları var.

LFP uzun vadede yüksek SOC'de kalmayı- sevmez. Muhafazakar olduğunu düşünerek %40 oranında büyük beden giyen bir müşterimiz vardı. İki yıl sonra, kapasite korumaları aslında normal boyutlu pillerden daha kötüydü. BMS günlüklerinin kontrol edilmesi, pillerin sürekli olarak %75 SOC'nin üzerinde olduğunu ve nadiren tam-deşarj olduğunu gösterdi.

Uzun vadede yüksek voltajda yüzen hücreler{0}aslında takvimin yaşlanmasını hızlandırır.

Mevcut boyutlandırma prensibimiz: En kötü-durum koşullarında %70-%80 Savunma Bakanlığı'ndan geriye doğru çalışın. 15-20% marj yeterlidir; açgözlü olmayın.

İşte nasıl hesaplanacağı (örnek olarak gerçek bir proje kullanılarak):

1. Öncelikle enerji ihtiyacını belirleyin. Ekipmanın 6 saat boyunca sürekli olarak 500 W'ta çalıştığını varsayalım-bu, 3000 Wh ham gereksinimdir.
2. Daha sonra değer kaybı ekleyin. Dahili olarak depo uygulamaları için sıcaklığı, C-oranını, eskimeyi vb. kapsayan 0,65 faktörünü kullanırız. Soğuk depolama için 0,55,3000Wh ÷ 0.65=4615Wh kullanırız
3. %15'lik operasyonel marj ekleyin.4615Wh ÷ 0.85=5430Wh
4. 12,8V nominalde:5430 ÷ 12.8=424Ah.

Bu nedenle,{0}özellikle 450Ah veya 500Ah yapılandırmasını seçin.

Bu yöntem her senaryoya uymaz ancak doğrudan nominal değerlerden boyutlandırma yapmaktan daha güvenilirdir.

Peukert Etkisi

İşe alım üzerinde çok az etkisi olacağı için bu bölümü yazmayacaktım, ancak bu tam bir rehber olduğundan bahsetmeye değer.

Kurşun-asit aküleri, yüksek C-oranlarında-önemli kapasite azalması gösterir, buna Peukert etkisi denir. 1C'de (100A) boşaltılan 100Ah'lik bir AGM akü yalnızca 55-60Ah verebilir. Üretici veri sayfası rakamları, gerçek kullanımdan uzak, C/20 veya C/10 testlerine dayanmaktadır.

LFP'nin Peukert üssü 1,02-1,05 civarındadır ve aslında ihmal edilebilir düzeydedir. İster 0,5°C'de ister 1°C'de boşaltın, kapasite yalnızca yüzde birkaç farklılık gösterir.

Dolayısıyla, uygulamanız yüksek-akım patlamaları-AGV ivmesi, forklift kaldırma vb. içeriyorsa-kurşun asidin nominal kapasitesi yalnızca bir referans numarasıdır; gerçekte ne alacağınız görev döngüsüne bağlıdır. LFP'nin nominal kapasitesi nispeten güvenilirdir.

Tedarikçilerde Nelere Dikkat Edilmeli?

Burada herhangi bir belirli tedarikçiyi tavsiye etmeyeceğim veya kötü söz söylemeyeceğim. Her birinin artıları ve eksileri vardır ve uygulama senaryolarımız sizinkiler için geçerli olmayabilir.

Ama paylaşabileceğim birkaç şey var:

• Şu anda piyasadaki pil paketi tedarikçileri için hücreler yalnızca bir avuç kaynaktan geliyor. CATL, BYD, GOTION, EVE-bu en iyi oyuncular pazar payının çoğunu oluşturuyor. Çoğu zaman hücre kalitesini değil, BMS tasarımını ve paket entegrasyon yeteneğini karşılaştırıyorsunuz.
   
• Tedarikçilerden deşarj eğrilerini isterken en az üç tane talep edin: 0,2C, 0,5C, 1C. Birçok küçük satıcı bunları üretemez veya size açıkça başka birinden kopyalanmış çizelgeleri veremez. Daha büyük satıcılar genellikle önce özel uygulamanız hakkında sorular sorar, ardından hedeflenen test verilerini sağlar.
   
• Satışların teknik sorulara anında cevap verememesi pek bir anlam ifade etmiyor. Önemli olan 72 saat içinde kullanılabilir verilere ulaşıp ulaşamayacağınızdır. Gerçek tehlike işareti, soru sorduktan veya bir yığın genel pazarlama materyali aldıktan sonra radyonun sessiz kalmasıdır.
   
• Garanti şartlarını dikkatlice okuyun. Birçok satıcı "10 yıl veya 4000 döngü" yazar, ancak ayrıntılı baskıda 6 yılda ulaşılabilecek üretim sınırları vardır. Bazıları döngüleri saçma şekillerde tanımlıyor-%10 DoD ve %90 DoD aynı döngü olarak sayılıyor ve bu tür garantileri esasen değersiz hale getiriyor.
   
• UL 9540A termal kaçak test verilerine-meşru LFP satıcılarının hepsinin sahip olması gerekir. Tereddüt edip "test yapabiliriz" diyenler ya test yapmamış ya da test sonuçları olumsuz olmuş.