artikel

Plussen en minnen van tractiebatterijen

Warehousing Premium

Plussen en minnen van tractiebatterijen

De afgelopen jaren zijn verschillende alternatieve tractiebatterijen op de markt gekomen. De vraag is of Nikkel-Cadmium, Nikkel-Metaalhydride en

Lithium-Ion de natte lood-zwavelzuur batterij van de troon kunnen stoten.

Artikel oorspronkelijk gepubliceerd in Logistiek op 10 december 2010.

Voor de toepassing in allerhande consumentenelektronica – zoals laptops en digitale camera’s – kent iedereen wel de droge en oplaadbare Nikkel-Cadmium (NiCd), Nikkel-MetaalHydride (NiMH) en Lithium-Ion (Li-Ion) batterijen. Deze zijn ook beschikbaar voor de aandrijving van intern-transportmaterieel, maar worden nog lang niet uitgebreid in de dagelijkse praktijk toegepast. De traditionele natte lood-zwavelzuur batterij geldt nog steeds als een betrouwbare stroombron. Dan rijst vanzelf de vraag wat de echte meerwaarde van de oplaadbare elektrochemische alternatieven is. Omdat er net zoveel plussen als minnen aan deze batterijtypen kleven, is een eenduidig waardeoordeel moeilijk te vellen. Ze zijn ook nog niet overtuigend beter, goedkoper of efficiënter gebleken dan de vertrouwde natte tegenhanger. Alles op een rijtje gezet doen traditionele natte lood-zwavelzuur batterijen het zo slecht nog niet.

 

Plussen

Om toch interessant te zijn, moeten daar beduidend betere eigenschappen tegenover staan. En die zijn er deels ook wel. De belangrijkste is de snelle laadtijd die beduidend korter is dan van een natte lood-zwavelzuur batterij. Waar gemiddeld 8 uur staat voor een lege traditionele lood-zwavel batterij is een lege Li-Ion batterij soms al in 15 tot 30 minuten volgeladen. Ook tussentijds bijladen is in tegenstelling tot conventionele batterijen geen enkel probleem. Dit heeft geen negatieve gevolgen voor de capaciteit en levensduur van de batterij. Dat leidt tot een langere inzetduur, waarbij soms ook de noodzaak van dure wisselbatterijen komt te vervallen in een meerploegendienst. Ook blijft het batterijvermogen beter gehandhaafd bij lagere temperaturen, waarmee deze batterijen bij uitstek geschikt zijn voor toepassing in een koel- en vriesomgeving. Het lagere batterijgewicht per Ampère-uur komt bij deze magazijntrucks direct ten goede aan de actieradius. Met andere woorden: er kan in principe langer mee worden gereden, doordat er minder gewicht in beweging hoeft te worden gebracht en gehouden. Dat alles maakt ook de exploitatiekosten lager. Dat geldt in grote lijnen ook voor nikkel-cadmium en nikkel-metaalhydride.

 

Minnen

Gerelateerd aan het vermogen zijn NiCd en NiMH batterijen in aanschaf al gauw tweemaal duurder dan een vergelijkbare lood-zwavelzuur batterij met dezelfde capaciteit. Voor Li-Ion moet zelfs op het drie- tot viervoudige worden gerekend. Een ander nadeel betreft het lage gewicht. Dat speelt niet zozeer een rol bij magazijntrucks; daar geldt hoe lichter hoe beter. Maar het batterijgewicht heeft wel grote invloed op de stabiliteit van heftrucks met een contragewicht. Dit zal in de praktijk gecompenseerd moeten worden met een zwaarder contragewicht.

Ondanks zijn jarenlange succes heeft de lood-zwavelzuur batterij zijn tekortkomingen en beperkingen. Lood-zwavelzuur batterijen mogen nooit helemaal leeg worden gereden, anders gaan ze onherroepelijk stuk door sulfatering. De diepontlading mag maximaal tot 80 procent van de laadcapaciteit zijn. Dit is de Laad/ontlaadefficiëntie. Het aantal laadcycli is beperkt tot circa 1500; daarna zijn ze op en aan vervanging toe. Iedere tussentijdse bijlading geldt als een cyclus en heeft een negatief effect op de levensduur, tenzij er gebruik wordt gemaakt van een zuurcirculatiesysteem. Ook moet regelmatig het elektrolyt worden gecontroleerd en aangevuld met gedemineraliseerd water, wat een arbeidsintensief karwei is. Een wat duurder type lood-zuurbatterij is de onderhoudsvrije gelbatterij. Hierbij is de vloeibare elektrolyt geïmmobiliseerd in de vorm van gel. Een doorsnee tractiebatterij van 48V/650 Ah voor een heftruck weegt al gauw een kleine 1000 kilogram. Daarmee heeft dit batterijtype een relatief ongunstige gewicht-energieverhouding. De energiedichtheid is zelfs het laagst van alle oplaadbare batterijen en accu’s, namelijk 30 Wh/kg. Ook de vermogensdichtheid is het laagst met 75 W/kg. NiCd, NiMH en Li-Ion scoren op al deze fronten beter.

   

Experiment

Jungheinrich en Linde experimenteren al langere tijd met Lithium-Ion batterijen. De verwachting is dat deze techniek vooral zijn intrede zal doen binnen pallettrucks en orderverzameltrucks. Nissan experimenteert tot nu toe als enige met een Lithium-Ion batterij voor heftrucks. Hierbij zijn totaal nieuwe truckontwerpen mogelijk, omdat de Li-Ion batterij geen dwingende vierkante vorm verlangt en compacter kan zijn.

   

Maatwerk

Volgens Hoppecke blijven loodzwavelzuur batterijen vooralsnog gewoon bestaan naast de relatieve nieuwkomers Nikkel-Cadmium (NiCd), Nikkel-MetaalHydride (NiMH) en Lithium-Ion (Li-Ion). “Elk van deze batterijen heeft zo zijn specifieke kenmerken en toepassingsgebied”, stelt Willem Stehouwer (foto rechts) vast, directeur van Hoppecke Batterijen Nederland en tevens voorzitter van sectie III-A van de BMWT. “Er is geen batterijtype dat in alle opzichten met kop en schouders boven de andere uitsteekt.” Daarom blijft de natte lood-zwavelzuur batterij nog de meest aangewezen energiebron voor de meeste elektrische vorkheftrucks met contragewicht in de range 48-80V. Voor de lichtere magazijntrucks vanaf 12 tot en met 24 Volt bieden de alternatieve energiebronnen al wel wat meer keuzemogelijkheden en vormen zij mogelijk een goed alternatief voor lood-zwavelzuur. In alle gevallen is het volgens Stehouwer belangrijk dat heftruck, batterij en lader op elkaar en de inzet zijn afgestemd. In essentie komt het er volgens hem op neer dat de lood-zwavel tractiebatterij al decennialang de meest betrouwbare en bewezen techniek blijkt te zijn. De alternatieve batterijen moeten zich wat dat betreft nog bewijzen. Deze batterijfabrikant/leverancier hanteert daarom een ‘meerstromenbeleid’ en produceert alle tractiebatterijtypen waar de markt om vraagt. “Wij zoeken desgewenst voor iedere klant uit welk batterijtype het meest geschikt is.” Naast batterijen, laders en wisselsystemen biedt Hoppecke internationaal de mogelijkheid om per gebruikte kWh te betalen. “Dat concept van ‘Power by the Hour’ bieden we feitelijk al sinds twee jaar in Nederland aan, maar er is hiervoor nog weinig animo. Vanaf 2015 is dat ‘company policy’ en doen we een hernieuwde poging.”

Reageer op dit artikel