Amp Hours to Watt Hours: სრული კონვერტაციის სახელმძღვანელო
ჩვენ დავკარგეთ ცივი შენახვის AGV პროექტი გასულ წელს მესამე კვარტალში. კლიენტის ინჟინერი დაჟინებით მოითხოვდა ფაქტობრივი Wh-ის ხელახლა გამოთვლას 80% DoD-ის გამოყენებით, პლუს საკუთარი ტემპერატურის დამამცირებელი ფაქტორი. ჩვენ გვქონდა ციტირება პირდაპირ მწარმოებლის მიერ რეიტინგული 100Ah გამრავლებული 12V-ზე და მივიღეთ დაახლოებით 15% ფასდაკლება.
პატიოსნად, მე ვფიქრობდი, რომ მათი გამოთვლები იყო ძალიან კონსერვატიული იმ დროს. თუ გადავხედავთ, მათი ტემპერატურის კორექცია მართლაც აგრესიული იყო, მაგრამ ჩვენ უკვე დავკარგეთ შეთავაზება-სწორისა და არასწორის კამათი უაზრო იყო. მას შემდეგ, ჩვენ ვითხოვთ ყველა ციტატას შეიცავდეს დერიტაციის გამოთვლის სამუშაო ფურცელს და მან უნდა გაიაროს ინჟინერია, სანამ CFO მოაწერს ხელს. პროცესი უფრო დამღლელია, მაგრამ მაინც არ დავკარგავთ გარიგებებს მსგავსი ძირითადი შეცდომების გამო.
ამ გამოცდილებამ რაღაც დამაფიქრა: ადამიანების უმეტესობა Ah-ში Wh-ში გადაქცევას ისე ეპყრობა, როგორც საშუალო სკოლის მათემატიკა-Wh უდრის Ah-ჯერ V, შესრულებული. მაგრამ ყველამ, ვინც რეალურად აკეთებს შესყიდვებს, იცის, რომ ამ "მარტივი ფორმულის" მიღმა უამრავი ხარვეზი იმალება.
დავიწყოთ თვით ფორმულით
Wh=Ah × V, სწორია. 100Ah ბატარეა 12V ნომინალზე გაძლევთ 1200Wh.
მაგრამ ეს 12 ვ არის ნომინალური ძაბვა. რეალურ ექსპლუატაციაში, ძაბვა მერყეობს 10.5V-დან 14.4V-მდე. რომელ რიცხვს იყენებ?
ჩვენი ამჟამინდელი მიდგომაა გამოიყენოს საშუალო-გამონადენი ძაბვა-ფაქტობრივი ძაბვა დაახლოებით შუა SOC-ზე. LFP-სთვის ჩვენ ჩვეულებრივ ვიყენებთ 12.8 ვ-ს ნაცვლად 12V-ისა, რაც გაძლევთ 6.7%-ით მეტ ენერგიას. ძალიან არ ჟღერს, მაგრამ 50 სატვირთო მანქანაში ეს რეალური ფულია.
უფრო ზუსტი მეთოდია გამონადენის მრუდის ინტეგრირება, Ah-ის დაგროვება, გამრავლებული მყისიერ ძაბვაზე V(t). თეორიულად ყველაზე ზუსტი, მაგრამ გულწრფელად რომ ვთქვათ, ჩვენ ამას იშვიათად ვაკეთებთ რეალურ პროექტებში-ზედმეტად რთულ პროექტებში და ბევრ მომწოდებელს არ შეუძლია უზრუნველყოს სრული განმუხტვის მრუდები.
გაკვეთილი შარშანდელი AGV პროექტისგან
დაუბრუნდი იმ დაკარგულ პროექტს. ჩვენ შევაფასეთ სამი მომწოდებელი და აი, როგორ გამოიყურებოდა ეს:
მიმწოდებელი ა
დამკვიდრებული გამყიდველი-ტყვიის-მჟავა, 12.0V/100Ah კვოტირებული $178.50, გადასახადის ჩათვლით, 60-დღიანი გადახდის პირობები, ერთკვირიანი მიწოდება. კარგი ურთიერთობა, ვინმეს დაურეკავს, როცა რამე არასწორედ მიდის.
მიმწოდებელი B
ახალი LFP გამყიდველი-12.8V/100Ah კვოტირებულია $423, გადასახადის ჩათვლით, საჭიროა 30% დეპოზიტი, 8 კვირიანი ვადა. ტექნიკური დახმარების პასუხი იყო ღირსეული.
მიმწოდებელიC
ასევე LFP-13.2V/100Ah ციტირებულია $389, ასევე მოითხოვდა დეპოზიტს, მაგრამ ვადა იყო 16 კვირა. გაყიდვების თქმით, ეს იყო შეთანხმება, მაგრამ ეს იყო BS.
ვუყურებ მხოლოდ $/Wh:
მიმწოდებელი A: $178,50 ÷ 1200 Wh=$0,149/Wh
მიმწოდებელი B: $423 ÷ 1280 Wh=$0.330/Wh
მიმწოდებელი C: $389 ÷ 1320 Wh=$0,295/Wh
მიმწოდებელი C გამოიყურება როგორც საუკეთესო გარიგება, არა? მაგრამ ჩვენ ვერ ვიტანდით 16 კვირას-პროექტის დაგვიანება ნიშნავდა კვირაში ხუთ-ჯარიმას. ჩვენ დავასრულეთ ციტირება B მომწოდებელთან და კლიენტმა გამოიყენა მიმწოდებელი C-ის მონაცემები იმის დასამტკიცებლად, რომ ჩვენი ზომა არასწორი იყო.
ფაქტობრივად, არც ერთ მხარეს არ დაუშვებია გამოთვლების შეცდომა-დაშვებები განსხვავებული იყო. ჩვენ გამოვიყენეთ ნომინალური ძაბვა პლუს სტანდარტული DoD; მათ გამოიყენეს გაზომილი შუა-წერტილი ძაბვა პლუს აგრესიული დერიტირება. ამაზე საერთოდ როგორ კამათობ? ტექნიკურად ორივე შეიძლება იყოს გამართლებული; კომერციულად, ვინც დაკარგავს, იღებს მას.
რატომ ვაკეთებ ახლა უფრო მეტ ყურადღებას Wh-ზე, ვიდრე Ah-ზე
Ah-ს აქვს მეტრიკის მთავარი პრობლემა: ის არ ასახავს ენერგიას, მხოლოდ დამუხტვას.
ბატარეებისთვის ყველა შეფასებული 100Ah:
| ტიპი | ნომინალური ძაბვა | გამოთვლილი Wh | სავარაუდო გამოყენებადი |
|---|---|---|---|
| დატბორილი ტყვიის-მჟავა | 12.0V | 1200 | ~500-600 |
| AGM | 12.0V | 1200 | ~550-650 |
| LFP | 12.8V | 1280 | ~950-1050 |
| LFP | 13.2V | 1320 | ~1000-1100 |
რატომ არის ტყვიის-მჟავას გამოსაყენებელი მოცულობა ნახევარზე ნაკლები? DoD შემოიფარგლება 50%-ით, წინააღმდეგ შემთხვევაში ციკლის სიცოცხლე მკვეთრად იკლებს. LFP-ს შეუძლია 80% ან თუნდაც 90%-მდე განმუხტვა ციკლის სიცოცხლის შენარჩუნებისას.
ეს განსხვავება ხშირად შეუმჩნეველი ხდება ციტირების ფაზაში. ფინანსური დირექტორი ხედავს ტყვიის-მჟავას 180 დოლარად, ხოლო LFP 400 დოლარად და პირველი რეაქცია არის „გაორმაგებული ფასი“. მაგრამ თუ გამოთვლით რეალურ გამოსაყენებელ ენერგიას, ტყვიის-მჟავა არის დაახლოებით $0.30/Wh, LFP დაახლოებით $0.38/Wh-უფსკრული არც ისე დრამატულია. ჩანაცვლების ციკლების ფაქტორი და LFP რეალურად იაფია.
რა თქმა უნდა, ეს დამოკიდებულია კონკრეტულ აპლიკაციაზე. ერთჯერადი-ცვლის, მსუბუქი-სცენარებისთვის, ტყვიის-მჟავა შეიძლება მართლაც უფრო ეკონომიური იყოს-არ არის საჭირო LFP-ის დაძაბვა.
ტემპერატურა: ცვლადი, რომელსაც ბევრი არ აფასებს
ჩვენ გვყავს კლიენტი ვისკონსინში, რომელიც აკეთებს ცივ ჯაჭვს-მათი საწყობი დგას დაახლოებით 40 გრადუს F წელიწადში-წელიწადში, ზამთარში 20 გრადუს F-ზე დაბლა ეცემა. ისინი ადრე იყენებდნენ AGM ბატარეებს და უნდა შეცვალონ ისინი 14 თვის შემდეგ, როდესაც სიმძლავრე დაეცა რეიტინგული-სრულად გამოუსადეგარის 60%-ზე დაბლა.
LFP-ზე გადასვლის შემდეგ, 26 თვე იმავე გარემოში და ჯერ კიდევ 90%-ზე მეტი სიმძლავრე. ROI ამ შემთხვევაში მშვენივრად გამოიყურება, მაგრამ ცხადი უნდა ვიყო: ეს არის საუკეთესო-შემთხვევის სცენარი-ცივი ჯაჭვი LFP-ის საყვარელი ადგილია.
აი, დაახლოებით როგორ მოქმედებს ტემპერატურა სიმძლავრეზე (ეს არის ჩვენი საკუთარი ტესტის მონაცემები; სხვადასხვა მწარმოებლები განსხვავდებიან):
| LFP | AGM | |
|---|---|---|
| 77 გრადუსი F / 25 გრადუსი | 100% | 100% |
| 60 გრადუსი F / 15 გრადუსი | 94-97% | 85-90% |
| 40 გრადუსი F / 4 გრადუსი | 85-90% | 70-80% |
| 20 გრადუსი F / -7 გრადუსი | 70-78% | 55-65% |
| 0 გრადუსი F / -18 გრადუსი | 50-60% | 35-45% |
როგორც ხედავთ, როდესაც ტემპერატურა ეცემა, ბატარეის ორ ტიპს შორის უფსკრული ფართოვდება. ცივი შენახვის პროგრამებში LFP-ის უპირატესობა მნიშვნელოვანია.
მაგრამ გაითვალისწინეთ-ეს არის გამონადენის შესრულება. LFP-ის დაბალი-ტემპერატურული დატენვა კიდევ ერთი პრობლემაა. 0 გრადუსზე დაბლა დატენვა იწვევს ლითიუმს და ბევრი BMS სისტემა უბრალოდ დაბლოკავს დატენვას. თუ კლიენტები უჩიოდნენ ამის შესახებ, ამბობდნენ, რომ ბატარეა გაფუჭდა-ეს იყო რეალურად BMS დაცვის მექანიზმის ამოქმედება. გაყიდვები ამას პროაქტიულად არ გეტყვით.
როგორ გამოვთვალოთ TCO
მე მაქვს მონაცემები ორი შესადარებელი ფლოტიდან. ჩვენ მაქსიმალურად ვაკონტროლებდით ცვლადებს, მაგრამ მაინც არის განსხვავებები მომხმარებელთა ოპერაციებში-მიიღეთ მონაცემები მხოლოდ მითითებად.
ფლოტი A: 20 წვდომა სატვირთო მანქანა, ტყვიის-მჟავა, 2 ცვლაში მუშაობა
1 წელი ტექნიკური სამუშაოები ეფუძნება საკმაოდ ზუსტ დროის ბარათის ჩანაწერებს: $18.2K. მე-2 წლიდან კლიენტმა შეცვალა კონტრაქტორები და ჩვენ გვაქვს მხოლოდ ინვოისის ჯამი, რომელიც შეიძლება შეიცავდეს სხვა ერთეულებს-ნაკლებად ზუსტი.
შეფერხების ხარჯი ყველაზე რთული გამოსათვლელია. ჩვენ გამოვთვალეთ ბატარეის 30 წუთის გაცვლის საფუძველზე, გამრავლებული საათობრივი შრომის განაკვეთზე. ეს რიცხვი ძალიან კონსერვატიულია; პროდუქტიულობაზე რეალური გავლენა სავარაუდოდ უფრო მაღალია, მაგრამ ზუსტი რაოდენობრივი დადგენა შეუძლებელია.
ელექტროენერგია გაზომილია 1 წლისთვის, შეფასებულია 5%-იანი ესკალაციით 2 და 3 წლებისთვის.
უხეში ფიგურები:
წელი 1: ბატარეა 72 ათასი დოლარი + მოვლა ~ 18 ათასი დოლარი + ელექტროენერგია ~ 8,5 ათასი დოლარი + გამორთვის დრო ~ 31 ათასი დოლარი=~ 130 ათასი დოლარი
წელი 2: ტექნიკური მომსახურება ~$20K + ელექტროენერგია ~$9K$ + გამორთვის დრო ~$34K=~$63K$
წელი 3: ბატარეის გამოცვლა $54K + ტექნიკური მომსახურება ~$21K + ელექტროენერგია ~$9.5K + გამორთვის დრო ~$37K=~$122K $
სამი-წელი ჯამში დაახლოებით $315K $, ბატარეის ოთახის HVAC და იატაკის სივრცის ხარჯების გარეშე.
ფლოტი B: 20 ცალი სატვირთო მანქანა, LFP, 2 ცვლადი მუშაობა
წლის 1 საწყისი ინვესტიცია $168K, ამის შემდეგ ძირითადად მხოლოდ მინიმალური მოვლა და ელექტროენერგია.
წელი 1: ბატარეა $168K + მოვლა ~$2,5K + ელექტროენერგია ~$6K=~$177K$
წელი 2: ტექნიკური მომსახურება ~$2.5K + ელექტროენერგია ~$6K$=~$8.5K
წელი 3: ტექნიკური მომსახურება ~2,5 ათასი დოლარი + ელექტროენერგია ~ 6,5 ათასი დოლარი=~ 9 ათასი დოლარი
სამი-წელი სულ დაახლოებით $195K.
დაზოგეთ დაახლოებით 120 ათასი აშშ დოლარი, 14-დან 16 თვემდე, იმისდა მიხედვით, თუ როგორ გამოთვალებთ შეფერხების ღირებულების ნაწილს.
ფლოტი B ახლა 38 თვისაა და ჯერ კიდევ დაახლოებით 87% ტევადობაა. ამ დეგრადაციის მრუდიდან გამომდინარე, კიდევ 3 წელი არ უნდა იყოს პრობლემა. ფლოტმა A-მ უკვე გაიარა ერთი ბატარეის გამოცვლის ციკლი და დასჭირდება მეორე.
სიმძლავრის გაზომვის პრობლემები
მე მინახავს ბევრი შემსყიდველი, ვინც აჭარბებს ბატარეებს "უსაფრთხოებისთვის". 100Ah საკმარისი იქნებოდა, მაგრამ ისინი ყიდულობენ 200Ah. გასაგებია აზროვნება, მაგრამ ამ მიდგომას პრობლემები აქვს LFP-სთან დაკავშირებით.
LFP-ს არ მოსწონს SOC-ზე ხანგრძლივი- დარჩენა. გვყავდა კლიენტი, რომელიც 40%-ით დიდი ზომის იყო, ფიქრობდა, რომ ეს იყო კონსერვატიული. ორი წლის შემდეგ, მათი სიმძლავრის შენარჩუნება რეალურად უფრო უარესი იყო ვიდრე ჩვეულებრივი ზომის ბატარეები. BMS ჟურნალების შემოწმებამ აჩვენა, რომ ბატარეები მუდმივად იყო 75% SOC-ზე მაღალი, იშვიათად ღრმად-დამუხტული.
გრძელვადიანი მაღალი ძაბვის მქონე უჯრედები რეალურად აჩქარებს კალენდრის დაბერებას.
ჩვენი ამჟამინდელი ზომის პრინციპი: იმუშაეთ უკან 70-80% DoD-დან ყველაზე უარეს-შემთხვევის პირობებში. 15-20% ზღვარი საკმარისია - ნუ იქნებით ხარბ.
აი, როგორ გამოვთვალოთ (მაგალითად, რეალური პროექტის გამოყენებით):
- პირველ რიგში, განსაზღვრეთ ენერგიის მოთხოვნილება. თქვით, რომ მოწყობილობა მუდმივად მუშაობს 500 ვტ-ზე 6 საათის განმავლობაში-ეს არის 3000 Wh ნედლეულის მოთხოვნა.
- შემდეგ დაამატეთ დერატი. შინაგანად, ჩვენ ვიყენებთ 0.65 კოეფიციენტს საწყობის აპლიკაციებისთვის, დაფარვის ტემპერატურა, C-სიჩქარე, დაძველება და ა.შ. ცივი შენახვისთვის ვიყენებთ 0.55.3000 Wh ÷ 0.65=4615Wh
- დაამატეთ ოპერატიული ზღვარი 15%.4615Wh ÷ 0.85=5430Wh
- 12.8V ნომინალური:5430 ÷ 12.8=424აჰ.
ასე რომ, სპეციფიკურად- აირჩიეთ 450Ah ან 500Ah კონფიგურაცია.
ეს მეთოდი არ მოერგება ყველა სცენარს, მაგრამ უფრო საიმედოა, ვიდრე პირდაპირ რეიტინგული მნიშვნელობების მიხედვით.
პეუკერტის ეფექტი
მე არ ვაპირებდი ამ განყოფილების დაწერას, რადგან მას აქვს მინიმალური გავლენა LFP-ზე, მაგრამ რადგან ეს არის სრული სახელმძღვანელო, რომლის აღნიშვნაც ღირს.
ტყვიის-მჟავა ბატარეები აჩვენებენ სიმძლავრის მნიშვნელოვან შემცირებას მაღალი C-სიჩქარით-ამას Peukert ეფექტი ეწოდება. 100Ah AGM ბატარეა დატვირთული 1C (100A) ტემპერატურაზე შეიძლება იყოს მხოლოდ 55-60Ah. მწარმოებლის მონაცემთა ცხრილის ფიგურები ეფუძნება C/20 ან C/10 ტესტირებას, შორს არის რეალური გამოყენებისგან.
LFP-ის Peukert-ის მაჩვენებელი არის დაახლოებით 1.02-1.05, არსებითად უმნიშვნელო. 0,5C ან 1C ტემპერატურაზე გამონადენი, სიმძლავრე მხოლოდ რამდენიმე პროცენტით განსხვავდება.
ასე რომ, თუ თქვენი აპლიკაცია გულისხმობს მაღალ-მიმდინარე აფეთქებებს-AGV-ს აჩქარებას, ლიფტის აწევას და ა.შ.-ტყვიის მჟავის ნომინალური სიმძლავრე მხოლოდ საცნობარო ნომერია; რას მიიღებთ რეალურად დამოკიდებულია სამუშაო ციკლზე. LFP-ის რეიტინგული სიმძლავრე შედარებით საიმედოა.
რა უნდა უყუროთ მომწოდებლებს
მე არ ვურჩევ და არ ვურჩევ რაიმე კონკრეტულ მომწოდებელს აქ. თითოეულ მათგანს აქვს დადებითი და უარყოფითი მხარეები და ჩვენი განაცხადის სცენარი შეიძლება არ ეხებოდეს თქვენსას.
მაგრამ არის რამდენიმე რამ, რისი გაზიარებაც შემიძლია:
- ბატარეის პაკეტის მომწოდებლებისთვის ახლა ბაზარზე, უჯრედები მხოლოდ რამდენიმე წყაროდან მოდის. CATL, BYD, GOTION, EVE-ამ ტოპ მოთამაშეებს უკავიათ ბაზრის წილის უმეტესი ნაწილი. ასე რომ, ხშირად თქვენ არ ადარებთ უჯრედის ხარისხს, არამედ BMS დიზაინს და პაკეტის ინტეგრაციის შესაძლებლობას.
- როდესაც მომწოდებლებს სთხოვთ გამონადენის მოსახვევებს, მოითხოვეთ მინიმუმ სამი: 0.2C, 0.5C, 1C. ბევრი პატარა გამყიდველი ვერ აწარმოებს მათ, ან მოგცემთ სქემებს აშკარად სხვისგან. უფრო დიდი გამყიდველები, როგორც წესი, იკითხავენ თქვენს კონკრეტულ აპლიკაციას ჯერ, შემდეგ კი მიაწვდიან მიზნობრივ ტესტის მონაცემებს.
- გაყიდვები, რომლებიც ადგილზე ვერ პასუხობენ ტექნიკურ კითხვებს, ბევრს არ ნიშნავს. მთავარია, შეგიძლიათ თუ არა გამოსაყენებელი მონაცემების მიღება 72 საათის განმავლობაში. ნამდვილი წითელი დროშა არის რადიო დუმილი კითხვის შემდეგ, ან ზოგადი მარკეტინგული მასალების მიღების შემდეგ.
- ყურადღებით წაიკითხეთ საგარანტიო პირობები. ბევრი გამყიდველი წერს "10 წელი ან 4000 ციკლი", მაგრამ წვრილ ბეჭდვას აქვს გამტარუნარიანობის ლიმიტები, რომლებიც შეიძლება მიაღწიოს 6 წელს. ზოგიერთი განსაზღვრავს ციკლებს აბსურდული გზებით-10% DoD და 90% DoD ითვლება იმავე ციკლად, რაც ასეთ გარანტიებს არსებითად უსარგებლო ხდის.
- UL 9540A თერმული გაქცევის ტესტის მონაცემები-ლეგიტიმური LFP მოვაჭრეებს უნდა ჰქონდეთ ეს ყველა. ვინც ყოყმანობს და ამბობს „ჩვენ შეგვიძლია ტესტირება მოვაწყოთ“ ან არ გაუკეთებიათ ტესტირება ან ტესტირება არასახარბიელო შედეგებით.
საბოლოო აზრები
Ah to Wh კონვერტაცია არ არის რთული. ძნელია იმის ცოდნა, თუ რომელი რიცხვები გამოვიყენოთ და როგორ განვსაზღვროთ შედეგები.
სპეციფიკაციების ფურცლის ნომრები არის ამოსავალი წერტილი და არა პასუხი. ბატარეებს, რომელთა სიმძლავრეა 100Ah, შეუძლიათ რადიკალურად განსხვავებული ფაქტობრივი ენერგიის მიწოდება სხვადასხვა ძაბვის, ქიმიისა და მუშაობის პირობებში.
ხაფანგები, რომლებიც ჩვენ შევხვდით, ძირითადად, ყველა ზემოთ არის დოკუმენტირებული. ყველა პროექტი განსხვავებულია და კონკრეტულ საკითხებს კონკრეტული ანალიზი სჭირდება. მოგერიდებათ მომძებნოთ LinkedIn-ზე, რათა ესაუბროთ მსგავსი ზომის კითხვებს-შეიძლება არ ჰქონდეს ყველა პასუხი, მაგრამ სიამოვნებით გაგიზიარებთ რამდენიმე პერსპექტივას.
