एम्पियर घंटे से वाट घंटे: पूर्ण रूपांतरण गाइड
हमने पिछले साल तीसरी तिमाही में कोल्ड स्टोरेज एजीवी परियोजना खो दी थी। ग्राहक के इंजीनियर ने 80% DoD और अपने स्वयं के तापमान व्युत्पन्न कारक का उपयोग करके वास्तविक Wh की पुनर्गणना करने पर जोर दिया। हमने निर्माता की रेटेड 100Ah गुणा 12V का उपयोग करके सीधे उद्धरण दिया था, और लगभग 15% की छूट मिली।
ईमानदारी से कहूँ तो, मुझे लगा कि उस समय उनकी गणनाएँ बहुत रूढ़िवादी थीं। पीछे मुड़कर देखने पर, उनका तापमान सुधार वास्तव में आक्रामक था, लेकिन हम पहले ही बोली हार चुके थे {{1}सही या गलत का तर्क व्यर्थ था। तब से, हमें सभी उद्धरणों में एक व्युत्पन्न गणना वर्कशीट शामिल करने की आवश्यकता होती है, और सीएफओ के हस्ताक्षर करने से पहले इसे इंजीनियरिंग से गुजरना पड़ता है। प्रक्रिया अधिक कठिन है, लेकिन कम से कम हम उस तरह की बुनियादी गलतियों के कारण सौदे दोबारा नहीं खोएंगे।
इस अनुभव से मुझे कुछ एहसास हुआ: अधिकांश लोग Ah से Wh रूपांतरण को मिडिल स्कूल गणित की तरह मानते हैं -Wh, Ah गुना V के बराबर है, हो गया। लेकिन जो कोई भी वास्तव में खरीद करता है वह जानता है कि इस "सरल सूत्र" के पीछे बहुत सारे नुकसान छिपे हैं।
आइए फॉर्मूला से ही शुरुआत करें
क=आह × वी, सही। 12V नॉमिनल पर 100Ah की बैटरी आपको 1200Wh देती है।
लेकिन वह 12V नाममात्र वोल्टेज है। वास्तविक ऑपरेशन में, वोल्टेज 10.5V और 14.4V के बीच उतार-चढ़ाव करता है। आप कौन सा नंबर इस्तेमाल करते हैं?
हमारा वर्तमान दृष्टिकोण मध्य एसओसी पर वास्तविक वोल्टेज के मध्य {{0}डिस्चार्ज वोल्टेज {{1}का उपयोग करना है। एलएफपी के लिए, हम आमतौर पर 12V के बजाय 12.8V का उपयोग करते हैं, जो आपको 6.7% अधिक ऊर्जा देता है। बहुत ज्यादा नहीं लगता, लेकिन 50 फोर्कलिफ्टों में, यह असली पैसा है।
एक अधिक सटीक तरीका डिस्चार्ज वक्र को एकीकृत करना है, जिसमें एएच को तात्कालिक वोल्टेज वी (टी) से गुणा किया जाता है। सैद्धांतिक रूप से सबसे सटीक, लेकिन ईमानदारी से कहें तो वास्तविक परियोजनाओं में हम शायद ही कभी ऐसा करते हैं, यह बहुत बोझिल है, और बहुत से आपूर्तिकर्ता पूर्ण डिस्चार्ज कर्व भी प्रदान नहीं कर सकते हैं।
पिछले वर्ष के एजीवी प्रोजेक्ट से सबक
उस खोए हुए प्रोजेक्ट पर वापस जाएँ। हमने तीन आपूर्तिकर्ताओं का मूल्यांकन किया, और यहां बताया गया है कि यह कैसा दिखता है:
आपूर्तिकर्ता ए
स्थापित विक्रेता -लीड{{1}एसिड, 12.0V/100Ah की कीमत $178.50 है जिसमें कर, 60{6}दिन की भुगतान शर्तें, एक सप्ताह की डिलीवरी शामिल है। अच्छे संबंध, चीजें गलत होने पर किसी को कॉल करना।
आपूर्तिकर्ता बी
नए एलएफपी विक्रेता-12.8वी/100एएच की कीमत कर सहित $423 है, 30% जमा आवश्यक है, 8-सप्ताह का लीड समय। तकनीकी सहायता प्रतिक्रिया अच्छी थी.
देने वालाC
इसके अलावा LFP-13.2V/100Ah की कीमत $389 थी, इसके लिए भी जमा की आवश्यकता थी, लेकिन लीड समय 16 सप्ताह था। सेल्स ने कहा कि यह समझौता योग्य है, लेकिन वह बीएस निकला।
विशुद्ध रूप से $/Wh पर देख रहे हैं:
आपूर्तिकर्ता ए: $178.50 ÷ 1200Wh=$0.149/Wh
आपूर्तिकर्ता बी: $423 ÷ 1280Wh=$0.330/Wh
आपूर्तिकर्ता सी: $389 ÷ 1320Wh=$0.295/Wh
आपूर्तिकर्ता सी सबसे अच्छा सौदा लगता है, है ना? लेकिन हम 16 सप्ताह इंतजार नहीं कर सकते थे{{1}प्रोजेक्ट में देरी का मतलब था प्रति सप्ताह पांच{2}आंकड़ा जुर्माना। हमने आपूर्तिकर्ता बी के साथ उद्धरण समाप्त कर दिया, और ग्राहक ने आपूर्तिकर्ता सी के डेटा का उपयोग यह तर्क देने के लिए किया कि हमारा आकार गलत था।
वास्तव में किसी भी पक्ष ने गणना में त्रुटियाँ नहीं कीं-धारणाएँ भिन्न थीं। हमने नाममात्र वोल्टेज प्लस मानक DoD का उपयोग किया; उन्होंने मापे गए मध्य -बिंदु वोल्टेज प्लस आक्रामक व्युत्पन्न का उपयोग किया। आप इस बारे में बहस भी कैसे करते हैं? तकनीकी रूप से दोनों को उचित ठहराया जा सकता है; व्यावसायिक दृष्टि से जो भी हारता है वह इसे स्वीकार करता है।
क्यों मैं अब आह की तुलना में व्हू पर अधिक ध्यान केंद्रित करता हूँ
एक मीट्रिक के रूप में आह की एक बड़ी समस्या है: यह ऊर्जा को प्रतिबिंबित नहीं करता है, केवल चार्ज को दर्शाता है।
100Ah पर रेटेड सभी बैटरियों के लिए:
| प्रकार | नाममात्र वोल्टेज | परिकलित क | अनुमानित प्रयोग योग्य |
|---|---|---|---|
| बाढ़युक्त सीसा-एसिड | 12.0V | 1200 | ~500-600 |
| एजीएम | 12.0V | 1200 | ~550-650 |
| एलएफपी | 12.8V | 1280 | ~950-1050 |
| एलएफपी | 13.2V | 1320 | ~1000-1100 |
लेड{0}}एसिड की प्रयोग करने योग्य क्षमता आधे से भी कम क्यों है? DoD 50% तक सीमित है, अन्यथा चक्र जीवन नाटकीय रूप से गिर जाता है। एलएफपी चक्र जीवन को बनाए रखते हुए 80% या 90% तक डिस्चार्ज कर सकता है।
उद्धरण चरण के दौरान इस अंतर को अक्सर नजरअंदाज कर दिया जाता है। सीएफओ का मानना है कि लेड एसिड की कीमत 180 डॉलर है, जबकि एलएफपी की कीमत 400 डॉलर है, और पहली प्रतिक्रिया "कीमत दोगुनी से भी अधिक" है। लेकिन यदि आप वास्तविक उपयोग योग्य ऊर्जा की गणना करते हैं, तो लेड{5}}एसिड लगभग $0.30/Wh, LFP लगभग $0.38/Wh-अंतर इतना नाटकीय नहीं है। प्रतिस्थापन चक्र में कारक, और एलएफपी वास्तव में सस्ता है।
बेशक, यह विशिष्ट एप्लिकेशन पर निर्भर करता है। एकल {{1}शिफ्ट, हल्के {{2}ड्यूटी परिदृश्यों के लिए, लेड{3}एसिड वास्तव में अधिक किफायती हो सकता है {{4}एलएफपी को आगे बढ़ाने की कोई आवश्यकता नहीं है।
तापमान: एक परिवर्तनीय जिसे बहुत से लोग कम आंकते हैं
हमारे पास विस्कॉन्सिन में एक ग्राहक है जो कोल्ड चेन का काम करता है। उनका गोदाम साल भर में 40 डिग्री फ़ारेनहाइट तापमान पर रहता है, जो सर्दियों में 20 डिग्री फ़ारेनहाइट से नीचे चला जाता है। वे पहले एजीएम बैटरियों का उपयोग कर रहे थे, और 14 महीने के बाद जब क्षमता 60% से कम हो गई और पूरी तरह से अनुपयोगी हो गई तो उन्हें बदलना पड़ा।
एलएफपी पर स्विच करने के बाद, 26 महीने उसी वातावरण में और अभी भी 90% क्षमता से ऊपर। इस मामले पर आरओआई बहुत अच्छा लग रहा है, लेकिन मुझे स्पष्ट होना चाहिए: यह सबसे अच्छा मामला परिदृश्य है {{4}कोल्ड चेन एलएफपी का पसंदीदा स्थान है।
यहां मोटे तौर पर बताया गया है कि तापमान किस प्रकार क्षमता को प्रभावित करता है (यह हमारा अपना परीक्षण डेटा है; विभिन्न निर्माता अलग-अलग होंगे):
| एलएफपी | एजीएम | |
|---|---|---|
| 77 डिग्री एफ / 25 डिग्री | 100% | 100% |
| 60 डिग्री फ़ारेनहाइट / 15 डिग्री | 94-97% | 85-90% |
| 40 डिग्री एफ / 4 डिग्री | 85-90% | 70-80% |
| 20 डिग्री एफ/-7 डिग्री | 70-78% | 55-65% |
| 0 डिग्री एफ/-18 डिग्री | 50-60% | 35-45% |
जैसा कि आप देख सकते हैं, जब तापमान गिरता है, तो दो प्रकार की बैटरी के बीच का अंतर बढ़ जाता है। कोल्ड स्टोरेज अनुप्रयोगों में, एलएफपी का लाभ महत्वपूर्ण है।
लेकिन ध्यान दें-यह डिस्चार्ज प्रदर्शन है। एलएफपी के लिए कम तापमान वाली चार्जिंग एक और समस्या है। 0 डिग्री से नीचे चार्ज करने से लिथियम चढ़ाना होता है, और कई बीएमएस सिस्टम चार्जिंग को लॉक कर देंगे। यदि ग्राहकों ने इसके बारे में शिकायत करते हुए कहा कि बैटरी टूट गई है तो यह वास्तव में बीएमएस सुरक्षा तंत्र ट्रिगर हो रहा था। बिक्री सक्रिय रूप से आपको यह नहीं बताएगी।
टीसीओ की गणना कैसे करें
मेरे पास दो तुलनीय बेड़ों का डेटा है। हमने यथासंभव चरों को नियंत्रित किया, लेकिन ग्राहक परिचालन में अभी भी अंतर हैं। डेटा को केवल संदर्भ के रूप में लें।
बेड़ा ए: 20 पहुंच वाले ट्रक, सीसा {{1}एसिड, 2-शिफ्ट ऑपरेशन
वर्ष 1 का रखरखाव श्रम काफी सटीक समय कार्ड रिकॉर्ड पर आधारित है: $18.2K। वर्ष 2 से, ग्राहक ने ठेकेदारों को बदल दिया, और हमारे पास केवल चालान योग हैं, जिसमें कम सटीक अन्य आइटम भी शामिल हो सकते हैं।
डाउनटाइम लागत की गणना करना सबसे कठिन है। हमने प्रति बैटरी स्वैप 30 मिनट, प्रति घंटा श्रम दर से गुणा के आधार पर अनुमान लगाया। यह संख्या बहुत रूढ़िवादी है; वास्तविक उत्पादकता प्रभाव अधिक होने की संभावना है लेकिन इसे सटीक रूप से निर्धारित नहीं किया जा सकता है।
वर्ष 1 के लिए बिजली मापी गई है, वर्ष 2 और 3 के लिए 5% वृद्धि का अनुमान है।
मोटे आंकड़े:
वर्ष 1: बैटरी $72K + रखरखाव ~$18K + बिजली ~$8.5K + डाउनटाइम ~$31K=~$130K
वर्ष 2: रखरखाव ~$20K + बिजली ~$9K + डाउनटाइम ~$34K=~$63K
वर्ष 3: बैटरी प्रतिस्थापन $54K + रखरखाव ~$21K + बिजली ~$9.5K + डाउनटाइम ~$37K=~$122K
बैटरी कक्ष एचवीएसी और फर्श स्थान की लागत को छोड़कर, तीन - वर्षों में कुल लगभग $315K।
फ्लीट बी: 20 पहुंच ट्रक, एलएफपी, 2-शिफ्ट ऑपरेशन
वर्ष 1 प्रारंभिक निवेश $168K, उसके बाद मूल रूप से केवल न्यूनतम रखरखाव और बिजली।
वर्ष 1: बैटरी $168K + रखरखाव ~$2.5K + बिजली ~$6K=~$177K
वर्ष 2: रखरखाव ~$2.5K + बिजली ~$6K=~$8.5K
वर्ष 3: रखरखाव ~$2.5K + बिजली ~$6.5K=~$9K
तीन-वर्ष में कुल लगभग $195K।
लगभग $120K की बचत हुई, 14 और 16 महीनों के बीच ब्रेक-ईवन, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप डाउनटाइम लागत भाग की गणना कैसे करते हैं।
फ्लीट बी अब 38 महीने का है और अभी भी लगभग 87% क्षमता पर है। इस गिरावट वक्र के आधार पर, अगले तीन वर्षों में कोई समस्या नहीं होनी चाहिए। फ्लीट ए पहले ही एक बैटरी प्रतिस्थापन चक्र से गुजर चुका है और उसे दूसरे की आवश्यकता होने वाली है।
क्षमता आकार संबंधी कठिनाइयाँ
मैंने कई लोगों को "सुरक्षा" के लिए बैटरियां बड़े आकार में ख़रीदते देखा है। 100Ah पर्याप्त होगा लेकिन वे 200Ah खरीदते हैं। मानसिकता समझ में आती है, लेकिन इस दृष्टिकोण में एलएफपी के साथ समस्याएं हैं।
एलएफपी को लंबे समय तक उच्च एसओसी पर रहना पसंद नहीं है। हमारे पास एक ग्राहक था जो 40% से अधिक बड़ा था, यह सोचकर कि यह रूढ़िवादी था। दो साल बाद, उनकी क्षमता प्रतिधारण वास्तव में सामान्य आकार की बैटरियों से भी बदतर थी। बीएमएस लॉग की जांच से पता चला कि बैटरियां लगातार 75% एसओसी से ऊपर थीं, शायद ही कभी गहराई तक डिस्चार्ज होती थीं।
लंबे समय तक उच्च वोल्टेज पर तैरती कोशिकाएं वास्तव में कैलेंडर की उम्र बढ़ने को तेज करती हैं।
हमारा वर्तमान आकार सिद्धांत: सबसे खराब स्थिति में 70{1}}80% डीओडी से पीछे की ओर काम करें, . 15-20% मार्जिन पर्याप्त है - लालची मत बनो।
यहां गणना करने का तरीका बताया गया है (उदाहरण के तौर पर वास्तविक प्रोजेक्ट का उपयोग करके):
- सबसे पहले, ऊर्जा आवश्यकता निर्धारित करें। मान लें कि उपकरण 6 घंटे तक लगातार 500W पर चलता है, यानी 3000Wh कच्ची आवश्यकता है।
- फिर व्युत्पन्न जोड़ें. आंतरिक रूप से, हम गोदाम अनुप्रयोगों के लिए 0.65 कारक का उपयोग करते हैं, जिसमें तापमान, C {{2} दर, उम्र बढ़ने आदि को शामिल किया जाता है। कोल्ड स्टोरेज के लिए, हम 0.55.3000Wh ÷ 0.65=4615Wh का उपयोग करते हैं
- 15% का परिचालन मार्जिन जोड़ें।4615Wh ÷ 0.85=5430Wh
- 12.8V नाममात्र पर:5430 ÷ 12.8=424आह।
अत: विनिर्देशन के अनुसार, 450Ah या 500Ah कॉन्फ़िगरेशन चुनें।
यह विधि हर परिदृश्य में फिट नहीं होगी, लेकिन यह सीधे रेटेड मानों से आकार देने की तुलना में अधिक विश्वसनीय है।
प्यूकर्ट प्रभाव
मैं इस अनुभाग को लिखने नहीं जा रहा था क्योंकि इसका एलएफपी पर न्यूनतम प्रभाव पड़ता है, लेकिन चूंकि यह एक संपूर्ण मार्गदर्शिका है, इसलिए उल्लेख करना उचित है।
लेड {{0}एसिड बैटरियां उच्च C{{1}दरों{{2}पर महत्वपूर्ण क्षमता में कमी दिखाती हैं, इसे प्यूकर्ट प्रभाव कहा जाता है। 1C (100A) पर डिस्चार्ज की गई 100Ah AGM बैटरी केवल 55-60Ah ही प्रदान कर सकती है। निर्माता डेटाशीट के आंकड़े वास्तविक उपयोग से बहुत दूर, C/20 या C/10 परीक्षण पर आधारित हैं।
एलएफपी का प्यूकर्ट प्रतिपादक 1.02-1.05 के आसपास है, जो अनिवार्य रूप से नगण्य है। चाहे आप 0.5C या 1C पर डिस्चार्ज करें, क्षमता में केवल कुछ प्रतिशत का अंतर होता है।
इसलिए यदि आपके एप्लिकेशन में उच्च {{0}करंट बर्स्ट्स {{1}एजीवी त्वरण, फोर्कलिफ्ट लिफ्टिंग आदि शामिल है, तो {{3}लीड-एसिड की रेटेड क्षमता सिर्फ एक संदर्भ संख्या है; आपको वास्तव में क्या मिलता है यह कर्तव्य चक्र पर निर्भर करता है। एलएफपी की रेटेड क्षमता अपेक्षाकृत विश्वसनीय है।
आपूर्तिकर्ताओं के साथ क्या देखना है
मैं यहां किसी भी विशिष्ट आपूर्तिकर्ता की अनुशंसा या बुराई नहीं करूंगा। हर एक के अपने फायदे और नुकसान हैं, और हो सकता है कि हमारे एप्लिकेशन परिदृश्य आप पर लागू न हों।
लेकिन कुछ चीजें हैं जो मैं साझा कर सकता हूं:
- बाज़ार में बैटरी पैक आपूर्तिकर्ताओं के लिए, सेल केवल कुछ ही स्रोतों से आते हैं। CATL, BYD, GOTION, EVE इन शीर्ष खिलाड़ियों के पास अधिकांश बाज़ार हिस्सेदारी है। अक्सर आप सेल की गुणवत्ता की नहीं बल्कि बीएमएस डिज़ाइन और पैक एकीकरण क्षमता की तुलना कर रहे होते हैं।
- आपूर्तिकर्ताओं से डिस्चार्ज कर्व के लिए पूछते समय, कम से कम तीन का अनुरोध करें: 0.2C, 0.5C, 1C। कई छोटे विक्रेता उनका उत्पादन नहीं कर सकते हैं, या आपको स्पष्ट रूप से किसी और से कॉपी किए गए चार्ट नहीं दे सकते हैं। बड़े विक्रेता आमतौर पर पहले आपके विशिष्ट एप्लिकेशन के बारे में पूछेंगे, फिर लक्षित परीक्षण डेटा प्रदान करेंगे।
- सेल्स का मौके पर ही तकनीकी सवालों का जवाब न दे पाना ज्यादा मायने नहीं रखता। महत्वपूर्ण बात यह है कि क्या आप 72 घंटों के भीतर प्रयोग करने योग्य डेटा प्राप्त कर सकते हैं। पूछने या सामान्य विपणन सामग्री का ढेर प्राप्त करने के बाद रेडियो चुप्पी ही असली खतरे का संकेत है।
- वारंटी शर्तों को ध्यानपूर्वक पढ़ें. कई विक्रेता "10 साल या 4000 चक्र" लिखते हैं, लेकिन फाइन प्रिंट में थ्रूपुट सीमाएं होती हैं जो 6 साल तक प्रभावित हो सकती हैं। कुछ लोग चक्र को बेतुके तरीकों से परिभाषित करते हैं -10% DoD और 90% DoD को एक ही चक्र के रूप में गिना जाता है, जिससे ऐसी वारंटी अनिवार्य रूप से बेकार हो जाती हैं।
- यूएल 9540ए थर्मल रनअवे टेस्ट डेटा -वैध एलएफपी विक्रेताओं के पास यह होना चाहिए। जो लोग झिझकते हैं और कहते हैं कि "हम परीक्षण की व्यवस्था कर सकते हैं" उन्होंने या तो परीक्षण नहीं किया है या प्रतिकूल परिणाम वाले परीक्षण किए हैं।
अंतिम विचार
आह से व्हाई रूपांतरण स्वयं कठिन नहीं है। यह जानना कठिन है कि किन संख्याओं का उपयोग करना है और परिणामों की व्याख्या कैसे करनी है।
स्पेक शीट नंबर शुरुआती बिंदु हैं, उत्तर नहीं। 100Ah पर रेट की गई सभी बैटरियां विभिन्न वोल्टेज, रसायन विज्ञान और परिचालन स्थितियों के तहत काफी भिन्न वास्तविक ऊर्जा प्रदान कर सकती हैं।
हमने जिन नुकसानों का सामना किया है वे मूलतः ऊपर प्रलेखित हैं। प्रत्येक परियोजना अलग है, और विशिष्ट मुद्दों के लिए विशिष्ट विश्लेषण की आवश्यकता होती है। समान आकार के प्रश्नों के बारे में बातचीत करने के लिए बेझिझक मुझे लिंक्डइन पर खोजें। हो सकता है कि मेरे पास सभी उत्तर न हों, लेकिन कुछ दृष्टिकोण साझा करने में खुशी होगी।
