como litio

Mar 16, 2023

Es necesario acelerar la transición hacia emisiones bajas o netas de carbono cero para mantener el calentamiento global en niveles teóricamente seguros. De acuerdo con la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, los países se han fijado objetivos de emisiones netas de gases de efecto invernadero cero para mediados de siglo, con objetivos intermedios e hitos para la década de 2030. Las iniciativas de sustentabilidad corporativa y las regulaciones gubernamentales que promueven las emisiones netas de carbono cero están aumentando y muchas de las empresas más grandes de Estados Unidos han establecido sus propios objetivos netos cero más agresivos.

Una de las formas más rápidas y quizás más económicas de garantizar la descarbonización es mediante el uso de fuentes de energía limpia, como la energía eléctrica en el punto de consumo, y el cambio hacia fuentes de energía renovable en el punto de generación.

La química y la tecnología de las baterías, incluida la electrificación industrial, se discutirán en la Conferencia de Energía Distribuida de POWER, del 3 al 6 de octubre en el resort Gaylord Rockies cerca de Denver, Colorado. ¡Aún estás a tiempo de registrarte para el evento!

Dentro de las aplicaciones de energía motriz, la penetración de los sistemas de baterías de iones de litio es relativamente baja pero está creciendo rápidamente. Los segmentos de fuerza motriz incluyen equipos de manejo de materiales industriales (MH), como carretillas elevadoras (Figura 1) y manipuladores de carga, y equipos de elevación industrial, como elevadores de tijera y camiones de cubo de servicios públicos. Este equipo encuentra aplicaciones en centrales eléctricas e infraestructura de red relacionada (es decir, el mantenimiento de líneas eléctricas).

LEK, una empresa líder en investigación de mercado, calculó el valor de mercado de los sistemas de baterías de iones de litio de América del Norte dentro del segmento de energía motriz en alrededor de $ 2 mil millones en 2021, y las baterías de iones de litio representan menos del 10 % del mercado de equipos eléctricos MH , contra más del 90% alimentado por sistemas de baterías de plomo ácido. Sin embargo, existe una migración en todo el segmento hacia los sistemas de baterías de iones de litio que se alejan de la energía del motor de combustión interna (ICE) y ácido de plomo. LEK pronostica que se espera que la penetración de los sistemas de baterías de iones de litio continúe aumentando rápidamente dadas las ventajas de rendimiento y la disminución de los precios. Para 2026, se espera que los sistemas de baterías de iones de litio alcancen un tercio de la base instalada, creciendo a una tasa de crecimiento anual compuesto (CAGR) de alrededor del 30 % y representando cerca de la mitad de las ventas de equipos nuevos de MH.

Las soluciones de energía de iones de litio han liderado y acelerado la electrificación industrial al proporcionar baterías y cargadores de iones de litio avanzados para todos los equipos eléctricos de MH de las clases 1 a 3. Las baterías y cargadores de iones de litio integrados del mercado de accesorios disponibles a través de un solo proveedor han facilitado aún más la transición de plomo ácido a sistemas de iones de litio, lo que garantiza una ruta perfecta hacia operaciones más eficientes y respetuosas con el medio ambiente. La adopción y la implementación se simplifican ya que las baterías de iones de litio del mercado de accesorios son compatibles con todos los equipos eléctricos MH, y los cargadores de iones de litio pueden cargar baterías de iones de litio y de plomo-ácido. Además de un ecosistema saludable de baterías y cargadores de iones de litio del mercado de accesorios, los fabricantes de equipos originales de MH, como Hyster-Yale Group y BYD, ofrecen nuevas carretillas elevadoras que están optimizadas para operar con una sola batería de iones de litio integrada. Los sistemas de iones de litio ofrecen numerosas ventajas comerciales y técnicas sobre los sistemas de plomo ácido (como exploraremos más adelante), lo que permite una transición más rápida a la electrificación industrial para las empresas de generación y distribución de energía.

A partir de 2026, se espera que entre en vigencia la prohibición de venta de todos los montacargas ICE nuevos con una capacidad de elevación de 12,000 libras (o menos) de la Junta de Recursos del Aire de California (CARB). Actualmente la legislación se encuentra en etapa de propuesta y aún no ha entrado en vigor. La eliminación gradual de los montacargas ICE de la base instalada también es parte de esta propuesta y aún está en desarrollo. Esta legislación afectará la dirección de las industrias de equipos de MH, no solo en California sino en todo el país. Dado que la vida útil de los equipos MH es de 5 a 10 años, los compradores de equipos MH están cambiando sus compras a montacargas eléctricos con sistemas de baterías de iones de litio, lo que garantiza un mayor impulso y un cumplimiento más temprano de esta tendencia de electrificación industrial.

Las empresas eléctricas generalmente poseen una flota de camiones que incluye principalmente camiones de cubo (Figura 2) o camiones problemáticos, llamados así porque son utilizados por problemáticos, expertos que son enviados para investigar las causas de los cortes de energía. Los camiones de cubo de servicios públicos eléctricos se utilizan para colocar a un operador o linieros en un poste para reparar o mantener las líneas de servicios públicos. Las empresas de servicios eléctricos, como parte de sus iniciativas de energía limpia, están haciendo la transición a camiones de cubo de propulsión híbrida con la pluma y el cubo alimentados por batería eléctrica y el camión alimentado por ICE.

Los sistemas de baterías de iones de litio son una opción preferida sobre las baterías de ácido de plomo para alimentar el balde. Este avanzado sistema de energía auxiliar de iones de litio permite a los linieros operar el cucharón sin hacer funcionar el motor todo el día y proporciona suficiente carga para casi un día completo de trabajo, incluida la alimentación del sistema de elevación hidráulica, las herramientas eléctricas y la energía portátil en el lugar de trabajo. Las baterías también permiten que el aire acondicionado, las luces y los radios de dos vías de los camiones funcionen mientras el motor está apagado. Sin baterías, el sistema hidráulico del elevador funcionaría con el motor del camión, lo que requeriría que el vehículo estuviera en ralentí durante la operación. En el camino hacia y desde los lugares de trabajo, el sistema de batería se recarga desde el alternador del motor. También se carga en el garaje sin necesidad de equipo de carga especializado.

Estos camiones de cubo híbridos son más eficientes energéticamente ya que reducen las horas de inactividad, lo que reduce las emisiones de dióxido de carbono, el ruido y el desgaste del motor. Este sistema permite que los alborotadores apaguen por completo el motor del camión mientras trabajan en una línea, lo que hace que los camiones sean más seguros, más silenciosos, más eficientes en combustible y mejores para el medio ambiente. Además, la eliminación del ruido del motor hace que las condiciones de trabajo sean más seguras, mejora la comunicación entre los trabajadores y permite un funcionamiento más silencioso en el lugar de trabajo. El motor de un camión con canastilla estándar usa alrededor de un galón de combustible cada hora que la canastilla está en uso. Se estima que los nuevos camiones híbridos ahorran alrededor del 30% en combustible. Reducir el ralentí en solo 15 minutos por día por vehículo, para una flota de casi 6000 vehículos, ahorra alrededor de $1,2 millones al año en costos de combustible. También reduce las emisiones en aproximadamente 1,3 toneladas de material particulado, 21 toneladas de óxidos de nitrógeno, 26 toneladas de monóxido de carbono y 3800 toneladas de dióxido de carbono cada año.

Los reguladores de California están esperando la aprobación de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) para la legislación de camiones limpios avanzados (ACT) que requerirá que los fabricantes de vehículos vendan un cierto porcentaje de camiones de cero emisiones a partir de 2024. Esta legislación ayudará a California a cumplir sus objetivos climáticos y limpiar el aire en las comunidades más desfavorecidas y contaminadas del estado. Se espera que los camiones de servicios públicos eléctricos estén cubiertos por la adopción de la regla ACT. Esto ha llevado a la aparición reciente del primer camión de cubo totalmente eléctrico del país con dos sistemas eléctricos separados que proporcionan energía al tren motriz y al elevador.

Desde una perspectiva tecnológica, la tecnología de iones de litio se ve cada vez más como una alternativa convincente a los sistemas de baterías de plomo-ácido, ya que proporciona una mayor densidad de energía, una vida más larga, menores costos operativos y requisitos de mantenimiento:

Las baterías de iones de litio ofrecen grandes ahorros en comparación con el ácido de plomo cuando se considera el costo total de propiedad (TCO). Aunque el costo inicial de una batería de iones de litio es más alto, el retorno de la inversión (ROI) es atractivo al lograr una mayor eficiencia operativa y un TCO más bajo, con las mejoras op-ex que se enumeran a continuación:

En línea con las mejoras op-ex, el uso de baterías de iones de litio logra las siguientes mejoras de gasto de capital al usar también equipos MH:

Además de ser limpia y rentable, la electrificación industrial con baterías y cargadores avanzados de iones de litio permite la conectividad y la telemetría del Internet de las cosas (IoT). Las plataformas inteligentes y conectadas allanan el camino para los sistemas inteligentes que pueden acelerar la automatización, reducir la intervención humana y potenciar la toma de decisiones y el análisis basados ​​en datos.

La conectividad de IoT mejora la gestión de flotas al monitorear de forma remota los activos y brindar visibilidad en tiempo real con la ayuda de los datos adquiridos de estos activos a través de una puerta de enlace de IoT. La conectividad de IoT ayuda a los administradores de flotas a mejorar la utilización de activos y la eficiencia de las operaciones y a mejorar la vida útil del activo, lo que reduce tanto el gasto operativo como el gasto de capital de sus operaciones.

—Jeffrey Van Zwol es director de marketing de Green Cubes Technology, un diseñador y fabricante de sistemas de energía de litio con sede en Kokomo, Indiana, con oficinas en todo el mundo. Más información en www.greencubes.com.

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