Trakcione baterije deo su revolucionarne tehnologije u transportnoj industriji, koji su transformisale način na koji vozila rade. Ove napredne baterije nude brojne prednosti, što povećava njihovu efikasnost, štedi troškove, ali i čuva prirodu oko nas. Napravljene su tako da obezbeđuju veliku količinu energije tokom dužeg perioda.

Neke od njihovih glavnih karatkeristika su da produžavaju radno vreme vozila, brzo se pune, ali i imaju dug radni vek, te su otporne na jake vibracije. Zbog toga su postale idealne baterije za industrijske mašine poput; viljuškara, traktora, platfotmi za rad na visini, raznih uslužnih vozila, od onih na aerodromima do onih u skladištima i lukama.

Trakcione baterije tako su odigrale ključnu ulogu u pokretanju novih navika u radu i poslovanju, obezbeđujući velikim i malim kompanijama čist i efikasan izvor energije za različita vozila. Za razliku od konvencionalnih motora sa unutrašnjim sagorevanjem, ove baterije koriste električnu energiju za pogon, smanjujući emisije i poboljšavajući ukupne performanse.

Trakcione baterije se mogu puniti pomoću standardnih električnih utičnica. Međutim, za brže punjenje i efikasan rad, specijalizovana infrastruktura za punjenje lako se instalira u industrijskim okruženjima.

Vek trajanja baterije zavisi od različitih faktora, uključujući način korišćenja, pre svega, navike prilikom punjenja i održavanja. U proseku, dobro održavana trakciona baterija može trajati između 5 i 7 godina.

Kako su nastale trakcione baterije

Današnjih moćnih trakcionih baterija za viljuškare ne bi bilo da početkom 19. veka nisu izumljene prve punjive baterije. Pronalazak olovno-kiselinske baterije 1859. godine, značajna je prekretnica u tehnologiji baterija. To bila prva praktična punjiva baterija. Olovno-kiselinska baterija postala je osnova za budući napredak.

Sredinom 20. veka, upotreba baterija proširila se i na industrijsku primenu. Primera, olovne baterije postale su glavni izvor energije za električne viljuškare zbog svoje pouzdanosti, pristupačnosti i sposobnosti da obezbede dovoljnu snagu za podizanje teških tereta.

Krajem prošlog veka napredak u tehnologiji doveo je do uvođenja novih tipova baterija. Nikl-kadmijum (NiCd) baterije su stekle popularnost zbog veće gustine i dužeg ciklusa u poređenju sa olovno-kiselinskim baterijama. Međutim, NiCd baterije su imale ograničenja u pogledu uticaja na životnu sredinu i „efekta memorije“ koji je smanjio njihov ukupni kapacitet.

Devedesetih godina prošlog veka su se pojavile nikl-metal hidridne (NiMH) baterije koje su imale veću gustinu, ekološki su bile prihvatljivije i eliminisale su „efekat memorije“. Našle su primenu u električnim vozilima.

Ovaj vek (21.) doneo je revolucionarne promene u tehnologiji baterija sa porastom litijum-jonskih (Li-jonskih) baterija. One su još energetski efikasnije, ali i lakše, te sa dužim vekom trajanja. Uz to, vreme punjena postalo je neuporedivo brže.

Tehnologija baterija nastavlja da se razvija zbog sve veće potražnje za čistim i efikasnim skladištenjem energije. Tekuća istraživanja fokusiraju se na poboljšanje gustine energije, brzine punjenja i dužine radnog veka uz smanjenje troškova. Očekuje se da će napredak u materijalima, kao što su elektroliti u čvrstom stanju, dodatno poboljšati performanse i sigurnost trakcionih baterija.

Danas su ove baterije postale sastavni deo transportne industrije, ima ih u velikom broju viljuškara, stakera i električnih paletara. Putovanje od olovno-kiselinskih baterija do naprednih litijum-jonskih baterija približava nas čistoj i zelenoj budućnosti.

Ćelijska struktura trakcione baterije

Ove baterije obično se sastoje od više ćelija povezanih serijski ili paralelno, u zavisnosti od zahteva za naponom i kapacitetom. Serijsko povezivanje povećava napon, dok paralelno kapacitet same baterije.

Svaka ćelija ima napon od 2 volta. Kada su ove ćelije povezane u seriju, njihovi naponi se sabiraju, što rezultira više energije za celokupnu bateriju. Primera, baterija od 24 volta se sastoji od 12 ćelija, gde je napon svake ćelije 2 volta. Slično tome, baterija od 48 volti ima 24 ćelije, dok baterija od 80 volti imala 40 ćelija.

Za punjenje baterije koristi se eksterni izvor napona. On obezbeđuje veći napon od trenutnog napona ćelija. Svrha spoljašnjeg izvora napona je da poveća napon svake ćelije iznad 2 volta. Kada se napon ćelije poveća iznad 2 volta, počinje proces punjenja. Povećani napon podstiče protok struje u ćelije, što pomaže da se dopune hemijske reakcije unutar baterije. Ovo omogućava bateriji da skladišti i zadrži električnu energiju za kasniju upotrebu.

Tokom punjenja, važno je osigurati da svaka ćelija u sklopu baterije dobije jednaku količinu energije. Ovo je poznato kao balansiranje ćelija. Sistemi za upravljanje baterijama (BMS) se koriste za praćenje i kontrolu procesa punjenja, obezbeđujući da su napon i nivoi punjenja svake ćelije pravilno izbalansirani.

Različite tehnologije trakcione baterije

Trakcione baterije već postoje u različitim tehnologijama, svaka od njih ima svoje prednosti, ali i ono na šta treba obratiti pažnju, kako bi baterije bile dobro održavane i kako bi im produžili vek trajanja.

PzS i PzB – olovno-kiselinske baterije poznate po svojoj robusnoj konstrukciji i dugom veku trajanja. Imaju cevaste ploče. Napravljene su tako da izdrže česte cikluse pražnjenja. Poznate su po visokoj energetskoj efikasnosti.

Low maintenance – trakcione baterije obično se odnose na olovne baterije sa ventilacijom. Sastoje se od olovnih ploča potopljenih u tečni elektrolit, najčešće u razblaženom rastvoru sumporne kiseline. Zahtevaju manje održavanja u poređenju sa standardnim ventilisanim baterijama.

GEL – trakcione baterije ne zahtevaju održavanje, regulisane su ventilom i imaju cevaste ploče. Eliminišu potrebu za redovnom proverom nivoa elektrolita, te dopunjavanje vode. Imobilizovani elektrolit gel je ključna karakteristika ovih baterija. Gel pomaže u sprečavanju curenja. Takođe poboljšava otpornost baterije na vibracije, kao i njene ukupne performanse.

CSM (Cicling Stable Mat) – baterije poznate i kao takcione baterije od apsorbovane staklene prostirke (ASM), vrsta su napredne verzije olovnih baterija. Ne zahtevaju održavanje i poznate su po svojoj velikoj snazi. Imaju veću koncentraciju aktivnog materijala što im omogućava brže hemijske reakcije i bolju isporuku snage. Takođe, karakteriše ih nizak nivo samopražnjenja, što znači da zadržavaju energiju tokom dužih perioda kada se ne koriste.

SQUARE – baterije imaju specifičan tip tehnologije, dizajnirane da povećaju isporuku energije, ali i produže vreme rada u poređenju sa konvencionalnim baterijama. Napravljene su da izdrže rad u teškim uslovima. Izrađene od robusnih i čvrstih materijala, u svakoj situaciji su pouzdane. Ove baterije mogu da izdrže visoke nivoe vibracija i udarce.

Pure Lead Carbon – su baterije sa čistim olovnim ugljenikom. Ovo je napredna tehnologija olovnih baterija koja kombinuje prednosti olovnih baterija sa poboljšanim performansama ugljeničnih aditiva. Ove baterije mogu da podnesu veliki broj punjenja bez da značajno gube na kapacitetu. Karakteriše ih duži radni vek i brzo punjenje.

Lithium-Ion – popularne baterije koje imaju veliku gustinu energije, što znači da mogu da skladište značajnu količinu energije u kompaktnom i laganom pakovanju. To ih čini idealnim na mestima gde su važni prostor i težina, poput vozila, od automobila do električnih viljuškara. Imaju duži vek trajanja u poređenju sa tradicionalnim olovno-kiselinskim baterijama. Litijum-jonske trakcione baterije najbolje su i kada pričamo o brzom punjenju.

Kako funkcionišu trakcione baterije

Dve glavne komponente unutar ćelije baterije su pozitivna i negativna ploča. Pozitivna ploča, poznata i kao katoda, jedna je od elektroda unutar ćelije baterije. Obično je napravljena od jedinjenja metalnog oksida, kao što je olovni dioksid (PbO2) u olovno-kiselim baterijama ili litijum kobalt oksid (LiCoO2) u litijum-jonskim baterijama. Pozitivna ploča služi kao mesto redukcionih reakcija tokom faze pražnjenja baterije.

Negativna ploča, takođe poznata kao anoda, je druga elektroda unutar ćelije baterije. Obično je napravljena od materijala sposobnog za interkalaciju ili skladištenje jona, kao što je sunđerast olovo (Pb) u olovno-kiselinskim baterijama ili grafit u litijum-jonskim baterijama. Negativna ploča služi kao mesto oksidacionih reakcija tokom faze pražnjenja baterije. Uvek postoji jedna negativna ploča više od broja pozitivnih.

Između pozitivne i negativne ploče postavljen je separator koji sprečava direktan kontakt i kratki spoj između elektroda. Separator je obično napravljen od poroznog materijala koji omogućava kretanje jona dok sprečava mešanje pozitivnih i negativnih materijala.

Elektrolit je provodni medijum koji omogućava jonima da se kreću između pozitivne i negativne ploče. Obično je tečna ili gelasta supstanca koja sadrži rastvorene soli ili druge materijale koji provode jone. Elektrolit olakšava kretanje jona tokom procesa punjenja i pražnjenja, omogućavajući protok energije.

Kada je baterija u upotrebi, elektrohemijske reakcije se odvijaju unutar ćelije. Tokom faze pražnjenja, elektroni teku sa negativne ploče na pozitivnu ploču kroz spoljašnje kolo, stvarajući električnu energiju. Istovremeno, joni se kreću kroz elektrolit, balansirajući naelektrisanje između ploča. Ovaj proces oslobađa uskladištenu hemijsku energiju kao električnu.

Tokom faze punjenja, elektrohemijske reakcije su obrnute. Spoljašnja električna energija se dovodi do ćelije, izazivajući kretanje jona i obnavljanje hemijske energije unutar ploča.

Pozitivne i negativne ploče igraju ključnu ulogu u elektrohemijskim reakcijama koje se dešavaju u ćeliji baterije. Kroz ove reakcije, baterija može da skladišti i oslobađa električnu energiju po potrebi, napajajući razna vozila i opremu.

Prednosti takcionih baterija za radne mašine i viljuškare

Trakcione baterije obezbeđuju konzistentan i pouzdan izvor napajanja, obezbeđujući optimalne performanse i povećanu efikasnost za viljuškare. Ove baterije imaju veliku izlaznu snagu, omogućavajući efikasnije ubrzanje i lakši rad. Pored toga, električni viljuškari može da se koristiti u zatvorenim prostorima, bez brige o štetnim emisijama ili zagađenja bukom.

Za razliku od viljuškara na fosilna goriva, električni sa pogonom na trakcione baterije, proizvodi nultu emisiju tokom rada. Iako početna investicija može biti veća nego kod vozila na dizel ili benzin, dugoročno, radne mašine na baterije štede ukupne troškove. Električni viljuškari pa čak i polovni, generalno imaju niže operativne troškove zbog smanjene potrošnje energije i manjih potreba za održavanjem.

Faktori koje treba uzeti u obzir pri izboru baterija za viljuškare, kako bi se osigurale optimalne performanse i dugovečnost:

Energetski kapacitet baterije određuje koliko dugo viljuškar može da radi pre nego što je potrebno ponovno punjenje. Od ključne je važnosti izabrati bateriju sa dovoljnim energetskim kapacitetom da zadovolji operativne zahteve vozila.

Vreme punjenja treba uzeti u obzir. Koliko je potrebno da bi baterija dostigla puni kapacitet. Kraće vreme punjenja može pomoći da se maksimizira produktivnost, posebno u zahtevnim industrijskim okruženjima gde su viljuškari u stalnoj upotrebi.

Životni vek baterije je važan faktor jer utiče na ukupne troškove poslovanja. Preporuka je uvek izabrati bateriju sa dužim radnim vekom iako je razlika u ceni na strani one koja kraće traje. Ipak, kada se sve sabere, jeftinije izađe baterija koja radi duže, slično kao i sa gumama za viljuškare.

Sigurnost baterije. Uvek treba proveriti da li baterija ima ugrađene bezbednosne funkcije kao što su zaštita od prepunjavanja, praćenje temperature i sprečavanje kratkog spoja. Bezbednost bi trebalo da bude glavni prioritet kako bi se zaštitili i radnici i oprema.

Održavanje trakcionih baterija

Pravilno održavanje i briga su ključni za maksimiziranje performansi i produžavanje životnog veka baterija. Nekoliko osnovnih saveta:

Pravilno punjenje i pražnjenje

Pratiti uputstva proizvođača za pravilno punjenje i pražnjenje baterije. Prekomerno punjenje ili duboko pražnjenje mogu negativno uticati na performanse i dugovečnost baterije.

Redovni pregledi i čišćenje

Redovno proveravati bateriju, da li ima znakova oštećenja ili korozije. Očistiti terminale i priključke baterije da bi se obezbedila odgovarajuća provodljivost. Redovne provere i održavanje mogu pomoći da se uoče problemi pre nego što naprave veću štetu. Uopšte, redovan servis viljuškara najbolja je moguća navika.

Zamena i odlaganje

Kada baterija dođe do kraja svog životnog veka treba ju pravilno zameniti. Stare baterije potrebno je odlagati u skladu sa propisima i smernicama za reciklažu, kako bi se smanjili loši uticaji na životnu sredinu. Ove baterije mogu da se recikliraju.

Budućnost trakcione baterije u transportnoj industriji

Trakcione baterije su promenile transportnu industriju, posebno vozila kao što su viljuškari. Budućnost baterija u transportnoj industriji danas je više nego obećavajuća. Stalni napredak u tehnologiji baterija ima za cilj dalje poboljšanje gustine energije, brzine punjenja i ukupne efikasnosti. Pored toga, integracija obnovljivih izvora energije, poput sunca i vetra, u infrastrukturi za punjenje, učiniće električne viljuškare i druge mašine još održivijim i isplativijim.

Upravo je uspeh trakcionih baterija u viljuškarima otvorio put za elektrifikaciju drugih vrsta vozila, uključujući automobile, kamione, pa čak i avione.

Kako tehnologija baterija nastavlja da se razvija, možemo očekivati da vidimo samo efikasnije i moćnije baterije koje mogu da zadovolje zahteve najšireg spektra vozila.