اكتشف مزايا وتحديات تصميم أنظمة البطاريات الكهربائية للآلات الإنشائية المتنقلة. تعرف على الفروقات بين أنظمة الديزل والكهرباء، وكفاءة الطاقة، وتكلفة الملكية الإجمالية، والتحديات التقنية في هذا المجال.
تصميم أنظمة البطاريات الكهربائية للآلات الإنشائية المتنقلة
في عالم يتجه بشكل متزايد نحو الاستدامة والحد من الانبعاثات الضارة، أصبحت أنظمة البطاريات الكهربائية بديلاً واعدًا لمحركات الديزل التقليدية، خاصة في مجال الآلات الإنشائية المتنقلة. في حلقة اليوم من بودكاست “Jav Tech”، ناقش رالف، المتخصص في تمكين المبيعات، مع ماركوس، مدير المبيعات في مجال الكهربة، التحديات والمزايا التي تأتي مع تصميم أنظمة البطاريات الكهربائية للآلات الإنشائية.
الفرق الأساسي بين أنظمة الديزل والأنظمة الكهربائية
أولاً، أوضح ماركوس أن الفرق الرئيسي بين النظامين يكمن في الانبعاثات. فبينما تنتج آلات الديزل انبعاثات عادمة بسبب حرق الوقود الأحفوري، فإن الأنظمة الكهربائية لا تنتج أي انبعاثات ضارة، طالما أن الكهرباء المستخدمة تأتي من مصادر طاقة نظيفة. بالإضافة إلى ذلك، تتميز الأنظمة الكهربائية بكفاءة أعلى، حيث تصل كفاءتها إلى 80-90% مقارنة بنسبة 25-30% فقط لأنظمة الديزل.
الكفاءة والضوضاء وتكلفة الملكية الإجمالية
عند الحديث عن الكفاءة، أشار ماركوس إلى أن أنظمة الديزل تفقد معظم طاقتها على شكل حرارة، بينما تحافظ الأنظمة الكهربائية على طاقتها بشكل أفضل. كما أن الأنظمة الكهربائية أكثر هدوءًا، مما يحسن راحة المشغل ويسمح باستخدام الآلات في بيئات حساسة للضوضاء، مثل استخدام شاحنات القمامة ليلاً أو المعدات في حدائق الحيوان دون إزعاج الزوار أو الحيوانات.
أما بالنسبة لتكلفة الملكية الإجمالية (TCO)، فإن تكلفة شراء الأنظمة الكهربائية أعلى من نظيراتها التي تعمل بالديزل. ومع ذلك، فإن تكاليف الطاقة والصيانة أقل بشكل كبير في الأنظمة الكهربائية، مما يجعلها خيارًا اقتصاديًا على المدى الطويل. كما أن البطاريات، وهي أحد المكونات الرئيسية في هذه الأنظمة، تتمتع بعمر أطول، مما يقلل من تكاليف الاستبدال والصيانة.
التحديات التقنية في تصميم الأنظمة الكهربائية
على الرغم من المزايا العديدة، فإن استبدال محرك الديزل بمحرك كهربائي ليس عملية مباشرة. يتطلب تصميم النظام الكهربائي فهمًا دقيقًا لاحتياجات الطاقة والعزم الخاصة بالآلة. كما أن حجم البطارية يعتمد على متطلبات الطاقة ودورة العمل، بينما يؤثر العزم على تصميم المحرك ونظام التروس.
وأضاف ماركوس أن الجهد والتيار يلعبان دورًا مهمًا في تصميم النظام. فكلما زادت متطلبات الطاقة، زادت الحاجة إلى أنظمة ذات جهد أعلى، مما يؤثر على اختيار المكونات الكهربائية. كما أن هناك قيودًا على التيار بسبب حجم الأسلاك والموصلات، مما قد يتطلب الانتقال إلى أنظمة ذات جهد أعلى لتقليل التيار مع الحفاظ على نفس مستوى الطاقة.
أنظمة التبريد: الهواء مقابل السائل
أحد الجوانب المهمة في تصميم الأنظمة الكهربائية هو نظام التبريد. يمكن استخدام أنظمة التبريد بالهواء، التي تتميز ببساطتها وتكلفتها المنخفضة، ولكنها أقل فعالية في التبريد مقارنة بأنظمة التبريد بالسائل. ومع زيادة متطلبات الطاقة، تصبح أنظمة التبريد بالسائل ضرورية، على الرغم من أنها أكثر تعقيدًا ووزنًا وتكلفة.
تفريغ البطارية وتأثيرها على النظام
أوضح ماركوس أيضًا أن تفريغ البطارية يؤثر على نطاق الجهد، حيث تنخفض نسبة الجهد مع تفريغ البطارية. وهذا يتطلب تصميم النظام بحيث يمكنه التعامل مع متطلبات الطاقة حتى مع انخفاض مستوى شحن البطارية. كما أن هناك تقنيات مختلفة للبطاريات، مثل بطاريات NMC وLFP، لكل منها خصائص تفريغ مختلفة. فبينما تتميز بطاريات NMC بانخفاض الجهد مع التفريغ، تحافظ بطاريات LFP على مستوى جهد ثابت تقريبًا حتى تفريغها بالكامل.
الخلاصة
في النهاية، يتطلب تصميم نظام بطارية كهربائية للآلات الإنشائية المتنقلة أكثر من مجرد استبدال محرك الديزل بمحرك كهربائي. يجب مراعاة العديد من العوامل، بما في ذلك الكفاءة، والضوضاء، وتكلفة الملكية الإجمالية، ودورة العمل، ونظام التبريد، وتفريغ البطارية. ومع الدعم الفني والمعرفة المتوفرة، يمكن للشركات تصميم أنظمة كهربائية تلبي احتياجاتها مع تحقيق عوائد اقتصادية وبيئية كبيرة.
بهذا نصل إلى نهاية حلقة اليوم من بودكاست “Jav Tech”. نشكركم على الاستماع ونتطلع إلى مشاركتكم بأفكاركم واقتراحاتكم. حتى الحلقة القادمة، وداعًا!
معلومة
البطرية NMC (Nickel Manganese Cobalt):
- تستخدم في السيارات الكهربائية
- تتميز بارتفاع كثافة الطاقة
- تتميز بتحمل درجات الحرارة العالية
البطرية LFP (Lithium Iron Phosphate):
- تستخدم في السيارات الكهربائية والمنتجات الكهربائية الأخرى
- تتميز بسلامة عالية ومتانة طويلة الأمد
- تتميز بتحمل درجات الحرارة العالية
الفرق بين البطرية NMC والبطرية LFP:
- البطرية NMC تتميز بارتفاع كثافة الطاقة، بينما البطرية LFP تتميز بسلامة عالية ومتانة طويلة الأمد.
- البطرية NMC أكثر تكلفة من البطرية LFP.
- البطرية LFP أكثر ملاءمة للسيارات الكهربائية التي تتطلب سلامة عالية ومتانة طويلة الأمد.
