Czy urządzenia ogrodnicze mogą mieć przewymiarowane akumulatory? Briggs & Stratton twierdzi, że tak
Postępująca elektryfikacja maszyn ogrodowych wymusza na producentach zmianę dotychczasowego podejścia do projektowania układów napędowych. Jednak zdaniem ekspertów z firmy Briggs & Stratton dominujący na rynku sposób doboru pojemności baterii skutkuje wykorzystaniem przewymiarowanych akumulatorów.
Dobór akumulatora do maszyny elektrycznej nie sprowadza się wyłącznie do wyboru jak największego zasobu energii. Niewątpliwie pojemność baterii wpływa na koszt, masę masę urządzenia, konstrukcję całej maszyny, czas jej pracy i wygodę użytkowania. Dlatego sposób określania specyfikacji akumulatorów staje się jednym z kluczowych zagadnień dla producentów rozwijających napędy elektryczne. Briggs & Stratton przekonuje, że w wielu przypadkach punktem wyjścia powinien być rzeczywisty profil pracy maszyny i jej zapotrzebowanie na energię w danym czasie, a nie maksymalna moc chwilowa. Amerykańska marka rozwija takie podejście w swojej metodologii projektowania systemów bateryjnych.
Spis treści
Błąd systemowy: akumulator to nie silnik spalinowy
Jak wskazują przedstawiciele Briggs & Stratton, wielu producentów maszyn przechodząc na napędy elektryczne stosuje zbytnio uproszczony schemat wyboru specyfikacji układu napędowego. Chodzi o sytuację, gdy maksymalną moc dotychczasowego silnika spalinowego przelicza ją na kilowaty (kW) i na tej podstawie ustala się pojemność akumulatora.
W ocenie firmy Briggs&Stratton jest to błąd systemowy, wynikający z faktu, że klasyczne spalinowe układy napędowe muszą uwzględnić duży zapas mocy na pracę w ciężkich warunkach. To dlatego, że przekroczenie obciążenia w przypadku silników tłokowych może doprowadzić do przegrzania, zatarcia na skutek niewystarczającego smarowania czy zniszczenia układu korbowo-tłokowego:
Silniki spalinowe dobiera się z myślą o najgorszym możliwym scenariuszu. Przekroczenie maksymalnego obciążenia grozi uszkodzeniami mechanicznymi, dlatego zapas mocy na potrzeby obciążeń szczytowych uwzględnia się już na etapie projektowania – Magnus Persson, Operation Manager, Briggs & Stratton Sweden AB
Jednak ten błąd systemowy – przeniesiony na elektryczny układ napędowy – generuje niepotrzebne koszty dla użytkowników końcowych. Co więcej, często zmniejsza użyteczność maszyny ze względu na dużą wagę czy pokaźne rozmiary baterii. Prawidłowy dobór akumulatora wymaga bowiem zrozumienia fundamentalnej różnicy w sposobie pracy obu technologii. Podczas gdy silnik spalinowy musi mieć dużą rezerwę mocy na obciążenia szczytowe, z analiz Briggs & Stratton wynika, że akumulator może bez problemu obsługiwać krótkotrwałe skoki zapotrzebowania na moc. Jest to wszak elektrochemiczny magazyn energii. Jednak główny warunek wydajnej pracy przy gwałtownym wzroście obciążeni stanowi prawidłowa konfiguracja systemu zarządzania baterią (BMS).
W konsekwencji Briggs & Stratton stoi na stanowisku, że wielkość akumulatora powinna być dobierana na podstawie średniego, a nie szczytowego obciążenia. W przeciwnym razie maszyna oferowana na rynku może mieć przewymiarowane akumulatory.
Jak w praktyce różnią się profile obciążenia?
Firma Briggs & Stratton zwraca uwagę na zróżnicowany sposób wykorzystywania energii przez poszczególne typy maszyn komunalnych i budowlanych:
Pompy: pracują ze stałym, ciągłym i równomiernym poborem mocy.
Koparki i ładowarki: wykonują cykliczne, ale bardzo intensywne i krótkie ruchy robocze (generując chwilowe piki mocy).
Narzędzia ręczne i sprzęt pomocniczy: pracują w trybie przerywanym (włączenie – praca – wyłączenie).’
Mamy więc do czynienia z trzema odmiennymi charakterystykami pracy. Szczególnie w przypadku trzeciej kategorii – narzędzi ręcznych – problem wydaje się palący. Jak podkreśla Magnus Persson, Briggs & Stratton:
Dobieranie akumulatora pod kątem obciążenia szczytowego, mimo że występuje ono jedynie przez kilka sekund, prowadzi do powstania przewymiarowanego systemu, który nie wykorzystuje w pełni swojej pojemności
Z kolei zbyt duży akumulator prowadzi do powstania nadmiernie ciężkiego i niewygodnego w użyciu narzędzia ręcznego.
Metodologia doboru akumulatora proponowana przez Briggs & Stratton
Aby wyeliminować przepłacanie za systemy bateryjne oraz niedogodności związane z ich nadmierną masą, Briggs & Stratton proponuje wyliczanie zapotrzebowania na energię w kilowatogodzinach (kWh) na podstawie średniej mocy roboczej oraz oczekiwanego czasu pracy:
W dalszym etapie firma sugeruje skorygowanie tak wyliczonej pojemności o trzy czynniki:
Użyteczną pojemność akumulatora (wynoszącą zazwyczaj 90–95% pojemności nominalnej),
Zmienność warunków i nieprzewidziane obciążenia (dodanie marginesu ok. 10–20%),
Naturalny spadek pojemności ogniw w czasie (degradacja wraz z upływem lat/cykli roboczych).
Przedstawiciele Briggs & Stratton podkreślają, że kluczowe jest opieranie się na rzeczywistych danych pomiarowych. Zalecają oni tworzenie lekko przewymiarowanych prototypów, badanie ich profili obciążenia w warunkach polowych oraz oddzielne analizowanie mocy i energii, co pozwala na stopniowe dostrajanie optymalnej wielkości akumulatora.
Briggs & Stratton: przewymiarowane akumulatory to problem na wielu poziomach
W podsumowaniu swojego stanowiska Briggs & Stratton przypomina, że o ile zbyt mały akumulator stwarza ryzyko przegrzewania i niewystarczającej wydajności, o tyle akumulator zbyt duży pociąga za sobą istotne minusy:
Wyższy koszt początkowy,
Konieczność przewożenia dodatkowego, niepotrzebnego ciężaru,
Niższą ogólną efektywność energetyczną maszyny.
Według tego producenta właściwy dobór baterii przekłada się na wiele korzyści, ale wymaga porzucenia przyzwyczajeń z epoki silników spalinowych.
Prawidłowo dobrane akumulatory zapewniają niższy całkowity koszt użytkowania, dłuższą żywotność i lepszą wydajność. Wymaga to jednak danych, zrozumienia profilu obciążenia oraz zastosowania innego podejścia niż przy doborze silników – Magnus Persson, Briggs & Stratton
Artykuł prezentuje punkt widzenia firmy Briggs & Stratton na na przewymiarowane akumulatory. Jest to istotny głos w dyskusji nad efektywnością elektryfikacji. Oczywiście należy pamiętać, że wybór optymalnej konfiguracji zależy od specyfiki danego urządzenia i charakteru jego zastosowań.
Źródło Briggs&Stratton
FAQ: Czy urządzenia ogrodnicze mogą mieć przewymiarowane akumulatory? Briggs & Stratton twierdzi, że tak
Jakie są skutki przewymiarowania akumulatorów w maszynach elektrycznych?
Przewymiarowanie akumulatorów prowadzi do wyższego kosztu początkowego, konieczności przewożenia dodatkowego ciężaru i niższej efektywności energetycznej maszyny.
Dlaczego ważne jest dobieranie pojemności akumulatora na podstawie średnich obciążeń?
Dobór pojemności na podstawie średnich obciążeń pozwala uniknąć przewymiarowanych systemów, co obniża koszty i poprawia wydajność maszyny.
Czy metodyka Briggs & Stratton różni się przy projektowaniu akumulatorów do różnych maszyn komunalnych?
Tak, metoda uwzględnia różnice w profilach obciążenia dla np. pomp, koparek i narzędzi ręcznych, co wpływa na optymalizację akumulatorów zgodnie z ich specyficznymi wymaganiami energetycznymi.
Dlaczego nie można stosować tych samych kryteriów doboru mocy dla akumulatorów i silników spalinowych?
Silniki spalinowe muszą uwzględniać duży zapas mocy na szczytowe obciążenia, natomiast akumulatory mogą z łatwością obsługiwać krótkotrwałe piki mocy.
Jak Briggs & Stratton sugeruje obliczać zapotrzebowanie na energię maszyn elektrycznych?
Zapotrzebowanie oblicza się jako iloczyn średniej mocy (kW) i czasu pracy (h), uwzględniając następnie użyteczną pojemność akumulatora, margines na zmienne warunki oraz degradację pojemności w czasie.
