叉车系列:思考的燃料

随着材料处理从业务成本增长到竞争优势，叉车车队已被证明具有丰富的节省和改进机会。以生产力和正常运行时间为首要目标，叉车电子设备、效率和人体工程学的进步帮助减轻了车队在日常运营和底线上的负担。

基于解决方案的车队管理方法将每个叉车的功能与应用程序紧密结合。随着时间的推移，这种精确性有助于更好地定义新兴燃料来源的角色，可以更清楚地计算其商业案例。由于没有新建设施、大规模扩建或其他大型项目，很少有叉车用户倾向于更换燃料平台。

但是，这不仅仅是一个是围绕内燃(IC)还是电动进行标准化的问题。由于每辆叉车都是根据应用量身定制的，因此这些数字可能指向混合动力类型，包括锂离子、燃料电池、压缩天然气(CNG)，或机会和快速充电技术。

为了帮助调查当前叉车的电力状况，Modern召集了各种各样的专家，包括电池供应商、设备制造商和教育委员会的代表。以下是对现有和新兴能源选择的好处和潜在缺陷的全面分析。

麻烦，还是久经考验?
在过去十年中，电动叉车从IC设备中夺取了份额，目前占叉车市场的65%。Mark Faiman是美国丰田材料处理公司IC、AWP和GSE产品的产品经理，他说现在每年大约会卖出2000台80伏的电动/气动装置。

Faiman说:“对于容量高达10,000到12,000磅的IC来说，80伏的电力是一个现实的考虑。”“这仍然是一个相当小的市场，但在过去6年里一直在增长。”

可持续发展目标也促使一些组织评估电力作为一种潜在的“绿色”能源。耶鲁材料搬运公司仓库解决方案副总裁Mick McCormick说:“现在许多电动叉车都具有再生制动，可用部件更少，电池、应用、能耗和性能之间的平衡更好，与IC设备类似。然而，IC设备的主要好处之一是，只要油箱中有燃料，它就能提供最佳性能。如果没有，生产力只是一个坦克交换。另一方面，电池需要更高的精度来优化。”

UniCarriers产品开发总监韦恩•希曼(Wayne Seaman)表示:“如果你没有良好的操作人员培训，也没有良好的电池维护纪律，整个投资回报率计算就会迅速恶化。”“充电后给电池浇水并让电池充分冷却是电池更换人员或技术人员的责任。然而，需要加强操作纪律，防止操作人员在低电量警报持续响起时继续使用设备。”

装有交流电机的现代叉车面临着另一种挑战。与它们的直流前辈不同，交流电机的特点是在电池充电结束时性能没有显著下降。EnerSys的市场总监史蒂夫·斯帕尔(Steve Spaar)表示，交流电机可以使行进速度和升力速度更加一致。然而，充电的长度可能会缩短。他说，由于性能来自伏特和电流的组合，电压的降低意味着电流必须成比例地增加。

斯帕尔说:“即使你在更短的时间内完成了更多的工作，电池在换班过程中也可能持续不了那么长时间。”“这意味着运营商希望遵守低电量警告，因为当电池耗尽时，它会很快耗尽。”

一个肯定会让电池过早失效的方法就是管理不善。斯帕尔说，许多车队所有者没有正确调整他们的车队或电池库存，尤其是那些更换电池的人。他说:“一个合适的电池选择系统不是‘先进先出’，而是‘先进先备’。”“如果这种做法不到位，他们就会选择最接近的电池，而其他三块电池从未使用过，它就会提前失效。”

道格拉斯电池公司总经理Brian Faust表示，即使这些未使用的电池得到了更好的管理和利用，它们往往仍不足以满足舰队的需求。

福斯特说:“我们很少看到客户的电池数量超过他们的需求。“超过99%的客户需要更多的电池。电池是仅次于叉车的第二昂贵资产，所以他们通常会找各种借口不买。然而，随着时间的推移，他们最终会购买更多的电池，因为电池消耗得太快了。这是非常短视的。”

无论电池是常规充电还是机会充电，如果没有足够的电池，舰队将难以达到所需的运行时间。一旦一个电池充电过多或不足，或冷却不当，车队就会更加依赖剩余的电池，问题很可能会连锁反应。

燃烧的明亮
麦考密克说，电气行业经常难以应对商业活动的快速变化。对于只运行一个班次的运营来说，如果中断突然使设备需求在短时间内增加一倍或两倍，电力车队可能很难做出反应。他们可能需要额外的租用电池或充电器或单元，而IC设备是现成的。

集成电路技术的进步也逐渐提高了生产率，McCormick说。制造商正在调整发动机的尺寸，以匹配可用的功率，而不是“一刀切”，因为通常会有很高的功率和燃料消耗。
他说:“还有另一个极端，就是以牺牲生产力为代价，实现经济最大化。”“你需要平衡这两者。我们现在提供可调的发动机和变速箱，可以由现场车队经理进行调整。与‘一刀切’的方法相比，这种方法可以节省25%的燃料消耗。”

加州的Tier 4排放标准对IC效率产生了巨大的影响，这对柴油起重卡车来说是一个特别困难的挑战。寻求放弃电池室成本的电动车队所有者必须在丙烷和柴油之间做出决定。目前，Faiman估计，在容量低于17500磅的IC设备中，约25%是柴油，75%是丙烷。

丙烷教育与研究委员会(PERC)业务发展副主任杰里米·威夏特(Jeremy Wishart)说，该委员会正在与几家公司合作，开发一种适合传统柴油应用的丙烷发动机。下一代丙烷发动机最早可能在2017年发布，它的效率更高，排量也更大，从传统的2升丙烷发动机增加到8升或更大。

Wishart说:“目前，2到4.3升的容量为3到6吨的应用是丙烷的面包和黄油。“我们希望将其扩展到8至10吨卡车和重型应用中，因为这是今年Tier 4排放成为法律的地方。”

与此同时，Unicarriers的Seaman指出，人们越来越意识到需要提高丙烷卡车仪表的准确性。为了测量油箱的实际含量，一些技术会读取从油箱到发动机的燃料压力，但由于丙烷压力受温度影响，在冷天和热天读数不同。一些设备使用双传感装置来检查压力和温度，并使用嵌入式算法来计算实际的燃料水平。

氢亮点
用于电动叉车的氢燃料电池替代单元继续削弱其技术的声誉，这种技术总是近在咫尺。燃料电池和氢能协会的研究和沟通经理桑德拉·科廷(Sandra Curtin)表示，目前全球有超过9000辆升降机在60多个地点使用该技术，并记录了超过100万次加油。

科廷说，包括劳氏(Lowe 's)、宝洁(Procter & Gamble)和宝马(BMW)在内的公司都是燃料电池技术的早期支持者，沃尔玛(Walmart)使用了2600多辆氢动力叉车。科廷补充说，宝马在南卡罗来纳州的工厂报告称，燃料电池的使用寿命是电池的两倍，每年为电池充电节省超过180万千瓦时的电量。
Plug Power的首席执行官Andy Marsh表示，对于拥有超过50辆升降机轮班工作的现有设施来说，价值主张仍然很明确。对于新建筑，30个或更多的车队是可行的。

燃料电池提供了IC的一致性能特征和加油便利性，但依赖于液氢的供应，这还不像电力和丙烷那样成熟。现场制氢技术也将利用国内丰富的天然气储量。

Nuvera的营销和企业发展总监格斯•布洛克表示:“天然气价格正处于历史低点，天然气的使用正变得越来越广泛，这对氢燃料电池用户来说是个好消息。”Nuvera于2014年底被海斯特-耶鲁集团(hystero - yale Group)收购。

Nuvera提供现场制氢装置，每个装置每天能从天然气和水中生产50公斤氢气。该装置可以堆叠，以解决约20%的燃料电池叉车应用，每天使用超过100公斤。布洛克说，一个由大约15辆经常使用的升降机组成的车队可以经济地利用现场制氢。拥有这种系统的设施还可以为公共道路燃料电池汽车加油，以进一步抵消成本。

布洛克说:“展望未来，制造商正在为将燃料电池集成到叉车中奠定基础，而不仅仅是作为电池替换单元。”“如果你能围绕燃料电池而不是电池隔间重新设计，这可能会带来更窄的电动叉车。”

丰田汽车的费曼说，政府的激励措施是促使汽车转向燃料电池、压缩天然气甚至电力等替代能源的一个重要因素。他表示:“如果你使用IC并感到舒适，那么即使你要开设一家新工厂，做出改变也会遇到相当大的障碍。”“参与研究项目的额外300万美元可能是一个很大的激励。”

锂离子和CNG
用于叉车的锂离子技术也受益于汽车应用的进步。在汽车上，锂离子电池是有意义的，因为它比传统电池更轻，而且能产生相同数量的能量，而铅酸电池的重量只有铅酸电池的三分之一。然而，在依靠电池重量来保持平衡的物料搬运设备中，轻便并不总是一个优势。尽管如此，麦考密克说，锂离子作为材料处理的电源“有着巨大的未来”。

麦考密克说:“它提供了更短的充电时间，更长的单元寿命，最小的维护，但当然更高的初始成本。”“我们看到锂离子电池的可能性越来越大。”

目前，锂离子升降机主要由较小的对讲机型号组成。紧凑的电池外壳允许宝贵的英寸和磅从通常用于商店交付的设备中移除。

Flux Power三年前推出了一款锂离子对讲电池，此后得到了丰田(Toyota)、雷蒙德(Raymond)和皇冠(Crown)等叉车制造商的批准。Flux Power的首席执行官Ron Dutt表示，锂离子电池的价值主张要求车主从长远角度考虑，因为在五年的时间里，锂离子电池的成本估计是传统铅酸替代品的一半。

锂离子电池的使用寿命为1000次，并提供了压缩这些循环的额外优势。铅酸电池需要24小时的放电、充电和冷却，锂离子电池只需要2到6小时的充电，不需要冷却。因此，一个锂离子电池在两班转换的应用中没有任何问题，Dutt说。

费曼还预计，锂离子电池在短期内将变得更有市场。

“人们正在研究如何使其直接用于电池更换，而不是需要修改才能使锂离子电池工作，”费曼说。“对于更大的卡车，你可能会在车厢里装两个完整的锂离子电池，而不是一个铅酸电池和压舱物。”

本文中提到的公司
•道格拉斯•巴特利
•能源
•通量功率
•燃料电池和氢能协会(FCHEA)
•Nuvera
•插头电源
•丙烷教育与研究委员会(PERC)
•美国丰田材料处理公司
•UniCarriers Americas
•耶鲁材料搬运公司