System zarządzania chemicznymi źródłami energii elektrycznej - redukcja kosztów i ochrona środowiska.

Prezentacja na temat: "System zarządzania chemicznymi źródłami energii elektrycznej - redukcja kosztów i ochrona środowiska."— Zapis prezentacji:

1 System zarządzania chemicznymi źródłami energii elektrycznej - redukcja kosztów i ochrona środowiska

2 Tematyka Regeneracja i wymiana ogniw Zasiarczenie ogniw Baterie trakcyjne Akumulator Macbat Kontakt

3 Akumulator Akumulator jest chemicznym odwracalnym ogniwem galwanicznym wykorzystującym zjawisko przekształcania energii elektrycznej w postać energii chemicznej. Energia elektryczna doprowadzana z zewnątrz powoduje odwracalne przemiany chemiczne (ładowanie), będące źródłem energii elektrycznej, którą można czerpać z akumulatora (rozładowanie). Akumulatory są elektrochemicznymi przetwornikami energii przetwarzającymi energię chemiczną w energię elektryczną i odwrotnie.

4 Zasada działania akumulatora W wyniku zachodzących procesów elektrochemicznych pomiędzy anodą a katodą powstaje różnica potencjałów (napięcie).W zbiorniku z cieczą elektrolityczną przewodzącą prąd elektryczny zanurzone są dwie przewodzące elektrody różniące się składem chemicznym. Elektrody oddzielone są porowatą przegrodą (separatorem), która zapobiega zwarciu. Na anodzie jest nadmiar elektronów, na katodzie - ich niedobór.

5 Połączenie odbiornika z elektrodami powoduje przepływ prądu o wielkości zależnej od pobieranej przez odbiornik mocy. Przepływ elektronów od anody do katody jest prądem elektrycznym. Zamknięcie obwodu w elektrolicie zapewnione jest przez proces elektrochemiczny utleniania i redukcji zastosowanych metali. Powstaje strumień jonów, płynących w elektrolicie przez separator od katody do anody. Procesy chemiczne wewnątrz akumulatora powodujące przepływ ładunków między elektrodami,prowadzą do stopniowego rozładowania ogniwa z jednoczesnym wydzielaniem ciepła.

6 Budowa akumulatora Akumulator stanowi zestaw połączonych elektrycznie ogniw zamkniętych w odseparowanych celach wewnątrz obudowy. Z dwóch skrajnych ogniw wyprowadzone są końcówki biegunowe – dodatnia i ujemna przeznaczone do połączenia akumulatora z obwodem elektrycznym odbiornika. Odlew płyty w formie kratki jest szkieletem konstrukcyjnym oraz przewodnikiem prądu elektrycznego. Płyty elektrod wykonane są z ołowiu w różnych postaciach. Ogniwo stanowi zestaw płyt dodatnich i ujemnych oddzielonych porowatymi przekładkami seperacyjnymi zapobiegającymi stykaniu się płyt. Każde z ogniw wytwarza napięcie rzędu 2,2 V. Obudowa akumulatora wykonana jest z materiału kwasoodpornego. Elektrolit stanowi rozcieńczony kwas siarkowy, w którym zanurzone są płyty- w naładowanym ogniwie gęstość elektrolitu wynosi 1,28-1,29 g/cm 3. Elektrolit uczestniczy w procesie aktywacji materiału czynnego płyt oraz przewodzi między nimi prąd elektryczny.

7

8 Baterie trakcyjne należą do najbardziej obciążanych źródłeł energii w przemyśle. Wymaga się od nich całodobowej pracy przez cały rok. Zastosowanie baterii trakcyjnych: wózki widłowe i platformowe podnośniki magazynowe urządzenia ruchome (myjki, zamiatarki, polerki) systemy transportowe do pracy w warunkach niebezpiecznych stacje energetycznych naziemna obsługa lotnisk kolejowe pojazdy trakcyjne Baterie trakcyjne

9 Baterie trakcyjne wykonane są na bazie ogniw trakcyjnych z dodatnimi płytami pancernymi. Skrzynie baterii wykonane są z blachy stalowej pokrytej materiałem izolacyjnym odpornym na działanie kwasu. Ogniwa połączone są łącznikami z ołowiu spawanymi, lub miedzianymi łącznikami elastycznymi. Bateria posiada korki odpowietrzające oraz system centralnego napełniania ułatwiający utrzymanie stałego poziomu elektrolitu w ogniwach w większości rozwiązań.

10 Zastosowanie odpowiedniego prostownika i regularne ładowanie wpływa znacząco na wydłużenie okresu eksploatacji baterii. Żywotność baterii zależy głównie od sposobu jej eksploatacji i wynosi około 5 lat i charakteryzuje ją liczba cykli które bateria może przepracować nim jej pojemność spadnie do 60 % wartości początkowej. Wartością standardową jest 1500 cykli. Sprawność baterii akumulatorowej wynosi około 80%.

11 Baterii trakcyjnej szkodzą : przeładowanie obciążanie zbyt dużymi prądami (przeciążenia) eksploatowanie przy niskim poziomie naładowania niski poziom elektrolitu nieodpowiednia gęstość elektrolitu nieszczelne naczynia zanieczyszczony elektrolit powstający osad na dnie naczynia (może zewrzeć płyty) Podczas ładowania i w podwyższonej temperaturze pracy z elektrolitu odparowuje woda powodując wzrost stężenia kwasu siarkowego. Żywotność i parametry baterii jest zależna od prawidłowej eksploatacji, czyli systematycznego ładowania i rozładowania, przynajmniej raz na miesiąc prądem nie większym od 1/10 jego wartości znamionowej. Niedomagania baterii trakcyjnych

12 Baterie ołowiowe są wrażliwe na wstrząsy powodujące odpadanie porowatej masy płyt, która może zewrzeć dolne części elektrod. Skutkiem jest samorozładowanie się, a w konsekwencji zasiarczenie. Uszkodzenia baterii uniemożliwiające dalszą ich eksploatację: zasiarczenie płyt wypadnięcie masy czynnej z płyt uszkodzenia mechaniczne naczyń lub skrzyni wylanie się elektrolitu

13 Baterie trakcyjne a środowisko naturalne Całkowita ilość baterii kwasowo-ołowiowych w Polsce przekracza 50 mln szt. Wyeksploatowane baterie posiadają ograniczoną pojemność i prąd rozruchowy. Nadmierne wyeksploatowanie uniemożliwia uzyskanie trwałych efektów regeneracji. Wymagany jest odpowiedni system recyklingu zużytych ogniw, które zanieczyszczają środowisko naturalne. Szkodliwe dla środowiska są główne składniki akumulatora : elektrolit oraz ołów. Kwas siarkowy niszczy substancje organiczne, a w wyniku bezpośredniego kontaktu u ludzi mogą wystąpić poparzenia skóry, zapalenia spojówek, silne podrażnienie dróg oddechowych, obrzęk płuc oraz wymioty. Ołów nagromadzony w dużych ilościach prowadzi do zanieczyszczenia powietrza i może przedostać się do organizmu wywołując uszkodzenie nerwów, nerek, a nawet hamować syntezę hemoglobiny.

14 Aby zwiększyć trwałość baterii trakcyjnych a tym samym aktywnie przyczynić się do zmniejszenia uciążliwości dla środowiska przy jednoczesnej poprawie ekonomiczności, zalecamy wykorzystać dostępną na rynku polskim rewolucyjną metodę regeneracji ogniw MACBAT. Technika regeneracji MACBAT pozwala na przedłużenie okresu eksploatacji baterii trakcyjnych nawet o 95%.

15 Zastosowanie Macbat - korzyści dla ochrony środowiska : zmniejszenie odpadów ołowiu zmniejszenie kosztów związanych z obrotem odpadami uniknięcie kar, grzywien poprawa wizerunku firmy jako organizacji dbającej o środowisko naturalne

16 Zasiarczenie ogniw Zasiarczenie płyt powoduje utratę pojemności akumulatora uniemożliwiając jej dalszą eksploatację. Przyczyny zasiarczenia płyt : niski poziom i niewłaściwa gęstość elektrolitu nadmierne rozładowanie zbyt dużym prądem (zwarcie ) długotrwałe pozostawianie baterii w stanie nienaładowania W wyniku zasiarczenia płyty pokrywają się twardą warstwą nierozpuszczalnego siarczanu ołowianego PbSO 4.

17 Oznaki zasiarczenia : niski ciężar właściwy elektrolitu nadmiernie wysokie napięcie ładowania silne grzanie się elektrolitu w trakcie ładowania wyraźny spadek pojemności baterii Świeżo naładowana bateria po krótkim okresie użytkowania wykazuje oznaki całkowitego rozładowania.

18

19 Co musimy wiedzieć na temat baterii ? data produkcji \ okres eksploatacji zastosowanie napięcie pojemność Ah ilość ogniw wymagania użytkowe informacja o przeglądach i naprawach

20 Macbat jest zaawansowanym technologicznie urządzeniem zaprojektowanym w celu – wydłużenia czasu eksploatacji baterii ołowiowo – kwasowych poprzez przywrócenie pojemności. Cel: redukcja kosztów! MACBAT

21 Zastosowanie Macbat do urządzeń stosowanych w: porty lotnicze transport baterie stacjonarne – awaryjnego zasilania przemieszczanie ładunków telekomunikacja

22 Proces regeneracji Macbat wykorzystuje elektrochemiczny proces odwrócenia zasiarczania, a koncepcja działania urządzenia jest owocem trwających 8 lat prac badawczych. Macbat jest dziełem szwedzkiej firmy Holgia AB. Firma została zarejestrowana w 1964 roku w Arvice, miejscowości leżącej w zachodniej Szwecji w pobliżu granicy z Norwegią. Obecnie w Arvice firma prowadzi prace badawczo-rozwojowe oraz produkuje i sprzedaje urządzenia Macbat. W roku 1997 Holgia AB opatentowała swój produkt, zakupiła myśl techniczną i prawa autorskie do urządzenia Macbat. W roku 1999 Macbat został zatwierdzony przez organizację certyfikującą Nemco produkt otrzymały certyfikaty CE oraz EMC.

23 Macbat to zupełnie nowe podejście do obsługi technicznej baterii. Podczas normalnej pracy baterii ogniwa są rozładowywane i doładowywane skutkiem czego jest osadzanie się na elektrodach kryształków siarczanu, które z czasem zasiarczają baterię. Wiele niewłaściwie dobranych urządzeń ładujących niekorzystnie wpływa na baterie i powoduje jej przedwczesne starzenie się, co stwarza potrzebę coraz częstszego ładowania. Podczas każdego rozładowania następuje wytwarzanie się siarczanu, który hamuje odbieranie i dostarczanie energii i obciążając baterię jest przyczyną jej nadmiernego grzania się powodującego zwiększone odparowanie wody z elektrolitu. Zwiększająca się ilość siarczanu hamuje przepływ prądu.

24 Rozładowanie : materiał aktywny siarczan ołowiu PbO 2 (s) +Pb(s) + 2H 2 SO 4 PbSO 4 Procesy elektrochemiczne zachodzące w ogniwach baterii trakcyjnych podczas ładowania i rozładowania Wspólny proces dla dodatniej i ujemnej elektrody Ładowanie : siarczan ołowiu materiał aktywny PbSO 4 PbO 2 (s) + Pb(s) + 2H 2 SO 4

25 Równania elektrochemiczne przedstawiają procesy występujące w ogniwach podczas ładowania i rozładowania. W teorii równania te są w 100% dokładne, czyli obie strony równań są sobie równe. Niestety w praktyce pewna ilość siarczanu pozostaje na elektrodach i odkłada się na nich podczas każdego cyklu ładowania. W czasie eksploatacji baterii bezpostaciowa postać siarczanu przyjmuje formę krystaliczną, która nie bierze udziału w procesach elektrochemicznych zachodzących w ogniwie. Krystaliczna postać siarczanu przyjmuje wartości : dla elektrody dodatniej 1,8 razy większą od postaci aktywnej siarczanu dla elektrody ujemnej 2,7 razy większą od postaci aktywnej siarczanu

26 Zwiększona wartość krystalicznego siarczanu powoduje : zwarcie przerwę w obwodzie redukcje ilości aktywnego siarczanu na elektrodach wzrost rezystancji wewnętrznej ogniwa wzrost zużycia – odparowania wody z elektrolitu skrócenie żywotności baterii zmniejszenie efektywności baterii wzrost wartości energii elektrycznej koniecznej do ładowania wydłużenie czasu ładowania zmniejszenie poziomu naładowania ogniw

27 Regeneracja zapewnia zmniejszenie przypadków wymiany zużytych eksploatowanych baterii poprzez zastępowanie uszkodzonych mechanicznie ogniw. Proces regeneracji Macbat usuwa siarczan z pozostałych ogniw zapewniając równomierne napięcie baterii i znaczące wydłużenie jej okresu eksploatacji. Regeneracja i wymiana ogniw

28 Zregenerowana powierzchnia elektrod pozwala na ładowanie, gromadzenie i normalne oddawanie energii przez baterię. Macbat zmienia siarczki ołowiu w aktywny materiał bez konieczności dolewania kwasu

29 Rozwiązanie Macbat : regeneracja odnawiająca regeneracja podtrzymująca

30 Macbat umożliwia dwukrotne zwiększenie żywotności twoich baterii przy jednoczesnym obniżeniu kosztów ich eksploatacji. Zapewni maksymalną efektywność baterii przy jednoczesnym zredukowaniu do minimum kosztów obsługi. Dla nowych baterii oraz nie starszych niż roczne cykl obsługowy Macbat trwa zazwyczaj 24 godziny i powinien być powtarzany każdego roku. Regeneracja podtrzymująca umożliwia : szybsze ładowanie baterii dłuższą prace baterii bez wymiany krótsze przestoje mniejsze zużycie energii elektrycznej rzadszą wymianę baterii

31 Macbat przywróci sprawność twoim zużytym bateriom. Regeneracja odnawiająca Macbat może być wykorzystana do regeneracji starszych baterii, które pracują z obciążeniem poniżej swego optymalnego poziomu lub stały się bezużyteczne. Średni czas regeneracji baterii to około 48 godzin, a jej efektem jest przywrócenie sprawności bateriom, które nie mogły być ładowane konwencjonalnie lub prostownikami pulsacyjnymi. Po zakończeniu procesu regeneracji bateria jest w pełni naładowana i gotowa do użytku.

32 Stan baterii eksploatowanych powyżej 4-ech lat szybko się pogarsza głównie w wyniku zasiarczenia, powodującego przedwczesne zużycie ogniw. Do chwili pojawienia się Macbat jedynym rozwiązaniem była wymiana baterii lub zużytych ogniw – co nie jest rozwiązaniem problemu, gdyż pozostałe ogniwa w wyniku zasiarczenia nie są w pełni sprawne powodując niejednolitą rezystancję w baterii a tym samym zróżnicowane obciążenie ogniw.

33 Zastosowanie regeneracji Macbat – korzyści dla klienta : znaczne zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych redukcja wydatków inwestycyjnych wydłużenie żywotności baterii ochrona środowiska zwiększenie wydajności pracy zmniejszenie przerw w pracy lepsze, wydajniejsze wykorzystanie sprzętu wydłużenie okresów umów eksploatacji wyższy potencjał sprzedaży lepsza konkurencyjność zadowolenie klienta Korzyści regeneracji Macbat

34 Praktyczne korzyści stosowania regeneracji Macbat: możliwość podwojenia żywotności baterii przywracanie początkowej pojemności znacząca poprawa parametrów i wydajności baterii możliwość ładowania baterii, które wcześniej nie mogły być ładowane rzadsze i krótsze cykle ładowania szybsze ładowanie wydłużenie czasu pracy baterii miedzy ładowaniami zapobieganie zużyciu ogniw rzadsze wymiany baterii w pracy wielozmianowej przedłużanie żywotności wózka redukcja zużycia elektrolitu

35 KORZYŚĆ WYDŁUŻENIE ŻYWOTNOŚCI Rutynowa regeneracja, będąca regeneracją podtrzymującą, umożliwia dwukrotne wydłużenie żywotności baterii i utrzymanie jej pojemności oraz wydajności na najwyższym poziomie, a przez to minimalizacje koszów. lata pojemność Rutynowa regeneracja podtrzymująca Normalne ładowanie

36 KORZYŚĆ WYDŁUŻENIE ŻYWOTNOŚCI pojemność Regeneracja odnawiająca Normalne ładowanie lata Regeneracja odnawiająca stosowana dla starszych baterii, pracujących w wyniku zasiarczenia poniżej swego optymalnego poziomu, umożliwia odbudowę baterii i przywrócenie jej pierwotnej pojemności przy jednoczesnym wydłużeniu jej trwałości.

37 KORZYŚĆ OBNIŻENIE KOSZTÓW MACBAT zapewnia uzyskanie pierwotnej pojemności baterii przy kosztach stanowiących ułamek ceny zakupu nowej baterii. wzrost pojemności = oszczędność Wydajność Pojemność Lata

38 POPRAWA WYDAJNOŚCI ZWIĘKSZENIE PRODUKTYWNOŚCI porównanie wydajności pracy

39 SZYBSZE ŁADOWANIE MNIEJ CYKLI ŁADOWANIA czas ładowania baterii

40 PORÓWNANIE ZUŻYCIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ Czas eksploatacji baterii [rok] Zużycie energii elektrycznej na cykl ładowania [kW / cykl] Bateria 72V 510 Ah – eksploatowana przez okres pięciu lat z zastosowaniem regeneracji podtrzymującej Macbat. Mniej cykli ładowania + krótszy czas ładowania = mniejsze zużycie energii elektrycznej. Redukcja kosztów wzrasta proporcjonalnie do większej ilości baterii i cykli ładowania.

41 PORÓWNANIE KOSZTÓW ZAKUPU NOWEJ BATERII I REGENERACJI MACBAT koszt nowej baterii koszt regeneracji Macbat

42 REDUKCJA AWARII SPRZĘTU MNIEJ PRZERW W RUCHU Macbat pozwala Twoim bateriom na działanie przy ich optymalnej wydajności w całym okresie eksploatacji przy znacznej redukcji kosztów. Słabe, zasiarczone ogniwa powodują zmniejszenie napięcia co powoduje podwyższenie natężenia prądu, a jest to udowodnionym naukowo powodem przedwczesnego zużycia elektrycznych komponentów urządzeń. Dzięki innowacyjnej technologii Macbat Twoje napędzające sprzęt baterie będą pracować lepiej, szybciej i dłużej.

43 ELASTYCZNE ZARZĄDZANIE FLOTĄ 100% pojemności baterii 40% pojemności baterii Czy Twoja flota jest kombinacją nowych i używanych baterii ? Średnia wartość Macbat Średnia wartość normalna Przeważnie flota składa się z nowych oraz używanych baterii o różnej wydajności i efektywności, której optymalne wykorzystanie jest trudnym przedsięwzięciem menedżerskim. Macbat ogromnie poprawi wydajność i elastyczność Twojej floty.

44 MACBAT OCHRONA ŚRODOWISKA Zastosowanie techniki regeneracji ogniw Macbat zapewnia : redukcję odpadów ołowiu w środowisku naturalnym unikanie kar za zanieczyszczanie środowiska redukcję kosztów utylizacji odpadów poprawę wizerunku firmy realizacja polityki środowiskowej zgodna z założeniami normy ISO 14001

45 napięcie gęstość przed po Weryfikacja pojemności baterii Wykresy przedstawiają rezultat pierwszego testu regeneracji baterii koncernu Mapei o parametrach napięcie :48V, pojemność : 460 Ah.

46 ZIVAN – Urządzenie do testowania baterii

47

48

49

50 Kontakt MTL ASCO Sp. z o.o. ul. Wielowiejska 53 44-120 Pyskowice k. Gliwic Arkadiusz Pudełko Dział obrotu częściami zamiennymi tel: (+48 32) 233-33-33 tel: (+48 32) 232-70-04 tel. kom:+48 508-141-069 fax: 032 233-21-34 e-mail: pudelko@mtlasco.pl