リチウムの仕組み

Mar 16, 2023

地球温暖化を理論的に安全なレベルに保つためには、炭素排出量の低排出または実質ゼロへの移行を加速することが必要です。 国連の気候変動枠組条約に沿って、各国は今世紀半ばまでに温室効果ガス排出実質ゼロの目標を設定し、2030年代までに中間目標とマイルストーンを設定している。 ネットゼロ炭素排出を促進する企業の持続可能性への取り組みや政府の規制が増加しており、米国最大手の企業の多くは独自のより積極的なネットゼロ目標を設定しています。

脱炭素化を確実にするための最も迅速かつおそらく最も経済的な方法の 1 つは、消費点では電力などのクリーン エネルギー源を使用し、生成点では再生可能エネルギー源に移行することです。

産業用電化を含む電池の化学と技術は、10月3日から6日までコロラド州デンバー近郊のゲイロード・ロッキーズ・リゾートで開催されるPOWERの分散型エネルギー会議で議論される。 イベントのお申込みまだ間に合います！

動力用途においては、リチウムイオン電池システムの普及率は比較的低いものの、急速に成長しています。 動力セグメントには、フォークリフト (図 1) やカーゴ ハンドラーなどの産業用マテリアル ハンドリング (MH) 機器や、シザー リフトや電動バケット トラックなどの産業用リフト機器が含まれます。 この装置は、発電所および関連する送電網インフラストラクチャ (つまり、送電線の保守) で用途が見出されます。

大手市場調査会社LEKは、北米のリチウムイオン電池システムの2021年の市場価値を動力部門だけで約20億ドルと見積もっており、リチウムイオン電池の占める割合は電動MH機器市場の10％未満にとどまる。 、90％以上が鉛蓄電池システムによって駆動されているのに対して。 しかし、鉛蓄電池や内燃機関 (ICE) の動力からリチウムイオン電池システムへのセグメント全体の移行が進んでいます。 LEKは、性能上の利点と価格の低下を考慮して、リチウムイオン電池システムの普及は今後も急速に増加すると予想している。 2026年までに、リチウムイオン電池システムは設置ベースの3分の1に達し、年間平均成長率（CAGR）約30％で成長し、MH機器の新規販売の半分近くを占めると予想されている。

リチウムイオン電源ソリューションは、高度なリチウムイオン電池と充電器をクラス 1 ～ 3 のすべての電気 MH 機器に提供することにより、産業電化を主導し加速してきました。統合されたアフターマーケット リチウムイオン電池と充電器を単一のサプライヤーから入手できるため、産業電化への移行がさらに容易になります。鉛酸をリチウムイオンシステムに供給し、より効率的で環境に優しい運用へのシームレスなルートを確保します。 アフターマーケットのリチウムイオン電池はすべての電気 MH 機器と互換性があり、リチウムイオン充電器はリチウムイオン電池と鉛蓄電池の両方を充電できるため、導入と実装が簡素化されます。 アフターマーケットのリチウムイオン電池と充電器の健全なエコシステムに加えて、Hyster-Yale Group や BYD などの MH OEM メーカーは、単一の統合リチウムイオン電池で動作するように最適化された新しいリフト トラックを提供しています。 リチウムイオン システムは、鉛酸システムに比べて多くの商業的および技術的利点を提供し (後述します)、それにより、発電および配電会社の産業電化へのより迅速な移行が可能になります。

2026 年以降、カリフォルニア大気資源委員会 (CARB) による、リフト能力 12,000 ポンド (以下) のすべての新しい ICE フォークリフトの販売禁止が発効される予定です。 現在、この法案は提案段階にあり、まだ施行されていません。 ICE フォークリフトを設置ベースから段階的に廃止することもこの提案の一部であり、現在も開発中です。 この法律は、カリフォルニア州だけでなく全米の MH 機器産業の方向性に影響を与えるでしょう。 MH 機器の寿命が 5 ～ 10 年であることを考慮すると、MH 機器の購入者は購入をリチウムイオン電池システムを搭載した電動フォークリフトに移行しており、これにより、この産業用電化トレンドへのより大きな勢いと早期の準拠が確実になります。

電力会社は通常、バケットトラック (図 2) やトラブルマントラックなどのトラックを保有しています。トラブルマントラックは、停電の原因を調査するために派遣された専門家であるトラブルマンが使用するため、このように呼ばれています。 電気ユーティリティ バケット トラックは、ユーティリティ ラインの修理やメンテナンスのためにオペレーターやラインマンをポールに乗せるのに使用されます。 電力会社は、クリーン エネルギーへの取り組みの一環として、ブームとバケットがバッテリーで駆動され、トラックが ICE で駆動されるハイブリッド駆動のバケット トラックに移行しています。

バケットに電力を供給するには、鉛蓄電池よりもリチウムイオン電池システムが推奨されます。 この高度なリチウムイオン補助電源システムにより、ラインマンは一日中エンジンを稼働させずにバケットを操作することができ、油圧リフト システム、電動工具、ポータブル作業現場電源への電力供給を含め、ほぼ 1 日の作業に十分な充電を提供します。 バッテリーを使用すると、エンジンが停止しているときにトラックの空調、照明、双方向ラジオを操作することもできます。 バッテリーがなければ、リフトの油圧システムはトラックのエンジンから電力を供給されることになり、運転中は車両をアイドリング状態にする必要があります。 作業現場への往復中、バッテリー システムはエンジン オルタネーターから充電されます。 専用の充電機器を必要とせず、ガレージ内でも充電できます。

これらのハイブリッド バケット トラックは、アイドリング時間が短縮されるためエネルギー効率が向上し、二酸化炭素の排出、騒音、エンジンの摩耗が軽減されます。 このシステムにより、トラブル担当者はラインで作業中にトラックのエンジンを完全に停止できるため、トラックの安全性、静粛性、燃費が向上し、環境にも優しくなります。 また、エンジン騒音の除去により、作業環境がより安全になり、作業員のコミュニケーションが改善され、より静かな現場作業が可能になります。 標準的なバケットトラックのエンジンは、バケットの使用中 1 時間ごとに約 1 ガロンの燃料を使用します。 新しいハイブリッド トラックは燃料を約 30% 節約すると推定されています。 約 6,000 台の車両の場合、車両 1 台あたりアイドリングを 1 日あたりわずか 15 分間削減するだけで、年間約 120 万ドルの燃料費を節約できます。 また、毎年、粒子状物質を 1.3 トン、窒素酸化物を 21 トン、一酸化炭素を 26 トン、二酸化炭素を 3,800 トン削減すると推定されています。

カリフォルニア州の規制当局は、2024年から自動車メーカーに一定割合のゼロエミッショントラックの販売を義務付ける高度クリーントラック（ACT）法案について環境保護庁（EPA）の承認を待っている。この法案はカリフォルニア州の気候変動目標の達成に役立つだろう。そして、州で最も恵まれず、汚染されたコミュニティの空気を浄化します。 電動バケットトラックは、ACT 規則の適用の対象となる予定です。 これにより、ドライブトレインとリフトに電力を供給する 2 つの独立した電気システムを備えた、国内初の全電動バケット トラックが最近登場しました。

技術の観点から見ると、リチウムイオン技術は、より高いエネルギー密度、より長い寿命、より低い運用コストとメンテナンス要件を提供するため、鉛蓄電池システムの魅力的な代替品としてますます注目されています。

総所有コスト (TCO) を考慮すると、リチウムイオン電池は鉛蓄電池に比べて大幅な節約になります。 リチウムイオン電池の初期費用は高くなりますが、以下に挙げる運用コストの改善により、運用効率の向上と TCO の削減を実現することにより、投資収益率 (ROI) は魅力的です。

運用コストの改善に合わせて、リチウムイオン電池を使用することで、MH 機器を使用する場合にも次のような設備投資の改善が実現します。

クリーンでコスト効率が高いことに加えて、リチウムイオン先進バッテリーと充電器による産業用電化により、モノのインターネット (IoT) 接続と遠隔測定が可能になります。 スマートな接続されたプラットフォームは、自動化を加速し、人間の介入を減らし、データ主導の意思決定と分析を強化できるインテリジェント システムへの道を開きます。

IoT 接続は、資産をリモートで監視し、IoT ゲートウェイ経由でこれらの資産から取得したデータを活用してリアルタイムの可視性を提供することで、フリート管理を強化します。 IoT 接続は、フリート管理者が資産の利用率と運用効率を向上させ、資産の寿命を延ばすのに役立ち、それによって運用の運用コストと設備投資の両方を削減します。

—ジェフリー・ヴァンズウォルインディアナ州ココモを拠点とし、世界中にオフィスを構えるリチウム電源システムの設計および製造会社である Green Cubes Technology の最高マーケティング責任者です。 詳細については、www.greencubes.com をご覧ください。

この記事をシェアする

その他の電気自動車ニュース

ドイツのノルトライン ヴェストファーレン州にあるヴッパータールは、シュヴェーベバーンの本拠地です。 この運休中の鉄道（図…

国のインフラを徹底的に見直すジョー・バイデン大統領の2兆2500億ドルの変革計画の大部分が費やされている…