Năng lượng lithium ngày càng lớn

Việc loại bỏ dần xe nâng động cơ đốt trong (IC) tại California theo Sáng kiến ​​Xe nâng Không Khí thải , vốn hạn chế nghiêm ngặt việc bán bất kỳ xe nâng động cơ đốt trong cỡ lớn nào chạy bằng động cơ đốt trong (IC) tại tiểu bang này kể từ năm 2026, là một trong những động lực chính thúc đẩy việc thay đổi ắc quy xe nâng , cũng như các sáng kiến ​​ngày càng tăng của doanh nghiệp nhằm cải thiện tính bền vững và giảm lượng khí thải carbon trong vận hành. Theo báo cáo thường niên năm 2024 của MHI, điện khí hóa được xác định là điểm khởi đầu hàng đầu để chuyển đổi sang chuỗi cung ứng bền vững hơn.

“Đối với các doanh nghiệp, áp lực hướng tới một tương lai bền vững hơn đang ngày càng gia tăng”, Herman Klaus , giám đốc Giải pháp Ứng dụng Xe tải Lớn tại Hyster Company , cho biết . “Các mục tiêu tập trung vào môi trường đã được các chính phủ trên toàn thế giới ủng hộ, chẳng hạn như Hoa Kỳ đặt mục tiêu cắt giảm một nửa lượng khí thải nhà kính so với mức năm 2005 vào năm 2030, và Liên minh Châu Âu cũng nâng mục tiêu năng lượng tái tạo ràng buộc lên mức tối thiểu 42,5% vào cùng thời hạn.”

Nhưng các mục tiêu và quy định mới của chính phủ không phải là động lực duy nhất có tác động.

Thập kỷ qua đã chứng kiến ​​sự chuyển dịch mạnh mẽ từ xe nâng chạy bằng IC sang xe nâng chạy bằng điện lithium trong phạm vi tải trọng 5.000 pound.

Klaus nói thêm: “Các sáng kiến ​​của công ty, mối quan ngại về sức khỏe và an toàn của nhân viên, nhiệm vụ của nhà cung cấp và hành vi của người tiêu dùng và nhà đầu tư có lương tâm đều là những hoạt động cần phải xem xét đến tác động của chúng đối với cộng đồng và hành tinh”.

Về mặt pin điện, pin lithium hiện có điện áp cao hơn, có khả năng nâng tải trọng trung bình và thậm chí lớn hơn. Điều này giúp việc chuyển đổi từ xe tải IC trở nên hấp dẫn hơn đối với các hoạt động bận rộn, không muốn mất thời gian thay pin và đầu tư vào phòng thay pin, vốn có thể đi kèm với việc đảm bảo thời gian hoạt động cao cho xe tải điện chạy bằng pin axit chì truyền thống.

Martin Boyd , Giám đốc Tiếp thị của Big Lift, cho biết: “Giá trị mà pin lithium công nghiệp ngày nay mang lại về cơ bản đã loại bỏ mọi khó khăn và rào cản gia nhập liên quan đến công nghệ pin axit chì, vốn hầu như không thay đổi trong một thế kỷ qua. Thập kỷ qua đã chứng kiến ​​sự chuyển dịch mạnh mẽ từ xe nâng chạy bằng điện (IC) sang xe nâng chạy bằng điện lithium trong phạm vi tải trọng 5.000 pound. Với sự chấp nhận rộng rãi trên thị trường, nhu cầu về xe nâng chạy bằng lithium có tải trọng lớn hơn đang ngày càng tăng cao.”

Sự chuyển đổi từ pin axit chì
Xe nâng điện trước đây thường sử dụng ắc quy axit chì, loại ắc quy lớn và nặng, thường không thể đạt năng suất như xe nâng chạy bằng pin sạc. Với sự ra đời của ắc quy lithium-ion gần 15 năm trước, công nghệ ắc quy tiên tiến đã dần thay thế ắc quy axit chì, mở đường cho sự phát triển thực sự của đội xe điện.

Xe nâng điện vẫn là lựa chọn vững chắc cho một số ngành công nghiệp và ứng dụng nhất định, nhưng dữ liệu thị trường cho thấy sự chuyển dịch ổn định sang sử dụng xe nâng điện nhiều hơn. Theo số liệu của Hiệp hội Xe nâng Công nghiệp (ITA) , năm 2024 , xe nâng điện chiếm 71% thị trường Bắc Mỹ, và xu hướng điện khí hóa dự kiến ​​sẽ tiếp tục. Không chỉ vậy, pin lithium-ion đang ngày càng chiếm lĩnh thị phần trong thị trường điện, với các tùy chọn và mẫu xe chạy bằng pin lithium có khả năng nâng tải trọng vượt xa mức mong đợi ở một chiếc xe nâng chạy bằng pin lithium.

Kích thước của pin không quan trọng bằng cơ sở hạ tầng sạc.

Ví dụ, Hyster cung cấp xe nâng chạy bằng pin lithium-ion có tải trọng lên tới 40.000 pound.

“Mức hiệu suất này tương đương với hiệu suất hoạt động của xe nâng chạy bằng nhiên liệu đá (ICE) vốn được sử dụng cho các ứng dụng hạng nặng trong thời gian dài”, Klaus nói. “Không chỉ vậy, xe nâng điện mới hơn sử dụng pin lithium-ion còn cung cấp nguồn điện ổn định cho đến khi cạn kiệt, giúp chúng phù hợp hơn với hiệu suất ICE so với loại pin điện cũ, tức là pin axit chì.”

Trong khi pin axit chì thường quá lớn và nặng để có thể mở rộng quy mô một cách đầy đủ nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng của xe nâng công suất lớn, Klaus cho biết pin lithium-ion có kích thước nhỏ hơn, nhẹ hơn và có thể chịu được nhu cầu năng lượng cao mà không bị quá nhiệt hoặc giảm hiệu suất.

Ông cho biết: “So với pin axit chì, pin lithium-ion cung cấp mật độ năng lượng, khả năng truyền tải điện năng và tuổi thọ cao hơn nhiều, năng lượng lithium ngày càng lớn”.

Boyd cho biết thêm rằng một số nhà sản xuất đang cung cấp thiết bị chạy bằng lithium điện áp cao trong phạm vi 18 tấn (36.000 pound).

Ông cho biết: “Với khả năng lưu trữ năng lượng trong khoảng từ 275 đến 300 kWh, những chiếc xe tải trọng lớn này có thể hoạt động trong nhiều giờ mà không cần sạc và nếu ứng dụng cho phép, việc sạc nhanh thường xuyên giữa các ca làm việc và giờ nghỉ có thể dễ dàng hỗ trợ hoạt động của hai ca, và trong một số trường hợp là ba ca”.

Các ứng dụng trong nhà vẫn là những ứng dụng phổ biến nhất và chúng ta mới bắt đầu thấy tác động của lithium trong các nhà máy sản xuất, kho bãi và trung tâm phân phối, cũng như các cửa hàng bán lẻ vốn thường vận hành xe tải chạy bằng propan.

Đối với những công ty như Big Lift, họ hình dung về một tương lai mà việc sử dụng xe nâng IC trong nhà sẽ không còn là chuyện quá khứ nữa.

Boyd cho biết : “Xe nâng tích hợp chạy bằng pin lithium, như Big Joe LCE50, được chế tạo có mục đích thay thế xe nâng IC ITA Class 4, được thiết kế để khiến ý tưởng về một chiếc xe nâng chạy bằng pin lithium hoạt động trong nhà trở nên khó hiểu, giống như ý tưởng hút thuốc trên máy bay hoặc trong văn phòng vậy”.

Khi sự tự tin vào các ứng dụng trong nhà ngày càng tăng, Boyd hy vọng các cảng, xưởng gỗ, xưởng đóng tàu và các ngành công nghiệp ngoài trời khác phụ thuộc nhiều vào xe nâng công suất lớn sẽ làm theo.

Klaus cho biết thêm, pin lithium-ion cũng hoạt động tốt trong môi trường nóng và lạnh, đồng thời lưu ý rằng xe nâng lithium-ion tích hợp của Hyster sử dụng vỏ pin kín để ngăn hơi ẩm.

Klaus cho biết: “Xe nâng IC là lựa chọn đã được thử nghiệm và chứng minh là phù hợp cho các hoạt động ngoài trời khắc nghiệt vì chúng có độ bền đáng kể và có thành tích đã được chứng minh là có thể chịu được những môi trường khắc nghiệt nhất, nhưng xe tải điện cũng có thể xử lý được những môi trường này”.

Duy trì thời gian hoạt động đòi hỏi chiến lược sạc chắc chắn
Một mối lo ngại phổ biến về xe nâng điện là nhu cầu sạc thường xuyên, điều này có thể gây gián đoạn năng suất. Mối lo ngại này xuất phát từ thời ắc quy axit chì, khi người vận hành phải thay ắc quy để ắc quy kia sạc và làm mát.

Ngược lại, các giải pháp pin lithium-ion, cũng như pin chì tinh khiết tấm mỏng (TTPL), được định cỡ và thiết kế để sạc dự phòng khi nghỉ giải lao hoặc thay ca. Việc định cỡ pin có thể cần một số nghiên cứu và đánh giá.

Boyd cho biết: “Trước khi bất kỳ hoạt động nào quyết định chuyển đổi, điều cực kỳ quan trọng là phải đảm bảo hoạt động, cơ sở và thậm chí cả người vận hành thiết bị có thể hỗ trợ đội xe điện lithium”.

Ông khuyến nghị nên tiến hành nghiên cứu công suất vận hành để xác định nhu cầu năng lượng của đội xe điện mới.

Chris Behan , Giám đốc Tiếp thị Cấp cao, khu vực Châu Mỹ, bộ phận Động lực tại Enersys , cũng khuyến nghị các công ty nên xác minh xem pin lithium-ion có phù hợp với họ hay không. EnerSys giúp khách hàng trả lời câu hỏi này bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận dựa trên dữ liệu, lấy dữ liệu sử dụng từ thiết bị của họ để xác định sự kết hợp pin và bộ sạc tối ưu cho ứng dụng của họ.

Behan cho biết: “Điều đó cho phép chúng tôi thực sự lấy dữ liệu thực tế của khách hàng và đưa ra giải pháp: hệ thống điện phù hợp cho ứng dụng của họ”.

Điều này đặc biệt quan trọng khi sử dụng pin lithium-ion trong các ứng dụng hạng nặng. Xe tải của bạn càng hoạt động nhiều thì càng cần nhiều năng lượng. Việc sạc pin nhanh chóng và hiệu quả phải là một phần trong mô hình vận hành của bạn.

“Nếu bạn định xem xét pin lithium-ion… hệ thống bạn sử dụng—pin, bộ sạc và bộ điều khiển pin, hoặc hệ thống giám sát pin trên chính pin—cả ba đều cần được thiết kế thành một hệ thống tổng thể,” Behan nói. “Lựa chọn tốt nhất của bạn là có một hệ thống được thiết kế từ đầu để hoạt động cùng nhau.”

Và khi nói đến pin lithium-ion, kích thước của pin không quan trọng bằng cơ sở hạ tầng sạc, theo Robin Schneider , giám đốc tiếp thị tại Green Cubes Technology .

Schneider cho biết, bất kể kích thước của chúng, pin lithium-ion đều sạc ở tốc độ khoảng 1C, nghĩa là pin mất khoảng một giờ để sạc đầy công suất.

“Pin lớn hơn có thể chấp nhận dòng điện cao hơn theo tỷ lệ, do đó, hạn chế nằm ở bộ sạc và cơ sở hạ tầng”, bà nói thêm. “Thách thức là đảm bảo dịch vụ tại chỗ và lưới điện có đủ khả năng cung cấp lượng điện đó.”

Điều này đòi hỏi hoạt động kho bãi phải áp dụng chiến lược tính phí tổng thể tốt, cân nhắc đến các yếu tố như số lượng và loại bộ sạc, vị trí của chúng và hành vi dự kiến ​​của người vận hành.

"Việc xây dựng một chiến lược sạc hiệu quả có thể giúp các đơn vị vận hành xác định số lượng và loại bộ sạc cần thiết", Klaus nói. "Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến phương pháp này bao gồm loại pin, điện áp cần thiết, số lượng xe tải tại chỗ và tổng số giờ sử dụng mà chúng phải chạy, cũng như quy trình sạc của người vận hành."

Việc lựa chọn vị trí phù hợp cho bộ sạc ắc quy xe nâng điện cũng rất quan trọng, để người vận hành có thể tối đa hóa cơ hội sạc. Klaus khuyên bạn nên cân nhắc đến người vận hành, cách bố trí cơ sở và cơ sở hạ tầng điện.

Klaus cho biết: “Bộ sạc nên được đặt ở những vị trí thuận tiện cho người vận hành tiếp cận, đặc biệt đối với các chiến lược sạc bao gồm sạc ngẫu nhiên để sạc đầy pin trong giờ nghỉ trưa hoặc các giờ giải lao khác khi xe nâng không sử dụng”.

Ông nói thêm rằng một yếu tố quan trọng khác của việc sạc xe nâng điện là cơ sở hạ tầng tại địa phương. Tùy thuộc vào quy mô đội xe, bộ sạc, hệ thống dây điện và kết nối hiện có, việc chuyển đổi đội xe sang điện có thể đòi hỏi phải nâng cấp. Không giống như xe nâng điện, xe nâng điện phụ thuộc vào lưới điện trong khu vực của bạn, và những khu vực có lưới điện yếu sẽ dễ bị gián đoạn hơn khi nhu cầu sạc càng cao.

Klaus cho biết: “Điều quan trọng là phải hợp tác với các đối tác có thể giúp bạn hiểu rõ nhu cầu điện năng cho đội xe dự kiến ​​của mình, trao đổi với nhà cung cấp dịch vụ tiện ích và xây dựng chiến lược sạc phù hợp”.

Khuyến khích của chính phủ
Chi phí thường được coi là rào cản lớn nhất khi nói đến điện khí hóa. Một khảo sát gần đây đối với người mua xe nâng của Hyster cho thấy 37% người được hỏi cho biết chi phí là yếu tố chưa rõ ràng nhất đối với công ty họ, tiếp theo là cơ sở hạ tầng (32%).

Không còn nghi ngờ gì nữa, việc chuyển đổi từ IC sang điện là một khoản đầu tư lớn, nhưng có hỗ trợ tài chính thông qua nhiều khoản tài trợ, hoàn tiền và tín dụng bù trừ do chính phủ cung cấp để hỗ trợ quá trình khử cacbon và khuyến khích việc áp dụng thiết bị điện.

Klaus cho biết: “Việc tham khảo ý kiến ​​chuyên gia địa phương có thể giúp các doanh nghiệp hiểu được những ưu đãi mà họ đủ điều kiện nhận được, từ đó tăng cường khả năng áp dụng thiết bị điện trong kinh doanh”.

Ngoài ra, lợi ích về chi phí vận hành khi chuyển sang sử dụng điện trên xe nâng có công suất thấp hơn đang làm giảm bớt gánh nặng cho những người vận hành hy vọng sẽ thấy được lợi ích tương tự trên các thiết bị lớn hơn.

Schneider cho biết: “Trong các ứng dụng sử dụng nhiều, pin Li-ion hầu như luôn có tổng chi phí sở hữu thấp hơn so với các loại pin thay thế. Việc đánh giá không chỉ lượng khí thải carbon mà còn cả các khoản tiết kiệm kinh tế khác, chẳng hạn như hiệu suất điện, cải thiện khả năng sử dụng không gian và cải thiện thời gian sạc, là rất quan trọng.”

Bất chấp những rào cản nhận thức này, việc điện khí hóa hiện nay thực sự là một lựa chọn khả thi cho các doanh nghiệp có ứng dụng hạng nặng. Nhiều doanh nghiệp đã và đang chuyển đổi, với mức độ áp dụng đạt mức cao nhất mọi thời đại vào năm 2023 và chiếm hơn một phần ba tổng số xe nâng đối trọng ngồi lái được mua, theo Hiệp hội Xe tải Công nghiệp.

“Không giống như ngành công nghiệp ô tô, nơi người mua lẻ chủ yếu bị thu hút bởi các sản phẩm điện vì ý thức trách nhiệm với môi trường, thị trường công nghiệp lại hấp dẫn bởi tính ứng dụng cao của nó”, Boyd nói. “Xe nâng chạy bằng pin lithium đã chứng minh được sự thoải mái hơn, năng suất cao hơn, ít bảo trì hơn và dễ vận hành hơn so với các loại xe sử dụng nhiên liệu hóa thạch (IC).