Voll aufgeladen

Batteriestrom kommt zur Feuerwehr, aber auf dem Weg zur vollen Akzeptanz bestehen noch Lücken.

Seit mehr als einem Jahrzehnt ist uns allen bewusst, dass CO-Emissionen mit steigenden Krebsraten bei Ersthelfern in Verbindung gebracht werden. Die Kombination aus dieser Erkenntnis und dem Vordringen der Energiespeicherung in den Bereich der Erschwinglichkeit hat es Feuerwehrausrüstungs- und Fahrzeugherstellern ermöglicht, Lithiumbatterien in die Werkzeuge und Lastwagen zu integrieren, auf die wir angewiesen sind, um die Arbeit zu erledigen.

Da immer mehr Gerätetypen mit batterieelektrischem Strom zur Verfügung gestellt werden, steht eine neue Herausforderung am Horizont – diese immer leistungsfähigeren Geräte schnell genug aufzuladen, um uns für den nächsten Anruf wieder einsatzbereit zu machen. Wenn wir ans Aufladen denken, sei es für Rettungsgeräte, Ventilatoren, Taschenlampen oder ganze Lastwagen, müssen wir auf den gemeinsamen Nenner – den Stromverbrauch gemessen in Wh – vereinfachen.

Größte Verbraucher

Der LKW selbst ist offensichtlich der größte Stromverbraucher in Ihrem Bausatz. Der Pierce Paccar MX-13 zum Beispiel leistet 510 PS – oder 386 kW. Dies würde einen viermal größeren Akku als ein Tesla erfordern – nur um eine Stunde lang mit voller Leistung zu laufen. Erschwerend kommt hinzu, dass die Vorliebe der nordamerikanischen Feuerwehr für kundenspezifische Fahrgestellgeräte dies zu einer Herausforderung macht, da die Entwicklung eines elektrifizierten Fahrgestells ziemlich teuer ist. Erwarten Sie Partnerschaften mit Batterieherstellern von Drittanbietern oder einen Wechsel zu kommerziellen Chassis von Herstellern wie Tesla, Nikola, Daimler usw. Rosenbauers RT ist erhältlich (4 Millionen US-Dollar für einen kleinen Pumper) und behauptet beeindruckende Spezifikationen, einschließlich der Fähigkeit, sich selbst aufzuladen einen bordeigenen Dieselmotor sowie bis zu 1.2 kW Leistung an externe Stromverbraucher (zB Hochleistungslüfter etc.).

Unnötig zu erwähnen, dass es trotz der coolen Technologie unserer europäischen Brüder und Schwestern noch einige Jahre dauern wird, bis eine vernünftige Lösung für die vollständige Elektrifizierung des Feuerapparats gefunden wird. Bis dahin Hybridsysteme mit integrierten Lithium-Batteriebänken für die Stromversorgung aller Systeme, ohne CO aus dem Rücken auszustoßen, und kleine ultra-emissionsarme Generatoren für kontinuierliche Ladefähigkeiten, wenn die verbleibenden Energieniveaus das Minimum überschreiten. Diese Fähigkeiten können jetzt mit einem entsprechend spezifizierten Gerät erreicht werden, das eine oder mehrere Lithiumbatterien zusammen mit einem Wechselrichter und einem Ladegerät verwendet. Wenn Sie mehr als 100 Ah Lithium verwenden, wird ein Onboard-Ladegenerator empfohlen, um vor Ihrem nächsten Anruf eine vollständige Ladung zu erreichen. Ihr 120-V-15-A-Landstrom liefert nur 1.8 kW – was einen Tesla in 56 Stunden oder eine einzelne 200-Ah-Lithiumbatterie in 1.5 Stunden leer aufladen würde, was beides nicht akzeptabel ist, wenn Ihr nächster Anruf in den nächsten Minuten erfolgen könnte.

Die größten Stromverbraucher am Lkw sind neben dem Lkw selbst PPV-Lüfter. Die Modelle mit größerer Leistung sind in der Regel benzinbetrieben, aber mit dem Ziel, krebserregende CO-Emissionen aus dem Feuerboden zu eliminieren, müssen diese – elektrisch – durch die Vorrichtung unterstützt werden, wenn als taktisches Werkzeug ein hohes Luftvolumen aufrechterhalten werden soll. Die Fähigkeit, Hochleistungsgeräte wie 18-24-Zoll-PPV-Lüfter mit einem gleichwertigen Luftstrom wie heutige gasbetriebene Modelle zu unterstützen und gleichzeitig die CO-Eliminationsziele zu erreichen, erfordert eine vollständige Überlegung des Gerätedesigns, um eine Plattform zu werden, anstatt eine einfache, fahrbare Werkzeugkasten. Dies bedeutet, dass viel Lithium an Bord des Geräts mit Wechselrichtern mit hoher Ausgangsleistung vorhanden ist, die einen Ausgang von mindestens 115 V/240 V oder eine höhere 3-Phasen-Spannung aufweisen können, um den Strom auf ein angemessenes Niveau zu senken, sodass keine Kabel mit großem Durchmesser erforderlich sind. Ein kompakter Generator, so klein wie 2-Zylinder 3 kW, kann ausreichen, um als dedizierte Ladelösung zu arbeiten, um die Lithiumbatterien bei einem längeren Betrieb oder auf dem Weg zurück zur Station zu betanken, wenn die Spitzenleistung der Lichtmaschine nicht vollständig ausreicht die Batterien aufladen.

Andere Bordsysteme mit hohem Verbrauch, die einen nahezu Vollzeitbetrieb erfordern, sind Klimaanlagen, saubere Kabinenfilterung und eine Vielzahl von Werkzeugladegeräten. Wenn Sie CO-frei fahren möchten, kann die Klimaanlage natürlich nicht mit Riemen angetrieben werden. Die kleinsten elektrischen Klimaanlagen auf dem Markt verbrauchen bei maximaler Leistung etwa 2 kW. Fügen Sie das zu den verschiedenen Batterieladegeräten, die Sie für Rettungsgeräte, PPV-Lüfter und Elektrowerkzeuge an Bord haben, hinzu, und Sie werden in etwa 200 Minuten durch eine einzige 30-Ah-Lithiumbatterie laufen. Der Energieverbrauch summiert sich schnell, wenn Sie beginnen, auf die elektrische Effizienz jedes Elements an Bord Ihres Geräts zu achten.

Keine Ausfallzeiten

Als Ersthelfer können wir uns nicht immer den Luxus leisten, auf das Aufladen von Akkuwerkzeugen zu warten, bevor wir sie wieder verwenden. Das Konzept von "Keine Ausfallzeiten“ mag neu für diejenigen in Abteilungen sein, die noch keine batteriebetriebenen Geräte einsetzen, aber Sie werden bald feststellen, dass die Ladezeit von Batterien entscheidend ist und nicht alle Batterien oder Ladegeräte gleich sind. Mit gasbetriebenen hydraulischen Rettungsgeräteaggregaten oder PPV-Ventilatoren dauert das Betanken ganze 30 Sekunden. Nach einer vollständigen Nutzung eines leistungsstarken Akkuwerkzeugs kann das Aufladen 2-6+ Stunden dauern, je nach Akkugröße, Ladestrom und ob das Aufladen am Werkzeug vorhanden ist oder nicht. Die beste Lösung für die Wartung Keine Ausfallzeiten in Ihrer gesamten Geräteflotte besteht darin, Geräte mit austauschbaren Akkus auszuwählen. Dies erfordert zwar zusätzliche Batterien, aber das Gerät kann innerhalb von Sekunden statt Stunden wieder einsatzbereit sein.

Viele Abteilungen setzen batteriebetriebene Geräte ein, ohne die erforderliche Infrastruktur vollständig zu berücksichtigen Keine Ausfallzeiten.

Wann sind die Ladegeräte aktiv?

An Landstrom.

Das Aufladen kann nach dem Anschließen mehr als 6 Stunden dauern.

Auf Generatorleistung.

Die Fahrzeiten unterwegs reichen oft nicht aus, um eine Batterie vollständig aufzuladen.

Immer aktives AC.

Der AC-Ausgang des Wechselrichters, der in der Station, während der Fahrt und am Einsatzort aktiv bleibt, ist eine ideale Lösung, um die kontinuierliche Batterieladefähigkeit für Werkzeuge der neuen Generation aufrechtzuerhalten.

Wie viel Zeit wird zum Aufladen benötigt?

MATHEMATISCHE WARNUNG: Die Amperestunden der Batterie geteilt durch die Ladeampere entsprechen der Zeit zum Aufladen im leeren Zustand.

LKW-Batterie: 200 Ah / 60 A = 3 Stunden

PPV-Lüfter: 8 Ah / 3 A = 2.7 Stunden

Rettungsgerät: 7 Ah / 3.3 A = 2.2 Stunden

Die Kunst des Generatordesigns

Viele Verbrennungsgeneratoren auf dem nordamerikanischen Markt für Feuerlöschgeräte sind nur für den externen Ausgang ausgelegt. Dies bedeutet, dass sie nicht zum Laden oder zur Stromversorgung interner Systeme eingerichtet sind, sondern für Steckdosen, Verlängerungskabel und möglicherweise für die Szenenbeleuchtung.

Die effizienteste Generatorinstallation wäre ein vollständig integriertes System, bei dem der Generator selbst überall montiert werden kann, ein Fernbedienungspanel für den Betrieb und es ist verkabelt, um Ladegeräte, Wechselrichter und Steckdosen im gesamten Fahrzeug mit Strom zu versorgen. Sowohl der Gleichstrom- als auch der Wechselstrombedarf können bei richtiger Einrichtung von demselben Generator gespeist werden.

Anstatt Generatoren für den direkt angeschlossenen Vollzeiteinsatz vor Ort zu dimensionieren – von denen die meisten Motoren mit fester Drehzahl sind, die laut sein und Tonnen von Kraftstoff verschwenden können – sollten Sie eine Batterie von Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien (LiFEPO4) in Betracht ziehen, um geräuschlose, nullspannungsfreie elektrische Energie über einen Wechselrichter abzugeben, der mit einem kompakten, dedizierten Ladegenerator gekoppelt ist, um diese Batterien wieder aufzuladen, wenn sie auf einen Niederspannungspunkt fallen. Wechselrichter können bis zu 12 kW dimensioniert werden, ausreichend, um einen ausgedehnten Betrieb mit mehreren Werkzeugen zu betreiben. Die Laufzeit hängt davon ab, wie viele Batterien Sie an Bord haben. Sechs Lithiumbatterien liefern eine Leistung von 12 kW für eine ganze Stunde Dauerlast – was ziemlich unwahrscheinlich ist, da die meisten Werkzeuge nur zeitweise verwendet werden.

Spezifikation für morgen

Feuerwehren, die den Umstieg auf akkubetriebene Geräte planen, sollten die Ladezeit als Schlüsselfaktor berücksichtigen, bevor sie einsteigen. Ladezeiten sind nicht nur ein einfacher Markenvergleich, sondern wirken sich oft auf das gesamte Gerätedesign aus. Wenn 2-6 Stunden für das Aufladen zwischen den Anrufen zu lang sind, kann eine bessere Ladeinfrastruktur an Bord des Geräts eine bessere Lösung sein.

Heutzutage verwenden die meisten akkubetriebenen Feuerlöschgeräte Akkus, die kleiner als 200 Wh sind. Die schnellsten verfügbaren Ladegeräte laden 200 Wh in 2 Stunden oder weniger auf. Die Werkzeuge von morgen werden leistungsfähiger sein und benötigen größere Akkus für die gleiche Betriebszeit.

• Ladezeiten, nach Batteriegröße:
  • 100 Wh: 1.0 Stunde (kleiner Elektrowerkzeug-Akku)
  • 200 Wh: 1.6 Stunden (Akku des Rettungsgerätes)
  • 300 Wh: 2.4 Stunden (PPV-Lüfterbatterie, <1 PS)
  • 400 Wh: 3.2 Stunden (Hochleistungs-PPV-Lüfter, > 1 PS)
  • 500 Wh: 4.0 Stunden (PPV-Lüfter mit großer Leistung, >2 PS)
  • 2000 Wh: 1.2 Stunden (Einzel-Lithium-LKW-Batterie, Blei-Säure-Ersatz)

Es wird erwartet, dass die Feuerlöschgeräte 20 Jahre im Einsatz bleiben. Sie sollten so weit wie möglich so konzipiert sein, dass sie die Elektrowerkzeuge unterstützen, die im nächsten Jahrzehnt voraussichtlich fallen werden – oder im Zuge der technologischen Entwicklung eine vorzeitige Veralterung und eine unterdurchschnittliche Leistung von Werkzeugen und Taktiken riskieren.

Abteilungen waren schon immer Vorreiter in ihren Gemeinden, um den sich entwickelnden Risiken, denen sie begegnen können, einen Schritt voraus zu sein – in der Industrie, in Strukturtypen usw ihre Werkzeuge zu unterstützen, um die Einsatzbereitschaft aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die Kästchen der Gesundheit der Feuerwehrleute und der grünen Agenda der lokalen Gemeinschaft zu überprüfen.