Completamente cargado

La energía de la batería llega al Servicio de Bomberos, pero aún existen brechas en el camino hacia la adopción completa.

Durante la mayor parte de una década, todos nos hemos dado cuenta de que las emisiones de CO se han relacionado con el aumento de las tasas de cáncer entre los socorristas. La combinación de esta comprensión y el avance del almacenamiento de energía en el ámbito de la asequibilidad ha permitido a los fabricantes de vehículos y equipos de extinción de incendios integrar baterías de litio en las herramientas y camiones en los que confiamos para hacer el trabajo.

A medida que se ponen a disposición más tipos de equipos con energía eléctrica de batería, se avecina un nuevo desafío: cargar estas herramientas cada vez más poderosas con la suficiente rapidez para que podamos volver a estar en servicio para la próxima llamada. Cuando pensamos en cargar, ya sean herramientas de rescate, ventiladores, linternas o camiones completos, debemos simplificar hasta el denominador común: el consumo de energía eléctrica medido en Wh.

Consumidores más grandes

El camión en sí es, obviamente, el mayor consumidor de energía de su kit. El Pierce Paccar MX-13, por ejemplo, tiene 510 hp o 386 kW. Esto requeriría un paquete de baterías 4 veces más grande que un Tesla, solo para funcionar durante una hora a plena potencia. Para complicar las cosas, la preferencia del servicio de bomberos de América del Norte por los aparatos de chasis personalizados hará que esto sea un desafío, ya que es bastante caro desarrollar un chasis electrificado. Espere asociaciones con fabricantes de baterías de terceros o un movimiento hacia chasis comerciales de constructores como Tesla, Nikola, Daimler, etc. El RT de Rosenbauer está disponible ($ 1.2 millones por una bomba pequeña) y afirma especificaciones impresionantes, incluida la capacidad de cargarse con un motor diesel a bordo, así como hasta 18 kW de potencia para consumidores de energía externos (es decir, ventiladores de alta potencia, etc.).

No hace falta decir que, a pesar de la tecnología genial que viene de nuestros hermanos y hermanas europeos, se necesitarán algunos años más para obtener una solución razonable para la electrificación completa de los aparatos contra incendios. Hasta entonces, los sistemas híbridos que emplean bancos de baterías de litio a bordo para alimentar todos los sistemas sin eructar CO por la parte trasera y pequeños generadores de emisiones ultrabajas para capacidades de carga continua cuando los niveles de energía restantes superan los mínimos. Estas capacidades se pueden lograr ahora con un aparato adecuadamente especificado que utilice una o más baterías de litio junto con un inversor y un cargador. Si usa más de 100 Ah de litio, se recomienda un generador de carga a bordo para lograr una carga completa antes de su próxima llamada. Su toma de tierra de 120V 15A solo entrega 1.8 kW, lo que cargaría un Tesla en 56 horas o una sola batería de litio de 200 Ah en 1.5 horas desde vacío, ninguno de los cuales es aceptable cuando su próxima llamada pueda ocurrir en los próximos minutos.

Los mayores consumidores de energía en el camión, además del propio camión, son los ventiladores PPV. Los modelos de salida más grandes generalmente funcionan con gasolina, pero con miras a eliminar las emisiones cancerígenas de CO del campo del incendio, estos deberán ser apoyados eléctricamente por el aparato si se quiere mantener la capacidad de flujo de aire de alto volumen como herramienta táctica. La capacidad de soportar equipos de alta potencia, como ventiladores PPV de 18-24 ”con un flujo de aire equivalente a los modelos de gasolina actuales, sin dejar de alcanzar los objetivos de eliminación de CO, requerirá una consideración completa del diseño del aparato para convertirse en una plataforma en lugar de una simple conducción. caja de herramientas. Esto significará mucho litio a bordo del aparato con inversores de alto rendimiento, capaces de al menos 115 V / 240 V de salida, o un voltaje trifásico más alto, para reducir la corriente a un nivel razonable para no requerir cables de gran diámetro. Un generador compacto, tan pequeño como de 3 cilindros y 2 kW, puede ser suficiente para funcionar como una solución de carga dedicada para repostar los bancos de litio en una operación prolongada o en ruta de regreso a la estación para cuando el tiempo máximo de salida del alternador no sea suficiente. Recargue las baterías.

Otros sistemas a bordo de gran consumo que requieren una operación casi a tiempo completo incluyen acondicionadores de aire, filtración limpia de la cabina y una variedad de cargadores de herramientas. Obviamente, si quiere ir libre de CO, el aire acondicionado no se puede accionar por correa. Los acondicionadores de aire eléctricos más pequeños del mercado consumen alrededor de 2 kW a la potencia máxima. Agregue eso a los varios cargadores de batería que tiene a bordo para herramientas de rescate, ventiladores PPV y herramientas eléctricas, y funcionará con una sola batería de litio de 200 Ah en aproximadamente 30 minutos. El consumo de energía aumenta rápidamente cuando comienza a prestar atención a la eficiencia eléctrica de cada elemento a bordo de su aparato.

Tiempo de inactividad cero

Como primeros en responder, no siempre nos damos el lujo de esperar a que las herramientas de batería se recarguen antes de volver a usarlas. El concepto de "Tiempo de inactividad cero”Puede ser nuevo para aquellos en departamentos que aún no han implementado equipos a batería, pero pronto aprenderá que el tiempo de carga de la batería es crítico y que no todas las baterías o cargadores son iguales. Con las unidades de potencia de las herramientas de rescate hidráulicas a gasolina o los ventiladores PPV, el reabastecimiento de combustible lleva 30 segundos. Después de un uso completo de una herramienta de batería de alta potencia, el tiempo de carga puede demorar entre 2 y 6 horas, según el tamaño de la batería, la corriente de carga y si existe o no carga en la herramienta. La mejor solución para mantener Tiempo de inactividad cero en toda su flota de equipos es seleccionar equipos con paquetes de baterías intercambiables. Esto requiere baterías adicionales, pero el equipo puede volver a estar en servicio en segundos en lugar de horas.

Muchos departamentos están adoptando equipos que funcionan con baterías sin considerar completamente la infraestructura necesaria para lograr Tiempo de inactividad cero.

¿Cuándo están activos los cargadores?

En tierra.

Esto podría tardar más de 6 horas en recargarse, una vez enchufado.

En potencia del alternador.

Los tiempos de conducción en ruta suelen ser insuficientes para cargar completamente una batería.

Aire acondicionado siempre activo.

La salida de CA del inversor, diseñada para permanecer activa en la estación, mientras está en ruta y en la escena, es una solución ideal para mantener las capacidades de carga continua de la batería para las herramientas de nueva generación.

¿Cuánto tiempo se necesita para cargar?

ADVERTENCIA MATEMÁTICA: Los amperios-hora de la batería divididos por los amperios de carga equivalen al tiempo de carga desde vacío.

Batería de camión: 200 Ah / 60 A = 3 horas

Ventilador PPV: 8 Ah / 3 A = 2.7 horas

Herramienta de rescate: 7 Ah / 3.3 A = 2.2 horas

El arte del diseño de generadores

Muchos generadores de combustión en el mercado de aparatos contra incendios de América del Norte están diseñados solo para salida externa. Esto significa que no están configurados para cargar o alimentar sistemas internos, sino configurados para enchufes, cables de extensión y tal vez iluminación de escena.

La instalación de generador más eficiente sería un sistema totalmente integrado, donde el generador en sí se puede montar en cualquier lugar, un panel de control remoto utilizado para operaciones y está conectado a cargadores de energía, inversores y tomacorrientes en todo el vehículo. Tanto la demanda de CC como la de CA pueden ser alimentadas por el mismo generador si se configura correctamente, y cuando se instala un interruptor de transferencia, la energía de CA puede cambiar sin problemas de la energía a bordo a la de tierra automáticamente cuando se vuelve a enchufar en la estación.

En lugar de dimensionar los generadores para su uso a tiempo completo conectados directamente mientras están en la escena (la mayoría de los cuales son motores de velocidad fija, pueden ser ruidosos y desperdiciar toneladas de combustible), considere un banco de baterías de fosfato de hierro y litio (LiFEPO4) para suministrar energía silenciosa, cero. emisión de energía eléctrica a través de un inversor junto con un generador de carga compacto y dedicado para recargar esas baterías cuando caen a un punto de bajo voltaje. Los inversores pueden tener un tamaño de hasta 12 kW, suficiente para alimentar una operación prolongada utilizando múltiples herramientas. El tiempo de ejecución dependerá de la cantidad de baterías que tenga a bordo. Seis baterías de litio generarán una salida de 12 kW durante una hora completa de carga continua, lo cual es bastante improbable ya que la mayoría de las herramientas se utilizan de forma intermitente.

Especificaciones para mañana

Los departamentos de bomberos que planean avanzar hacia herramientas que funcionan con baterías deben considerar profundamente el tiempo de carga como un factor clave antes de comenzar. Los tiempos de carga no son solo una simple comparación de marca, y a menudo se cruzan en el diseño completo del aparato. Si 2-6 horas es demasiado tiempo para cargar entre llamadas, entonces una mejor infraestructura de carga a bordo del aparato puede ser una mejor solución.

Hoy en día, la mayoría de las herramientas de extinción de incendios que funcionan con baterías utilizan baterías de menos de 200 Wh. Los cargadores más rápidos disponibles recargarán 200 Wh en 2 horas o menos. Las herramientas del mañana serán más potentes y requerirán baterías más grandes para el mismo tiempo de ejecución operativo.

• Tiempos de carga, por tamaño de batería:
  • 100 Wh: 1.0 hora (batería de herramienta eléctrica pequeña)
  • 200 Wh: 1.6 horas (batería de la herramienta de rescate)
  • 300 Wh: 2.4 horas (batería del ventilador PPV, <1hp)
  • 400 Wh: 3.2 horas (ventilador PPV de alto rendimiento,> 1hp)
  • 500 Wh: 4.0 horas (ventiladores PPV de gran salida,> 2 hp)
  • 2000 Wh: 1.2 horas (batería de camión de litio individual, reemplazo de plomo-ácido)

Se espera que los aparatos contra incendios permanezcan en servicio durante 20 años. Deben diseñarse, en la medida de lo posible, para respaldar las herramientas eléctricas que se espera que caigan en la próxima década, o arriesgarse a una obsolescencia temprana y un desempeño deficiente de las herramientas y tácticas a medida que evoluciona la tecnología.

Los departamentos siempre han sido los primeros en moverse en sus comunidades para mantenerse a la vanguardia de los riesgos cambiantes que pueden encontrar, en la industria, los tipos de estructura, etc. Es necesario estar preparados para una nueva amenaza para estos departamentos, una que muchos han pasado por alto hasta ahora, en cómo para respaldar sus herramientas para mantener la preparación para la misión sin dejar de marcar las casillas de la salud de los bomberos y las agendas ecológicas de la comunidad local.