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Studie beleuchtet Potenzial von Lithium-Ionen-Technologie in der Logistik

Energieversorgung in der Logistik
Studie beleuchtet Potenzial von Lithium-Ionen-Technologie

Lithium-Ionen Akkupack
Eine Studie hat untersucht, warum das Potenzial von Lithium-Ionen-Akkus in der Logistik weitestgehend ungenutzt bleibt. Bild: Xiaoliangge/stock.adobe.com

Wird die Automatisierung in der Logistik, Produktion und Montage weiter zunehmen? Welchen Stellenwert haben fahrerlose Transportsysteme und wie werden sie aufgeladen? Eine Studie der Logistik- und Organisationsberatung Prolog-Team in Zusammenarbeit mit der Hochschule für Wirtschaft und Gesellschaft Ludwigshafen sowie der Wiferion GmbH wirft einen Blick auf die eingesetzten Fahrzeuge in der Logistik, Produktion und Montage sowie deren Energieversorgung. 

In der Studie zur Transformation der Energieversorgung von FFZ und AGV in der Logistik wird klar: Viele Unternehmen legen ihren Fokus weniger auf die Energieversorgung, sondern eher auf die Technologie der fahrerlosen Transportfahrzeuge. Zwar gibt es einen Trend hin zum Einsatz leistungsstarker Lithium-Ionen-Batterien, allerdings wird deren Effizienz derzeit nicht voll ausgeschöpft. Dabei ermöglichen intelligente Ladelösungen eine Optimierung des gesamten Prozesses – mit deutlichen Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit.

Die Bedeutung von automatisierten Transportsystemen für industrielle Prozesse steigt. Diese Aussage teilen 80 % der Befragten einer Studie zur Transformation der Energieversorgung von Flurförderzeugen (FFZ) und Automated Guided Vehicles (AGV) in der Logistik. 50 überwiegend große und mittelständische Unternehmen aus der Industrie, dem Handel und dem Dienstleistungssektor gaben Auskunft zu den eingesetzten Elektrofahrzeugen, Batterien und Ladeprozessen.

Lithium-Ionen-Batterie ist etabliert

Ob fahrerloses Transportsystem (FTS) oder autonomer mobiler Roboter (AMR) – der Automatisierungsgrad der intralogistischen Prozesse ist bereits auf einem beachtlichen Niveau. So sind zwar bei den elektrisch angetriebenen Fahrzeugen derzeit noch überwiegend Gabelstapler (87,5 %) und Handhubwagen (85,5 %) im Einsatz, aber auch bereits FTS und AGV mit 29,2 % und AMR mit 12,5 %. Die eingesetzten Fahrzeuge werden zu 50 % mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben und zu 43,8 % mit Blei-Säure-Batterien. Der relativ hohe Anteil an Blei-Säure-Batterien liegt dabei möglicherweise in noch bestehenden Kontrakten begründet. Denn die Vorteile der leistungsstarken Lithium-Ionen-Batterie liegen auf der Hand: längere Lebensdauer, ein niedriger Wartungsaufwand, geringes Gewicht und reduzierte Betriebskosten sowie die Möglichkeit zur Zwischenladung. Daher ist auch nachzuvollziehen, dass über die Hälfte der Befragten künftig eine Umrüstung oder Neuanschaffung mit Lithium-Ionen-Batterien plant.

Nicht nur die Investitionskosten betrachten

Doch nicht alle Unternehmen setzen sich mit der Energieversorgung ihrer eingesetzten Systeme auseinander. Die Studie führte zu dem überraschenden Ergebnis, dass ein Drittel der Befragten keine Angaben zu den verwendeten Batterien machen konnte. Hier besteht scheinbar ein großer Aufklärungsbedarf. Um die Total Cost of Ownership (TCO) ihrer FTS und AMR im Blick zu behalten, sollten Unternehmen nicht allein die Technologie und deren Investition in den Vordergrund stellen.

Es gilt, eine umfassende Bewertung der Wirtschaftlichkeit durch die Ermittlung der gesamten Kosten vorzunehmen. Demnach muss der gesamte Aufwand betrachtet werden, verursacht durch Auswahl, Beschaffung, Kauf, Installation, Betrieb, Nutzung und Wartung, Schulung und Reparatur, Entsorgung und Rückgabe. Vor diesem Hintergrund überzeugt die Lithium-Ionen-Batterie aufgrund ihrer zahlreichen Vorteile. Trotz anfänglich höherer Investitionskosten erzielen Unternehmen durch den Einsatz der zukunftsorientierten Technologie einen deutlich höheren Return on Investment (ROI).

Ladeprozesse sind häufig ineffizient

Die Studie zeigt: FTS und FFZ werden meist erst nach Schichtende geladen, manchmal auch in den Pausen oder sogar erst dann, wenn die Energie aufgebraucht ist. Das Problem: Ist keine Energie für nachgelagerte Arbeiten vorhanden, müssen ungeplante Ladepausen eingelegt werden. Das führt zu Unterbrechungen im Workflow und ist nicht effizient. Auch ein Laden nach Schichtende kann zu Problemen führen, wenn beispielsweise in Mehrschichtbetrieben nicht ausreichend geladene Fahrzeuge für die nächste Schicht zur Verfügung stehen. Dabei arbeiten die meisten Unternehmen in der Logistik in mehr als zwei Schichten.

Es lohnt sich also, einen Blick auf den Ladeprozess zu werfen. Denn fehlerhafte Ladevorgänge, Stromausfall und Spannungsspitzen beim Laden können die Versorgungssicherheit erheblich gefährden und zu Produktionsausfällen führen. Im Arbeitsalltag wird häufig vergessen, das Fahrzeug anzuschließen und zu laden. So dauern die Ladeprozesse bei einem Drittel der Befragten mindestens 60 Minuten. Ein weiteres Drittel der Befragten kann keine Angaben zur Dauer des Ladevorgangs machen und hat sich scheinbar noch nie intensiver mit dem Ladevorgang beschäftigt.

Dabei sind Lithium-Ionen-Batterien für häufiges Zwischenladen ausgelegt und besitzen die Fähigkeit, in kurzer Zeit hohe Ströme aufzunehmen. Doch dieses Potenzial kann mit der herkömmlichen Ladetechnik nicht ausgeschöpft werden. So verpasst ein Großteil der Unternehmen die Gelegenheit, die eigene Produktivität durch die Optimierung der Ladevorgänge zu steigern. Dabei gilt: Je höher dabei die Anzahl der eingesetzten Fahrzeuge ist, desto mehr Beachtung sollte der Ladeprozess bekommen.

Herkömmliche Ladetechnologie führt zu Problemen

Für die Energieversorgung ihrer automatisierten Fahrzeuge oder autonomen mobilen Roboter setzen die befragten Unternehmen überwiegend Ladesysteme mit Schleifverbindungen ein. Auch Ladekabel mit Steckdosenverbindungen werden genutzt. An dritter Stelle folgt das induktive Punktladesystem. Das ist beachtlich, berücksichtigt man, dass die Technologie erst seit kurzer Zeit am Markt verfügbar ist. Demnach haben einige Unternehmen die Vorteile und das Potenzial von induktiven Ladeprozessen bereits erkannt. Andere verwenden allerdings nach wie vor Systeme mit Schleifkontakten und nehmen damit einhergehende Verschmutzungen der Umwelt, Gesundheitsgefährdungen der Mitarbeiter und Sicherheitsrisiken in Kauf. Denn die auf dem Boden montierten Schleifkontakte stellen zum einen eine Stolpergefahr dar, zum andern gefährdet der anfallende Kupferstaub die Gesundheit der Mitarbeiter.

Dieser entsteht zwangsläufig beim Abrieb der Kontakte. Er führt zu einer nicht unerheblichen Verschmutzung von Ladestation und Produktionsumgebung. Auch das Laden über Kabel bringt viele Nachteile mit sich. Zum einen ergibt sich ein höherer Wartungsaufwand, zum anderen müssen häufig aufwändige Peripheriebeschaltungen und Einrichtungen zum Schutz der Mitarbeiter installiert werden. Meist fahren die Transportsysteme zum Laden zu externen Ladestationen und fehlen dann im Produktionsprozess. Um diese Ausfälle zu kompensieren, haben laut Studie 40 % der Befragten zusätzliche Fahrzeuge im Einsatz. Diese Redundanz geht einher mit hohen Investitions- und Betriebskosten.

Vorteile moderner Technologie bestmöglich nutzen

Wie lassen sich diese Kosten verringern und somit Ladeprozesse wirtschaftlicher und effizienter gestalten? Induktive Punktladesysteme bieten die optimale Lösung. Durch die kontaktlose Übertragung von Energie nach dem Prinzip der magnetischen Induktion lassen sich FTS und AMR automatisiert zwischenladen. Die Fahrzeuge sind immer im optimalen Energiezustand und kontinuierlich produktiv. Da es keine offenen Kontakte gibt, steigt die Arbeitssicherheit enorm und Wartungskosten sinken. Das Ergebnis sind ein nahezu wartungsfreier Betrieb und höchste Prozesssicherheit. Aufgrund der vielen Vorteile amortisieren sich die Anschaffungskosten schnell. Es ist anzunehmen, dass der Anteil von induktiven Ladesystemen in Zukunft steigen wird, wollen Unternehmen die Vorteile leistungsstarker Lithium-Ionen-Batterien bestmöglich nutzen und ihre zukunftsorientierten Automatisierungsprojekte zum Erfolg führen.

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