Beim Einsatz von fahrerlosen Transportsystemen (FTS/AGV), autonomen mobilen Robotern (AMR) und Flurförderzeugen in Lagern und Fabriken hat die Wahl der Batterie großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit. Ein oft übersehener Faktor ist dabei die Ladezeit. Dieser Artikel zeigt, warum kurze Ladezeiten unmittelbar zu einer höheren Verfügbarkeit führen — und warum eine Lithium-Titanat-Batterie (LTO) die ideale Energiequelle für AGV/FTS-Flotten ist.
Vorweg das Fazit: Eine Lithium-Titanat-Batterie (LTO) vereint Schnellladung, lange Lebensdauer, einen breiten nutzbaren Ladezustand, ein starkes Tieftemperaturverhalten und hohe Sicherheit. Zusammen ermöglichen diese Eigenschaften ein müheloses Gelegenheitsladen — genau das, was ein AGV/FTS braucht. Der Nutzen eines AGV/FTS-Einsatzes entscheidet sich nicht nur an der Leistung eines einzelnen Fahrzeugs, sondern daran, wie unterbrechungsfrei die gesamte Flotte in Bewegung bleibt. Kurze Ladezeiten durch Schnellladung erhöhen die Verfügbarkeit unmittelbar, und ein auf Gelegenheitsladen ausgelegter Betrieb senkt die Gesamtbetriebskosten (TCO) von Lager oder Fabrik, indem er die Zahl der Roboter und Ladegeräte sowie den benötigten Platz reduziert.
1. Schnellladung bestimmt die Verfügbarkeit von AGV/FTS
Ein AGV/FTS erzeugt nur dann Wert, wenn es in Bewegung ist. Umgekehrt ist jede Minute, die es zum Laden stillsteht, ein direkter Produktivitätsverlust — deshalb ist das Verhältnis von Ladezeit zu Betriebszeit so wichtig.
Sehen wir uns konkrete Zahlen an. Mit einem herkömmlichen Lithium-Ionen-Akku, der nach 3 Stunden Ladezeit 15 Stunden läuft, sind von einem 18-Stunden-Zyklus 15 Stunden produktiv — eine Verfügbarkeit von rund 83 %. Mit einer schnellladefähigen Batterie, die nach nur 5 Minuten Ladezeit 3 Stunden läuft, sind von einem Zyklus von 3 Stunden und 5 Minuten 3 Stunden produktiv — eine Verfügbarkeit von rund 97 %. Bei exakt gleicher Fahrzeugzahl entsteht allein durch die Ladegeschwindigkeit ein Unterschied von etwa 14 Prozentpunkten.
| Herkömmliche Batterie | Schnellladefähige Batterie | |
| Ladezeit | 3 Stunden | 5 Minuten |
| Betriebszeit | 15 Stunden | 3 Stunden |
| Verfügbarkeit | 83% | 97% |
Tabelle 1: Wie sich die Schnellladeleistung auf die Verfügbarkeit auswirkt
Dieser Unterschied geht weit über die Effizienz eines einzelnen Fahrzeugs hinaus. Eine höhere Verfügbarkeit bedeutet, dass dasselbe Transportvolumen mit weniger Fahrzeugen bewältigt werden kann — so lassen sich wartende Roboter, Ladegeräte und Ladeflächen gleichzeitig reduzieren. Die Ladezeit ist ein Faktor, der die Auslegung der gesamten Flotte bestimmt.
2. Gelegenheitsladen: Nachladen in den Pausen
Das Betriebsmodell, das kurze Ladezeiten optimal nutzt, ist das Gelegenheitsladen (engl.: opportunity charging). Statt zu warten, bis die Batterie leer ist, und sie dann lange zu laden, wird die Batterie häufig in natürlichen Pausen nachgeladen — zwischen Aufträgen, in Arbeitspausen und bei Schichtwechseln. Ob man sich auf das Gelegenheitsladen verlassen kann, verändert die gesamte Betriebsauslegung. Sobald das Laden von einer „Aufgabe, für die ein fester Zeitblock reserviert werden muss“ zu „etwas, das ganz natürlich in den Pausen geschieht“ wird, lassen sich sowohl die zum Laden anstehenden Roboter als auch der dedizierte Ladebereich minimieren. Tatsächlich hat sich ein auf Gelegenheitsladen ausgelegter Betrieb in der europäischen Logistik — auch in Deutschland — als Standardansatz etabliert.
Abbildung 1: Das Prinzip des Gelegenheitsladens
Herkömmliche Batterien waren für dieses Modell jedoch wenig geeignet. Blei-Säure-Batterien benötigen viel Zeit für eine Vollladung, brauchen danach eine Abkühlphase und einen eigenen Laderaum und stehen dadurch häufig lange still. Zudem haben sie eine Schwäche: Wiederholtes Teilladen in einem teilgeladenen Zustand beschleunigt ihren Verschleiß. Herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus eignen sich zwar besser für das Gelegenheitsladen als Blei-Säure-Batterien, doch bei wiederholter Schnellladung mit hohem Strom bleiben Bedenken hinsichtlich Wärmeentwicklung und Verschleiß.
3. Warum Lithium-Titanat-Batterien (LTO) ideal für das Gelegenheitsladen sind
Industrielle Lithium-Ionen-Batterien mit einer Anode aus Lithium-Titanat (LTO) bieten zahlreiche Eigenschaften, die Blei-Säure- und herkömmlichen Lithium-Batterien fehlen.
Als Beispiel für eine LTO-Batterie betrachten wir nun die konkreten Zelleigenschaften der Toshiba SCiB™ und die Gründe, warum sie ein müheloses Gelegenheitsladen ermöglicht.
Schnellladung: über 80 % in 6 Minuten
Die SCiB™ lädt in nur 6 Minuten auf über 80 % [1]. Schon die kurzen Momente zwischen Aufträgen oder in Pausen genügen, um eine praxistaugliche Lademenge zu sichern — für hohe Verfügbarkeit und einen ideal auf das Gelegenheitsladen abgestimmten Betrieb.
Lange Lebensdauer: über 20.000 Zyklen
Die Zyklenlebensdauer liegt bei über 20.000 Lade-/Entladezyklen [1]. Beim Gelegenheitsladen wird mehrmals täglich nachgeladen; dennoch zeigt die SCiB™ selbst bei häufigem Teilladen kaum Verschleiß und behält ihre Kapazität über lange Zeit.
Breiter nutzbarer Ladezustand (SOC): 0–100 %
Die SCiB™ kann den gesamten Ladezustand (SOC) von 0 bis 100 % nutzen [1]. Während herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus einen Teil ihrer Kapazität als Sicherheitsreserve zurückhalten, lässt sich bei der SCiB™ die installierte Kapazität voll ausschöpfen — dieselbe Kapazität kann so kleiner, leichter und energiedichter ausgelegt werden.
Tieftemperaturverhalten und Batteriesicherheit
Die SCiB™ kann selbst bei Temperaturen von bis zu −30 °C laden und entladen [1] und arbeitet daher auch in Tiefkühl- und Kühllagern stabil. Kommt es zu einem internen Kurzschluss, geht das LTO-Material zudem selbst in einen Isolator über und unterdrückt plötzliche Kurzschlussströme und Wärme — ein Brand oder thermisches Durchgehen ist damit praktisch ausgeschlossen [3]. In Betrieben mit 24/7-Betrieb und häufigen Lade-/Entladezyklen sorgt diese Batteriesicherheit für ein hohes Maß an Zuverlässigkeit.
Ausführliche Spezifikationen der SCiB™ finden Sie auf der Produktseite der Toshiba SCiB™ LTO-Batterie.
4. Vorteile auf Flottenebene: weniger Roboter, weniger Ladegeräte, mehr Platz
Die Vorteile kürzerer Ladezeiten und des Gelegenheitsladens beschränken sich nicht auf eine höhere Verfügbarkeit. Auf Ebene der gesamten Flotte lassen sich drei Reduzierungen gleichzeitig erreichen:
- Eine höhere Verfügbarkeit ermöglicht es, dasselbe Transportvolumen mit weniger Fahrzeugen zu bewältigen — das senkt die Zahl der benötigten Roboter und verkürzt die Warteschlangen zum Laden.
- Wenn jedes Fahrzeug in kürzerer Zeit lädt, kann ein Ladegerät von mehr Fahrzeugen gemeinsam genutzt werden — so sinkt die Zahl der benötigten Ladegeräte.
- Da dedizierte Ladeflächen und Warteschlangen entfallen, kann diese Fläche für Lagerung und Transport genutzt werden.
Abbildung 2: Die Vorteile des Einsatzes einer LTO-Batterie
5. Fazit
Der Nutzen eines AGV/FTS-Einsatzes entscheidet sich nicht nur an der Leistung eines einzelnen Fahrzeugs, sondern daran, wie unterbrechungsfrei die gesamte Flotte in Bewegung bleibt. Mit Schnellladung, langer Lebensdauer, breitem nutzbarem SOC, starkem Tieftemperaturverhalten und hoher Sicherheit unterstützt eine Lithium-Titanat-Batterie (LTO) das Gelegenheitsladen mühelos — und ist damit die ideale Batterie für AGV/FTS. Wenn Sie den Nutzen Ihres AGV/FTS-Einsatzes maximieren möchten, ist die Wahl der richtigen Batterie ein entscheidender erster Schritt.
Weitere Informationen und Spezifikationen zur Toshiba SCiB™ finden Sie auf unserer Produktseite. Bei Fragen oder für eine persönliche Beratung kontaktieren Sie uns gerne.
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