Напредък в технологията на батериите за морски системи за съхранение на енергия

Предговор

Тъй като светът се насочва към по-екологични енергийни решения, литиевите батерии привличат все по-голямо внимание. Докато електрическите превозни средства са в светлината на прожекторите повече от десетилетие, потенциалът на системите за съхранение на електрическа енергия в морски условия е пренебрегван. Въпреки това има скок в изследванията, фокусирани върху оптимизирането на използването на литиеви батерии за съхранение и протоколите за зареждане за различни приложения на лодки. Литиево-йонните фосфатни батерии с дълбок цикъл в този случай са особено привлекателни поради тяхната висока енергийна плътност, добра химическа стабилност и удължен цикъл на живот при строгите изисквания на морските системи за задвижване

Тъй като инсталирането на литиеви батерии за съхранение набира скорост, същото се отнася и за прилагането на разпоредбите за гарантиране на безопасността. ISO/TS 23625 е един такъв регламент, който се фокусира върху избора на батерия, инсталирането и безопасността. Важно е да се отбележи, че безопасността е от първостепенно значение, когато става въпрос за използване на литиеви батерии, особено по отношение на опасностите от пожар.

Морски системи за съхранение на енергия

Морските системи за съхранение на енергия стават все по-популярно решение в морската индустрия, тъй като светът се движи към по-устойчиво и екологично бъдеще. Както подсказва името, тези системи са проектирани да съхраняват енергия в морска среда и могат да се използват за различни цели, от задвижване на кораби и лодки до осигуряване на резервно захранване в случай на авария.

Най-често срещаният тип морска система за съхранение на енергия е литиево-йонна батерия, поради високата си енергийна плътност, надеждност и безопасност. Литиево-йонните батерии също могат да бъдат пригодени да отговарят на специфичните изисквания за захранване на различни морски приложения.

Едно от основните предимства на морските системи за съхранение на енергия е способността им да заменят дизеловите генератори. Използвайки литиево-йонни батерии, тези системи могат да предложат надежден и устойчив източник на енергия за различни приложения. Това включва спомагателно захранване, осветление и други електрически нужди на борда на кораб или плавателен съд. В допълнение към тези приложения, морските системи за съхранение на енергия могат да се използват и за захранване на електрически системи за задвижване, което ги прави жизнеспособна алтернатива на конвенционалните дизелови двигатели. Те са особено подходящи за по-малки кораби, работещи в сравнително ограничен район.

Като цяло, морските системи за съхранение на енергия са ключов компонент от прехода към по-устойчиво и екологично бъдеще в морската индустрия.

Предимства на литиевите батерии

Едно от най-очевидните предимства на използването на литиеви батерии за съхранение в сравнение с дизеловия генератор е липсата на емисии на токсични и парникови газове. Ако батериите се зареждат с помощта на чисти източници като слънчеви панели или вятърни турбини, това може да представлява 100% чиста енергия. Те също са по-евтини по отношение на поддръжката с по-малко компоненти. Те произвеждат много по-малко шум, което ги прави идеални за докинг ситуации в близост до жилищни или населени райони.

Съхранение Литиевите батерии не са единственият тип батерии, които могат да се използват. Всъщност системите за морски батерии могат да бъдат разделени на първични батерии (които не могат да се презареждат) и вторични батерии (които могат да се презареждат непрекъснато). Последното е икономически по-изгодно при дългосрочно приложение, дори когато се има предвид влошаване на капацитета. Първоначално са използвани оловно-киселинни батерии, а литиевите батерии за съхранение се считат за нововъзникващи батерии. Изследванията обаче показват, че те осигуряват по-висока енергийна плътност и удължен живот, което означава, че са по-подходящи за приложения на дълги разстояния и високи изисквания за натоварване и висока скорост.

Независимо от тези предимства, изследователите не са показали никакви признаци на самодоволство. През годините многобройни проекти и проучвания са фокусирани върху подобряването на производителността на литиевите батерии за съхранение, за да се подобри тяхното морско приложение. Това включва нови химически смеси за електродите и модифицирани електролити, за да се предпазят от пожари и топлинни бягства.

Избор на литиева батерия

Има множество характеристики, които трябва да се имат предвид при избора на литиеви батерии за съхранение за морска система за съхранение на литиеви батерии. Капацитетът е критична спецификация, която трябва да имате предвид при избора на батерия за съхранение на морска енергия. Той определя колко енергия може да съхранява и впоследствие количеството работа, което може да бъде произведено преди презареждането му. Това е основен параметър на дизайна в задвижващи приложения, където капацитетът диктува пробега или разстоянието, което лодката може да измине. В морски контекст, където пространството често е ограничено, е важно да се намери батерия с висока енергийна плътност. Батериите с по-висока енергийна плътност са по-компактни и леки, което е особено важно за лодки, където пространството и теглото са на първо място.

Номиналните стойности на напрежението и тока също са важни спецификации, които трябва да се имат предвид при избора на литиеви батерии за съхранение за морски системи за съхранение на енергия. Тези спецификации определят колко бързо батерията може да се зарежда и разрежда, което е важно за приложения, където изискванията за мощност могат да варират бързо.

Важно е да изберете батерия, която е проектирана специално за морска употреба. Морската среда е сурова, с излагане на солена вода, влажност и екстремни температури. Литиевите батерии за съхранение, които са предназначени за морска употреба, обикновено имат водоустойчивост и устойчивост на корозия, както и други характеристики като устойчивост на вибрации и устойчивост на удар, за да осигурят надеждна работа при предизвикателни условия.

Пожарната безопасност също е от решаващо значение. В морските приложения има ограничено пространство за съхранение на батерии и всяко разпространение на пожар може да доведе до отделяне на токсични изпарения и скъпи щети. Могат да се предприемат мерки за инсталиране, за да се ограничи разпространението. RoyPow, китайска компания за производство на литиево-йонни батерии, е един пример, при който вградените микропожарогасители са поставени в рамката на батерията. Тези пожарогасители се активират или чрез електрически сигнал, или чрез изгаряне на термичната линия. Това ще активира аерозолен генератор, който химически разлага охлаждащата течност чрез редокс реакция и я разпространява, за да потуши пожара бързо, преди да се разпространи. Този метод е идеален за бързи интервенции, много подходящ за приложения в тесни пространства като литиеви батерии за съхранение на море.

Безопасност и изисквания

Използването на литиеви батерии за съхранение за морски приложения се увеличава, но безопасността трябва да бъде основен приоритет, за да се гарантира правилен дизайн и монтаж. Литиевите батерии са уязвими към опасност от термично изпускане и пожар, ако не се използват правилно, особено в суровата морска среда с излагане на солена вода и висока влажност. За да се отговори на тези опасения, бяха създадени стандарти и разпоредби на ISO. Един от тези стандарти е ISO/TS 23625, който предоставя насоки за избор и инсталиране на литиеви батерии в морски приложения. Този стандарт определя дизайна на батерията, инсталирането, поддръжката и изискванията за наблюдение, за да се гарантира издръжливостта и безопасната работа на батерията. Освен това, ISO 19848-1 предоставя насоки за тестване и производителност на батерии, включително литиеви батерии за съхранение, в морски приложения.

ISO 26262 също играе важна роля във функционалната безопасност на електрическите и електронните системи в рамките на морски плавателни съдове, както и на други превозни средства. Този стандарт изисква системата за управление на батерията (BMS) да бъде проектирана така, че да предоставя визуални или звукови предупреждения на оператора, когато батерията е изтощена, наред с други изисквания за безопасност. Въпреки че спазването на стандартите ISO е доброволно, спазването на тези насоки насърчава безопасността, ефективността и дълготрайността на батерийните системи.

Резюме

Литиевите батерии за съхранение бързо се налагат като предпочитано решение за съхранение на енергия за морски приложения поради тяхната висока енергийна плътност и удължен живот при взискателни условия. Тези батерии са универсални и могат да се използват за редица морски приложения, от захранване на електрически лодки до осигуряване на резервно захранване за навигационни системи. Освен това, непрекъснатото развитие на нови батерийни системи разширява обхвата от възможни приложения, за да включва дълбоководни изследвания и други предизвикателни среди. Очаква се приемането на литиеви батерии за съхранение в морската индустрия да намали емисиите на парникови газове и да революционизира логистиката и транспорта.