Pokroky v technologii baterií pro systémy skladování mořské energie

Předmluva

Jak se svět posune směrem k ekologičtějším energetickým řešením, lithiové baterie získaly zvýšenou pozornost. Zatímco elektrická vozidla byla v centru pozornosti více než deset let, byl přehlížen potenciál systémů skladování elektrické energie v mořském prostředí. Došlo však k nárůstu výzkumu zaměřeného na optimalizaci protokolů pro optimalizaci použití lithiových baterií a nabíjecích protokolů pro různé aplikace lodí. Lithium-iontové fosfátové hluboké cyklus baterie v tomto případě jsou zvláště atraktivní kvůli jejich vysoké hustotě energie, dobré chemické stabilitě a prodloužené životnosti cyklu za přísných požadavků mořských pohonných systémů

Vzhledem k tomu, že instalace skladovacích lithiových baterií získává na síle, také provádí implementace předpisů k zajištění bezpečnosti. ISO/TS 23625 je jedním z takových nařízení, které se zaměřuje na výběr baterie, instalaci a bezpečnost. Je důležité si uvědomit, že bezpečnost je prvořadá, pokud jde o použití lithiových baterií, zejména pokud jde o nebezpečí požáru.

Systémy skladování mořské energie

Systémy pro skladování mořské energie se stávají v námořním průmyslu stále populárnějším řešením, když se svět pohybuje směrem k udržitelnější a ekologičtější budoucnosti. Jak název napovídá, tyto systémy jsou navrženy tak, aby ukládaly energii v mořském prostředí a lze je použít pro různé účely, od pohánění lodí a lodí po zajištění záložní energie v případě nouze.

Nejběžnějším typem systému skladování mořské energie je lithium-iontová baterie, díky vysoké hustotě energie, spolehlivosti a bezpečnosti. Lithium-iontové baterie mohou být také přizpůsobeny tak, aby splňovaly specifické požadavky na energii různých mořských aplikací.

Jednou z klíčových výhod systémů skladování mořské energie je jejich schopnost nahradit generátory nafty. Využitím lithium-iontových baterií mohou tyto systémy nabídnout spolehlivý a udržitelný zdroj energie pro různé aplikace. To zahrnuje pomocnou energii, osvětlení a další elektrické potřeby na palubě lodi nebo nádoby. Kromě těchto aplikací lze systémy skladování mořské energie také použít k napájení elektrických pohonných systémů, což z nich činí životaschopnou alternativu k konvenčním dieselovým motorům. Obzvláště jsou vhodné pro menší plavidla působící v relativně omezené oblasti.

Celkově jsou systémy skladování mořské energie klíčovou součástí přechodu na udržitelnější a ekologičtější budoucnost v námořním průmyslu.

Výhody lithiových baterií

Jednou z nejzřetelnějších výhod používání skladovacích lithiových baterií ve srovnání s generátorem nafty je nedostatek emisí toxických a skleníkových plynů. Pokud jsou baterie nabité pomocí čistých zdrojů, jako jsou solární panely nebo větrné turbíny, mohla by představovat 100% čistou energii. Jsou také méně nákladné, pokud jde o údržbu s méně komponenty. Vytvářejí mnohem méně hluku, takže jsou ideální pro dokovací situace poblíž obytných nebo obydlených oblastí.

Skladovací lithiové baterie nejsou jediným typem baterií, které lze použít. Ve skutečnosti lze systémy mořských baterií rozdělit na primární baterie (které nelze dobít) a sekundární baterie (které lze nepřetržitě dobít). Ten je ekonomicky prospěšnější při dlouhodobé aplikaci, i když zvažuje degradaci kapacity. Původně byly použity olověné baterie a skladovací lithiové baterie se považují za nově rozvíjející se baterie. Výzkum však ukázal, že poskytuje vyšší hustotu energie a prodlouženou životnost, což znamená, že jsou vhodnější pro aplikace dlouhého doletu a vysoké zatížení a vysokorychlostní požadavky.

Bez ohledu na tyto výhody vědci neprokázali žádné známky spokojenosti. V průběhu let se mnoho návrhů a studií zaměřilo na zlepšení výkonu skladovacích lithiových baterií za účelem zlepšení jejich mořské aplikace. To zahrnuje nové chemické směsi pro elektrody a modifikované elektrolyty, aby se chránily před požáry a tepelnými útesy.

Výběr baterie lithia

Při výběru úložných lithiových baterií pro systém lithiového baterie mořského skladu je třeba zvážit více charakteristik. Kapacita je kritickou specifikací, kterou je třeba zvážit při výběru bitvy pro skladování mořské energie. Určuje, kolik energie může ukládat a následně množství práce, kterou lze vyrobit před jejím nabíjením. Toto je základní návrhový parametr v aplikacích pohonných aplikací, kde kapacita diktuje počet najetých kilometrů nebo vzdálenost, kterou může loď cestovat. V mořském kontextu, kde je prostor často omezený, je důležité najít baterii s vysokou energetickou hustotou. Baterie s vyšší hustotou energie jsou kompaktnější a lehčí, což je zvláště důležité na lodích, kde jsou prostor a hmotnost na prémii.

Napětí a proudové hodnocení jsou také důležitými specifikacemi, které je třeba zvážit při výběru úložných lithiových baterií pro systémy skladování mořské energie. Tyto specifikace určují, jak rychle se baterie může nabíjet a vybíjet, což je důležité pro aplikace, kde se požadavky na energii mohou rychle lišit.

Je důležité vybrat baterii, která je navržena speciálně pro mořské používání. Mořské prostředí je drsné, s vystavením slané vody, vlhkosti a extrémních teplot. Skladovací lithiové baterie, které jsou určeny pro použití moře, budou obvykle mít hydroizolační a korozní odolnost, jakož i dalšími rysy, jako je odolnost vůči vibracím a odolnost proti nárazu, aby se zajistilo spolehlivý výkon v náročných podmínkách.

Zásadní je také požární bezpečnost. V mořských aplikacích existuje omezené množství prostoru pro skladování baterií a jakékoli ohnivé šíření by mohlo vést k uvolnění toxického dýmu a nákladných škod. Pro omezení šíření lze přijmout instalační opatření. Roypow, čínská lithium-iontová společnost pro výrobu baterií, je jedním z příkladů, kde jsou vestavěné mikro hasicí přístroje umístěny do rámu baterie. Tyto hasicí přístroje jsou aktivovány buď elektrickým signálem nebo spálením tepelné linie. Tím se aktivuje aerosolový generátor, který chemicky rozkládá chladicí kapalinu redoxní reakcí a rozprostřel ji, aby rychle uhasil oheň, než se šíří. Tato metoda je ideální pro rychlé intervence, vhodné pro aplikace pro pevné prostory, jako jsou lithiové baterie mořských úložišť.

Bezpečnost a požadavky

Použití skladovacích lithiových baterií pro mořské aplikace je na vzestupu, ale bezpečnost musí být nejvyšší prioritou, aby bylo zajištěno správné návrh a instalaci. Lithiové baterie jsou zranitelné vůči rizikům tepelného útěku a požáru, pokud nejsou správně zpracovány, zejména v drsném mořském prostředí s expozicí slané vody a vysokou vlhkostí. Pro řešení těchto obav byly stanoveny standardy a předpisy ISO. Jedním z těchto standardů je ISO/TS 23625, který poskytuje pokyny pro výběr a instalaci lithiových baterií v mořských aplikacích. Tento standard určuje požadavky na návrh, instalaci, instalaci baterie, instalace, údržbu a monitorování, aby byla zajištěna trvanlivost a bezpečný provoz baterie. ISO 19848-1 navíc poskytuje pokyny k testování a výkonu baterií, včetně skladovacích lithiových baterií, v mořských aplikacích.

ISO 26262 také hraje významnou roli ve funkční bezpečnosti elektrických a elektronických systémů v námořních plavidlech a dalších vozidlech. Tento standardní nařizuje to, aby systém správy baterií (BMS) musí být navržen tak, aby operátorovi poskytoval vizuální nebo slyšitelná varování, když je baterie nízká napájení, mimo jiné bezpečnostní požadavky. Zatímco dodržování standardů ISO je dobrovolné, dodržování těchto pokynů podporuje bezpečnost, efektivitu a dlouhověkost bateriových systémů.

Shrnutí

Skladovací lithiové baterie se rychle objevují jako preferované řešení pro skladování energie pro mořské aplikace kvůli jejich vysoké hustotě energie a prodloužené životnosti za náročných podmínek. Tyto baterie jsou všestranné a lze je použít pro řadu mořských aplikací, od napájení elektrických lodí po poskytování záložního napájení pro navigační systémy. Furthermory, nepřetržitý vývoj nových bateriových systémů rozšiřuje rozsah možných aplikací tak, aby zahrnoval průzkum hlubokých mořských Další náročná prostředí. Očekává se, že přijetí skladovacích lithiových baterií v námořním průmyslu sníží emise skleníkových plynů a revolucionizuje logistiku a dopravu.