Fremskridt inden for batteriteknologi til marine energilagringssystemer

Forord

Efterhånden som verden skifter til grønnere energiløsninger, har lithiumbatterier fået øget opmærksomhed. Mens elektriske køretøjer har været i søgelyset i over et årti, er potentialet for elektriske energilagringssystemer i marine omgivelser blevet overset. Der har dog været en stigning i forskning med fokus på at optimere brugen af lithiumbatterier og ladeprotokoller til forskellige bådapplikationer. Lithium-ion-phosphat-dybcyklusbatterier er i dette tilfælde særligt attraktive på grund af deres høje energitætheder, gode kemiske stabilitet og forlængede cykluslevetid under de strenge krav til marine fremdriftssystemer

Efterhånden som installationen af lagringslithium-batterier tager fart, gør implementeringen af reglerne for at sikre sikkerhed også. ISO/TS 23625 er en sådan regulering, der fokuserer på batterivalg, installation og sikkerhed. Det er afgørende at bemærke, at sikkerhed er altafgørende, når det kommer til brugen af lithium-batterier, især hvad angår brandfare.

Marine energilagringssystemer

Marine energilagringssystemer bliver en stadig mere populær løsning i marineindustrien, efterhånden som verden bevæger sig mod en mere bæredygtig og miljøvenlig fremtid. Som navnet antyder, er disse systemer designet til at lagre energi i marine omgivelser og kan bruges til en række forskellige formål, lige fra fremdrift af skibe og både til at levere reservestrøm i tilfælde af en nødsituation.

Den mest almindelige type marine energilagringssystem er et lithium-ion batteri på grund af dets høje energitæthed, pålidelighed og sikkerhed. Lithium-ion-batterier kan også skræddersyes til at opfylde de specifikke strømkrav til forskellige marineapplikationer.

En af de vigtigste fordele ved marine energilagringssystemer er deres evne til at erstatte dieselgeneratorer. Ved at bruge lithium-ion-batterier kan disse systemer tilbyde en pålidelig og bæredygtig strømkilde til en række forskellige anvendelser. Dette omfatter hjælpestrøm, belysning og andre elektriske behov om bord på et skib eller fartøj. Ud over disse applikationer kan marine energilagringssystemer også bruges til at drive elektriske fremdriftssystemer, hvilket gør dem til et levedygtigt alternativ til konventionelle dieselmotorer. De er særligt velegnede til mindre fartøjer, der opererer i et relativt begrænset område.

Overordnet set er marine energilagringssystemer en nøglekomponent i overgangen til en mere bæredygtig og miljøvenlig fremtid i havindustrien.

Fordele ved lithium-batterier

En af de mest åbenlyse fordele ved at bruge lithiumbatterier sammenlignet med dieselgeneratorer er manglen på giftige og drivhusgasemissioner. Hvis batterierne oplades ved hjælp af rene kilder såsom solpaneler eller vindmøller, kan det udgøre en 100 % ren energi. De er også billigere med hensyn til vedligeholdelse med færre komponenter. De producerer meget mindre støj, hvilket gør dem ideelle til docking-situationer nær boligområder eller befolkede områder.

Opbevaring Lithium-batterier er ikke den eneste type batterier, der kan bruges. Faktisk kan marine batterisystemer opdeles i primære batterier (som ikke kan genoplades) og sekundære batterier (som kan genoplades kontinuerligt). Sidstnævnte er mere økonomisk fordelagtig i en langsigtet anvendelse, selv når man overvejer kapacitetsforringelse. Bly-syre-batterier blev oprindeligt brugt, og lagringslithium-batterier betragtes som nye batterier. Forskning har dog vist, at de giver højere energitætheder og forlænget levetid, hvilket betyder, at de er bedre egnede til langrækkende applikationer og høje belastnings- og højhastighedskrav.

Uanset disse fordele har forskere ikke vist nogen tegn på selvtilfredshed. I årenes løb har adskillige designs og undersøgelser fokuseret på at forbedre ydeevnen af lithium-opbevaringsbatterier for at forbedre deres marineanvendelse. Dette inkluderer nye kemiske blandinger til elektroderne og modificerede elektrolytter for at beskytte mod brande og termiske løb.

Valg af lithium batteri

Der er flere egenskaber at overveje, når du vælger lithium-opbevaringsbatterier til et marine-lithium-batterisystem. Kapacitet er en kritisk specifikation, der skal tages i betragtning, når man vælger et batteri til lagring af havenergi. Det bestemmer, hvor meget energi den kan lagre og efterfølgende mængden af arbejde, der kan produceres, før den genoplades. Dette er en grundlæggende designparameter i fremdriftsapplikationer, hvor kapaciteten dikterer det kilometertal eller den distance, båden kan tilbagelægge. I en marin sammenhæng, hvor pladsen ofte er begrænset, er det vigtigt at finde et batteri med en høj energitæthed. Batterier med højere energitæthed er mere kompakte og lette, hvilket er særligt vigtigt på både, hvor plads og vægt er i højsædet.

Spændings- og strømværdier er også vigtige specifikationer at overveje, når du vælger lagringslithiumbatterier til marine energilagringssystemer. Disse specifikationer bestemmer, hvor hurtigt batteriet kan oplades og aflades, hvilket er vigtigt for applikationer, hvor strømbehovet kan variere hurtigt.

Det er vigtigt at vælge et batteri, der er designet specifikt til marinebrug. Havmiljøer er barske med udsættelse for saltvand, fugt og ekstreme temperaturer. Opbevaringslithium-batterier, der er designet til marinebrug, vil typisk have vandtætning og korrosionsbestandighed, såvel som andre funktioner såsom vibrationsmodstand og stødmodstand for at sikre pålidelig ydeevne under udfordrende forhold.

Brandsikkerhed er også afgørende. I marine applikationer er der en begrænset mængde plads til batteriopbevaring, og enhver brandspredning kan føre til giftig røg og dyre skader. Installationsforanstaltninger kan træffes for at begrænse spredningen. RoyPow, en kinesisk lithium-ion batteri fremstillingsvirksomhed, er et eksempel, hvor indbyggede mikroslukkere er placeret i batteripakkens ramme. Disse ildslukkere aktiveres enten af et elektrisk signal eller ved at brænde termoledningen. Dette vil aktivere en aerosolgenerator, der kemisk nedbryder kølevæsken via en redoxreaktion og spreder den for at slukke ilden hurtigt, før den spreder sig. Denne metode er ideel til hurtige indgreb, velegnet til applikationer med trange pladser som marine lithium-batterier.

Sikkerhed og krav

Brugen af lagringslithium-batterier til marineapplikationer er stigende, men sikkerhed skal være en topprioritet for at sikre korrekt design og installation. Lithium-batterier er sårbare over for termisk løb og brandfare, hvis de ikke håndteres korrekt, især i det barske havmiljø med saltvandseksponering og høj luftfugtighed. For at imødekomme disse bekymringer er der etableret ISO-standarder og -regulativer. En af disse standarder er ISO/TS 23625, som giver retningslinjer for udvælgelse og installation af lithiumbatterier i marineapplikationer. Denne standard specificerer batteridesign, installation, vedligeholdelse og overvågningskrav for at sikre batteriets holdbarhed og sikker drift. Derudover giver ISO 19848-1 vejledning om afprøvning og ydeevne af batterier, herunder lithium-opbevaringsbatterier, i marine applikationer.

ISO 26262 spiller også en væsentlig rolle i den funktionelle sikkerhed af elektriske og elektroniske systemer inden for marinefartøjer såvel som andre køretøjer. Denne standard kræver, at batteristyringssystemet (BMS) skal være designet til at give visuelle eller hørbare advarsler til operatøren, når batteriet er lavt på strøm, blandt andre sikkerhedskrav. Mens overholdelse af ISO-standarder er frivillig, fremmer overholdelse af disse retningslinjer batterisystemernes sikkerhed, effektivitet og levetid.

Oversigt

Opbevaringslithium-batterier dukker hurtigt op som en foretrukken energilagringsløsning til marine applikationer på grund af deres høje energitæthed og forlængede levetid under krævende forhold. Disse batterier er alsidige og kan bruges til en række marine applikationer, lige fra at drive elektriske både til at levere backup strøm til navigationssystemer. Ydermere udvider den kontinuerlige udvikling af nye batterisystemer rækken af mulige applikationer til at omfatte dybhavsudforskning og andre udfordrende miljøer. Indførelsen af lagringslithiumbatterier i marineindustrien forventes at reducere drivhusgasemissioner og revolutionere logistik og transport.