Προόδους στην τεχνολογία μπαταριών για συστήματα αποθήκευσης θαλάσσιων ενέργειας Βόμβος

Πρόλογος

Καθώς ο κόσμος μετατοπίζεται προς τις πιο πράσινες ενεργειακές λύσεις, οι μπαταρίες λιθίου έχουν αποκτήσει αυξημένη προσοχή. Ενώ τα ηλεκτρικά οχήματα βρίσκονται στο προσκήνιο για πάνω από μια δεκαετία, έχει παραβλεφθεί η δυνατότητα των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας σε θαλάσσιες ρυθμίσεις. Ωστόσο, σημειώθηκε αύξηση της έρευνας που επικεντρώνεται στη βελτιστοποίηση των πρωτοκόλλων χρήσης και φόρτισης των μπαταριών αποθήκευσης για διαφορετικές εφαρμογές σκαφών. Οι μπαταρίες βαθύς κύκλου λιθίου-ιόντων σε αυτή την περίπτωση είναι ιδιαίτερα ελκυστικές λόγω των υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, της καλής χημικής σταθερότητας και της παρατεταμένης διάρκειας ζωής του κύκλου κάτω από τις αυστηρές απαιτήσεις των συστημάτων θαλάσσιων προώθησης

Καθώς η εγκατάσταση των μπαταριών λιθίου αποθήκευσης κερδίζει ορμή, το ίδιο ισχύει και για την εφαρμογή των κανονισμών για την εξασφάλιση της ασφάλειας. Το ISO/TS 23625 είναι ένας τέτοιος κανονισμός που επικεντρώνεται στην επιλογή, την εγκατάσταση και την ασφάλεια της μπαταρίας. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η ασφάλεια είναι υψίστης σημασίας όταν πρόκειται για τη χρήση μπαταριών λιθίου, ιδιαίτερα όσον αφορά τους κινδύνους πυρκαγιάς.

Συστήματα αποθήκευσης θαλάσσιων ενέργειας

Τα συστήματα αποθήκευσης θαλάσσιων ενέργειας γίνονται μια ολοένα και πιο δημοφιλής λύση στη θαλάσσια βιομηχανία, καθώς ο κόσμος κινείται προς ένα πιο βιώσιμο και φιλικό προς το περιβάλλον μέλλον. Όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτά τα συστήματα έχουν σχεδιαστεί για να αποθηκεύουν ενέργεια σε θαλάσσιο περιβάλλον και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διάφορους σκοπούς, από την προώθηση πλοίων και σκαφών μέχρι την παροχή εφεδρικής ισχύος σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης.

Ο πιο συνηθισμένος τύπος συστήματος αποθήκευσης θαλάσσιας ενέργειας είναι μια μπαταρία ιόντων λιθίου, λόγω της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, της αξιοπιστίας και της ασφάλειας. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν επίσης να προσαρμοστούν για να ικανοποιήσουν τις συγκεκριμένες απαιτήσεις ισχύος διαφορετικών θαλάσσιων εφαρμογών.

Ένα από τα βασικά οφέλη των συστημάτων αποθήκευσης θαλάσσιων ενέργειας είναι η ικανότητά τους να αντικαταστήσουν τις γεννήτριες ντίζελ. Χρησιμοποιώντας μπαταρίες ιόντων λιθίου, αυτά τα συστήματα μπορούν να προσφέρουν μια αξιόπιστη και βιώσιμη πηγή ενέργειας για μια ποικιλία εφαρμογών. Αυτό περιλαμβάνει βοηθητική ισχύ, φωτισμό και άλλες ηλεκτρικές ανάγκες σε πλοίο ή σκάφος. Εκτός από αυτές τις εφαρμογές, τα συστήματα θαλάσσιων ενεργειακών αποθήκευσης μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία ηλεκτρικών συστημάτων πρόωσης, καθιστώντας τα βιώσιμη εναλλακτική λύση σε συμβατικούς κινητήρες ντίζελ. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλα σε μικρότερα σκάφη που λειτουργούν σε σχετικά περιορισμένη περιοχή.

Συνολικά, τα συστήματα αποθήκευσης θαλάσσιων ενέργειας αποτελούν βασικό στοιχείο της μετάβασης σε ένα πιο βιώσιμο και φιλικό προς το περιβάλλον μέλλον στη θαλάσσια βιομηχανία.

Πλεονεκτήματα μπαταριών λιθίου

Ένα από τα πιο εμφανή πλεονεκτήματα της χρήσης μπαταριών λιθίου αποθήκευσης σε σύγκριση με τη γεννήτρια ντίζελ είναι η έλλειψη εκπομπών τοξικών και αερίων του θερμοκηπίου. Εάν οι μπαταρίες φορτίζονται χρησιμοποιώντας καθαρές πηγές όπως ηλιακούς συλλέκτες ή ανεμογεννήτριες, θα μπορούσε να αποτελέσει 100% καθαρή ενέργεια. Είναι επίσης λιγότερο δαπανηρές όσον αφορά τη συντήρηση με λιγότερα εξαρτήματα. Παράγουν πολύ λιγότερο θόρυβο, καθιστώντας τους ιδανικούς για καταστάσεις σύνδεσης κοντά σε κατοικημένες ή κατοικημένες περιοχές.

Οι μπαταρίες λιθίου αποθήκευσης δεν είναι ο μόνος τύπος μπαταριών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Στην πραγματικότητα, τα συστήματα θαλάσσιων μπαταριών μπορούν να χωριστούν σε πρωτογενείς μπαταρίες (οι οποίες δεν μπορούν να επαναφορτιστούν) και οι δευτερεύουσες μπαταρίες (οι οποίες μπορούν να επαναφορτιστούν συνεχώς). Το τελευταίο είναι πιο οικονομικά ευεργετικό σε μια μακροπρόθεσμη εφαρμογή, ακόμη και όταν εξετάζεται η υποβάθμιση της ικανότητας. Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος χρησιμοποιήθηκαν αρχικά και οι μπαταρίες λιθίου αποθήκευσης θεωρούνται πρόσφατα αναδυόμενες μπαταρίες. Ωστόσο, οι έρευνες έχουν δείξει ότι παρέχουν υψηλότερες πυκνότητες ενέργειας και παρατεταμένη ζωή, που σημαίνει ότι είναι καλύτερα κατάλληλα για εφαρμογές μεγάλης εμβέλειας και απαιτήσεις υψηλής ταχύτητας και υψηλής ταχύτητας.

Ανεξάρτητα από αυτά τα πλεονεκτήματα, οι ερευνητές δεν έχουν δείξει κανένα σημάδι εφησυχασμού. Με τα χρόνια, πολλά σχέδια και μελέτες έχουν επικεντρωθεί στη βελτίωση της απόδοσης των μπαταριών λιθίου αποθήκευσης για τη βελτίωση της θαλάσσιας εφαρμογής τους. Αυτό περιλαμβάνει νέα χημικά μείγματα για τα ηλεκτρόδια και τους τροποποιημένους ηλεκτρολύτες προκειμένου να προστατεύονται από πυρκαγιές και θερμικές διαφυγές.

Επιλογή μπαταρίας λιθίου

Υπάρχουν πολλά χαρακτηριστικά που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή μπαταριών λιθίου αποθήκευσης για ένα σύστημα μπαταρίας λιθίου θαλάσσιας αποθήκευσης. Η χωρητικότητα είναι μια κρίσιμη προδιαγραφή που πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά την επιλογή Abattery για την αποθήκευση θαλάσσιας ενέργειας. Καθορίζει πόση ενέργεια μπορεί να αποθηκεύσει και στη συνέχεια, το ποσό της εργασίας που μπορεί να παραχθεί πριν την επαναφόρτιση. Αυτή είναι μια θεμελιώδης παράμετρος σχεδιασμού στις εφαρμογές πρόωσης όπου η ικανότητα υπαγορεύει το χιλιόμετρο ή την απόσταση που μπορεί να ταξιδέψει το σκάφος. Σε ένα θαλάσσιο πλαίσιο, όπου ο χώρος είναι συχνά περιορισμένος, είναι σημαντικό να βρείτε μια μπαταρία με υψηλή ενεργειακή πυκνότητα. Οι μπαταρίες υψηλότερης ενεργειακής πυκνότητας είναι πιο συμπαγείς και ελαφρές, το οποίο είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα σκάφη όπου ο χώρος και το βάρος είναι εξαιρετικά.

Οι βαθμολογίες τάσης και ρεύματος είναι επίσης σημαντικές προδιαγραφές που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή μπαταριών λιθίου αποθήκευσης για συστήματα αποθήκευσης θαλάσσιας ενέργειας. Αυτές οι προδιαγραφές καθορίζουν πόσο γρήγορα μπορεί να φορτίσει η μπαταρία και να εκφορτιστεί, η οποία είναι σημαντική για εφαρμογές όπου οι απαιτήσεις ισχύος μπορούν να ποικίλουν γρήγορα.

Είναι σημαντικό να επιλέξετε μια μπαταρία που έχει σχεδιαστεί ειδικά για θαλάσσια χρήση. Τα θαλάσσια περιβάλλοντα είναι σκληρά, με έκθεση σε θαλασσινό νερό, υγρασία και ακραίες θερμοκρασίες. Οι μπαταρίες λιθίου αποθήκευσης που έχουν σχεδιαστεί για χρήση θαλάσσιας χρήσης θα διαθέτουν τυπικά στεγανοποίηση και αντοχή στη διάβρωση, καθώς και άλλα χαρακτηριστικά όπως η αντίσταση των κραδασμών και η αντοχή σε σοκ για να εξασφαλίσουν αξιόπιστες επιδόσεις σε προκλητικές συνθήκες.

Η πυρασφάλεια είναι επίσης ζωτικής σημασίας. Στις θαλάσσιες εφαρμογές, υπάρχει περιορισμένος χώρος για την αποθήκευση της μπαταρίας και οποιαδήποτε εξάπλωση πυρκαγιάς θα μπορούσε να οδηγήσει σε απελευθερώσεις τοξικών καπνών και δαπανηρές ζημιές. Μπορούν να ληφθούν μέτρα εγκατάστασης για τον περιορισμό της εξάπλωσης. Η Roypow, μια κινεζική εταιρεία παραγωγής μπαταριών ιόντων λιθίου, είναι ένα παράδειγμα όπου τοποθετούνται ενσωματωμένοι μικροηλεκτρικοί πυροσβεστήρες στο πλαίσιο της μπαταρίας. Αυτοί οι πυροσβεστήρες ενεργοποιούνται είτε με ηλεκτρικό σήμα είτε με καύση της θερμικής γραμμής. Αυτό θα ενεργοποιήσει μια γεννήτρια αεροζόλ που αποσυντίθεται χημικά το ψυκτικό μέσω μιας οξειδοαναγωγικής αντίδρασης και την απλώνει για να σβήσει γρήγορα τη φωτιά πριν εξαπλωθεί. Αυτή η μέθοδος είναι ιδανική για ταχείες παρεμβάσεις, κατάλληλες για εφαρμογές στενών χώρων, όπως μπαταρίες λιθίου θαλάσσιας αποθήκευσης.

Ασφάλεια και απαιτήσεις

Η χρήση των μπαταριών λιθίου αποθήκευσης για εφαρμογές θαλάσσιων είναι σε άνοδο, αλλά η ασφάλεια πρέπει να αποτελεί κορυφαία προτεραιότητα για να εξασφαλιστεί ο σωστός σχεδιασμός και εγκατάσταση. Οι μπαταρίες λιθίου είναι ευάλωτες σε θερμικούς κινδύνους και κινδύνους πυρκαγιάς, αν δεν αντιμετωπιστούν σωστά, ιδιαίτερα στο σκληρό θαλάσσιο περιβάλλον με έκθεση σε αλμυρού νερού και υψηλή υγρασία. Για την αντιμετώπιση αυτών των ανησυχιών, έχουν θεσπιστεί πρότυπα ISO και κανονισμοί. Ένα από αυτά τα πρότυπα είναι το ISO/TS 23625, το οποίο παρέχει οδηγίες για την επιλογή και την εγκατάσταση μπαταριών λιθίου σε θαλάσσιες εφαρμογές. Αυτό το πρότυπο καθορίζει τις απαιτήσεις σχεδιασμού, εγκατάστασης, συντήρησης και παρακολούθησης της μπαταρίας για να διασφαλιστεί η ανθεκτικότητα και η ασφαλής λειτουργία της μπαταρίας. Επιπλέον, το ISO 19848-1 παρέχει οδηγίες σχετικά με τη δοκιμή και την απόδοση των μπαταριών, συμπεριλαμβανομένων των μπαταριών λιθίου αποθήκευσης, σε θαλάσσιες εφαρμογές.

Το ISO 26262 διαδραματίζει επίσης σημαντικό ρόλο στη λειτουργική ασφάλεια των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών συστημάτων εντός των θαλάσσιων αγγείων, καθώς και σε άλλα οχήματα. Αυτό το πρότυπο αναφέρει ότι το σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS) πρέπει να σχεδιάζεται για να παρέχει οπτικές ή ακουστικές προειδοποιήσεις στον χειριστή όταν η μπαταρία είναι χαμηλή στην ισχύ, μεταξύ άλλων απαιτήσεων ασφαλείας. Ενώ η τήρηση των προτύπων ISO είναι εθελοντική, η συμμόρφωση με αυτές τις κατευθυντήριες γραμμές προάγει την ασφάλεια, την αποτελεσματικότητα και τη μακροζωία των συστημάτων μπαταριών.

Περίληψη

Οι μπαταρίες λιθίου αποθήκευσης αναδύονται ταχέως ως προτιμώμενη λύση αποθήκευσης ενέργειας για θαλάσσιες εφαρμογές λόγω της υψηλής ενεργειακής τους πυκνότητας και της εκτεταμένης διάρκειας ζωής υπό απαιτητικές συνθήκες. Αυτές οι μπαταρίες είναι ευπροσάρμοστες και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μια σειρά θαλάσσιων εφαρμογών, από την τροφοδοσία ηλεκτρικών σκαφών έως την παροχή εφεδρικών ισχύος για συστήματα πλοήγησης. άλλα προκλητικά περιβάλλοντα. Η υιοθέτηση μπαταριών λιθίου αποθήκευσης στη θαλάσσια βιομηχανία αναμένεται να μειώσει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου και να φέρει επανάσταση στην εφοδιαστική και τη μεταφορά.