Mere energia salvestussüsteemide akutehnoloogia edusammud

Eessõna

Kuna maailm nihkub rohelisemate energialahenduste poole, on liitiumpatareisid tähelepanu pälvinud. Kui elektrisõidukid on olnud tähelepanu keskpunktis juba üle kümne aasta, on elektrienergia ladustamissüsteemide potentsiaal mereseadetes tähelepanuta jäetud. Siiski on uuritud uurimistööd, mis keskenduvad liitiumpatareide kasutamise optimeerimisele ja erinevate paadirakenduste laadimisprotokollide laadimisele. Liitium-ioonfosfaadi süvatsükli akud on sel juhul eriti atraktiivsed nende suure energiatiheduse, hea keemilise stabiilsuse ja pikaajalise tsükli eluea tõttu mere tõukejõusüsteemide rangete nõuete korral

Kuna liitiumakude paigaldamine suurendab hoogu, siis ka ohutuse tagamiseks on ka määruste rakendamine. ISO/TS 23625 on üks selline määrus, mis keskendub aku valimisele, paigaldamisele ja ohutusele. On ülioluline märkida, et liitiumpatareide kasutamisel on ohutus ülitähtis, eriti tuleohtude osas.

Mere energia salvestussüsteemid

Merenergia ladustamissüsteemid on muutumas meretööstuses üha populaarsemaks lahenduseks, kuna maailm liigub jätkusuutlikuma ja keskkonnasõbralikuma tuleviku poole. Nagu nimigi ütleb, on need süsteemid loodud energia salvestamiseks merekeskkonnas ja neid saab kasutada erinevatel eesmärkidel, alates laevade ja paatide liikumisest kuni varunduse pakkumiseni hädaolukorras.

Kõige tavalisem mere energia salvestussüsteemi tüüp on liitium-ioon aku, kuna selle suure energiatiheduse, töökindluse ja ohutuse tõttu. Liitium-ioonpatareisid saab kohandada ka erinevate mererakenduste konkreetsete energianõuete täitmiseks.

Merenergia salvestussüsteemide üks peamisi eeliseid on nende võime asendada diiselgeneraatoreid. Liitium-ioonpatareide abil saavad need süsteemid pakkuda usaldusväärset ja jätkusuutlikku energiaallikat mitmesuguste rakenduste jaoks. See hõlmab laeva või laeva pardal olevaid lisavõimsust, valgustust ja muid elektrilisi vajadusi. Lisaks nendele rakendustele saab mere energia salvestussüsteeme kasutada ka elektriliste tõukejõusüsteemide toiteks, muutes need tavapärastele diiselmootoritele elujõuliseks alternatiiviks. Need sobivad eriti väiksemate laevade jaoks, mis tegutsevad suhteliselt piiratud piirkonnas.

Üldiselt on mere energia salvestussüsteemid mereetööstuse jätkusuutlikumale ja keskkonnasõbralikumale tulevikule ülemineku põhikomponent.

Liitiumpatareide eelised

Liitiumpatareide kasutamise üks ilmsemaid eeliseid diiselgeneraatoriga võrreldes on toksiliste ja kasvuhoonegaaside heitkoguste puudumine. Kui patareisid laaditakse puhaste allikate, näiteks päikesepaneelide või tuuleturbiinide abil, võib see moodustada 100% puhta energia. Need on vähem kulukad vähem kui vähem komponentidega. Need tekitavad palju vähem müra, muutes need ideaalseks olukordades elamu- või asustatud piirkondade lähedal.

Liitiumakud pole ainsad patareid, mida saab kasutada. Tegelikult võib mereakusüsteemid jagada primaarseteks akudeks (mida ei saa laadida) ja sekundaarseid akusid (mida saab pidevalt laadida). Viimane on pikaajalisel rakendusel majanduslikult kasulikum, isegi kui arvestada suutlikkuse halvenemist. Algselt kasutati pliiaku akusid ja liitiumapatareisid peetakse äsja tekkivateks akudeks. Kuid uuringud on näidanud, et need pakuvad suuremat energiatihedust ja pikaajalist eluiga, mis tähendab, et need sobivad paremini pikamaarakenduste jaoks ning suure koormuse ja kiirete nõudmiste jaoks.

Sõltumata nendest eelistest ei ole teadlased rahulolu märke näidanud. Aastate jooksul on arvukalt disainilahendusi ja uuringuid keskendunud liitiumakute jõudluse parandamisele nende mererakenduse parandamiseks. See hõlmab elektroodide uusi keemilisi segusid ja modifitseeritud elektrolüüte, et kaitsta tulekahjude ja termiliste põgenemiste eest.

Liitiumaku valik

Liitiumakute liitiumakute liitiumakute liitiumpatareide valimisel tuleb arvestada mitu omadust. Mahutavus on kriitiline spetsifikatsioon, mida tuleb arvestada mere energia salvestamiseks Abattery valimisel. See määrab, kui palju energiat saab säilitada, ja seejärel selle töömahtu, mida saab enne selle laadimist toota. See on põhimõtteline projekteerimisparameeter tõukejõurakendustes, kus maht dikteerib läbisõidu või vahemaa, mida paat võib reisida. Merekontaktis, kus ruumi on sageli piiratud, on oluline leida aku, millel on suure energiatihedus. Suuremad energiatihedusega akud on kompaktsemad ja kergemad, mis on eriti oluline paatidel, kus ruum ja kaal on esmaklassiline.

Pinge ja praegused hinnangud on samuti olulised spetsifikatsioonid, mida tuleks arvestada mere energiasäästusüsteemide liitiumpatareide valimisel. Need spetsifikatsioonid määravad, kui kiiresti aku saab laadida ja tühjendada, mis on oluline rakenduste jaoks, kus energianõudlus võivad kiiresti erineda.

Oluline on valida aku, mis on loodud spetsiaalselt merekasutamiseks. Merekeskkond on karm, kokkupuude soolase vee, niiskuse ja äärmuslike temperatuuridega. Merekasutamiseks mõeldud ladustamissakudel on tavaliselt veekindlus ja korrosioonikindlus, samuti muid funktsioone, näiteks vibratsioonikindlus ja löögikindlus, et tagada usaldusväärne jõudlus keerulistes tingimustes.

Ka tuleohutus on ülioluline. Mererakendustes on akude hoidmiseks piiratud koguses ruumi ja tulekahjude levik võib põhjustada mürgiseid suitsuväljaandeid ja kulukaid kahjustusi. Leviku piiramiseks võib võtta paigaldusmeetmeid. Hiina liitium-ioon akutootmisettevõte Roypow on üks näide, kus sisseehitatud mikrokustutid asetatakse akuraami. Need kustutajad aktiveeritakse kas elektrilise signaali või soojusjoone põletamisega. See aktiveerib aerosooligeneraatori, mis keemiliselt lagundab jahutusvedelikku redoksreaktsiooni kaudu ja levib selle tulekahju kiiresti enne levikut kustutama. See meetod sobib ideaalselt kiirete sekkumiste jaoks, mis sobib hästi tihedate kosmoserakenduste jaoks, näiteks merehoidlate liitiumakud.

Ohutus ja nõuded

Litiumakude kasutamine mererakenduste jaoks on tõusuteel, kuid nõuetekohase projekteerimise ja paigaldamise tagamiseks peab ohutus olema peamine prioriteet. Liitiumakud on haavatavad termilise põgenemise ja tuleohtude suhtes, kui neid õigesti ei käsitleta, eriti soolase veega ja kõrge õhuniiskusega karmis merekeskkonnas. Nende probleemide lahendamiseks on kindlaks tehtud ISO standardid ja määrused. Üks neist standarditest on ISO/TS 23625, mis annab juhised liitiumpatareide valimiseks ja paigaldamiseks mererakendustes. See standard täpsustab aku projekteerimise, paigaldamise, hoolduse ja seirenõuded, et tagada aku vastupidavus ja ohutu töö. Lisaks annab ISO 19848-1 juhiseid akude, sealhulgas liitiumpatareide testimise ja jõudluse kohta mererakendustes.

ISO 26262 mängib olulist rolli ka mereamade elektri- ja elektrooniliste süsteemide funktsionaalses ohutuses, aga ka muudes sõidukites. See standard lubab, et akuhaldussüsteem (BMS) peab olema loodud selleks, et pakkuda operaatorile visuaalseid või kuulvaid hoiatusi, kui aku on muude ohutusnõuete hulgas vähe. Kuigi ISO standardite järgimine on vabatahtlik, soodustab nende juhiste järgimine akusüsteemide ohutust, tõhusust ja pikaealisust.

Kokkuvõte

Litiumakud on kiiresti tekkivad mererakenduste eelistatud energiasalvestuslahendusena nende suure energiatiheduse ja pikendatud eluea tõttu nõudlikes tingimustes. Need akud on mitmekülgsed ja neid saab kasutada mitmesuguste mererakenduste jaoks, alates elektripaatide toiteallikast kuni navigatsioonisüsteemide varundusvõimsuse pakkumiseni. Uute akusüsteemide pidev arendamine laiendab võimalikke rakendusi, mis hõlmavad sügava mere uurimist ja hõlmavad sügava mere uurimist ja põhjalikku uurimist. Muud väljakutsuvad keskkonnad. Litiumakude ladustamise akude kasutuselevõtt meretööstuses on eeldatavasti kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamiseks ning logistika ja transpordi muutmiseks.