پیشرفت در فناوری باتری برای سیستم های ذخیره انرژی دریایی

مقدمه

با تغییر جهان به سمت محلول های انرژی سبزتر ، باتری های لیتیوم توجه بیشتری به خود جلب کرده اند. در حالی که وسایل نقلیه برقی بیش از یک دهه است که در کانون توجه قرار گرفته اند ، پتانسیل سیستم های ذخیره انرژی الکتریکی در تنظیمات دریایی نادیده گرفته شده است. با این حال ، تحقیقات با تمرکز بر بهینه سازی استفاده از باتری های لیتیوم ذخیره سازی و پروتکل های شارژ برای برنامه های مختلف قایق انجام شده است. باتری های چرخه عمیق لیتیوم یون فسفات در این حالت به دلیل تراکم انرژی زیاد ، پایداری شیمیایی خوب و عمر طولانی مدت چرخه تحت نیازهای دقیق سیستم های پیشرانه دریایی بسیار جذاب هستند

از آنجا که نصب باتری های لیتیوم ذخیره سازی به دست می آید ، اجرای مقررات نیز برای اطمینان از ایمنی نیز انجام می شود. ISO/TS 23625 یکی از این مقررات است که بر انتخاب باتری ، نصب و ایمنی متمرکز است. توجه به این نکته ضروری است که ایمنی در هنگام استفاده از باتری های لیتیوم ، به ویژه در مورد خطرات آتش سوزی مهم است.

سیستم های ذخیره انرژی دریایی

سیستم های ذخیره سازی انرژی دریایی با حرکت جهان به سمت آینده ای پایدار و سازگار با محیط زیست ، به یک راه حل فزاینده در صنعت دریایی تبدیل می شوند. همانطور که از این نام پیداست ، این سیستم ها برای ذخیره انرژی در یک محیط دریایی طراحی شده اند و می توانند برای اهداف مختلفی استفاده شوند ، از پیشروی کشتی ها و قایق ها گرفته تا تأمین انرژی پشتیبان در صورت بروز اضطراری.

متداول ترین نوع سیستم ذخیره انرژی دریایی باتری لیتیوم یون به دلیل چگالی انرژی بالا ، قابلیت اطمینان و ایمنی آن است. باتری های لیتیوم یون نیز می توانند برای برآورده کردن نیازهای خاص کاربردهای مختلف دریایی متناسب باشند.

یکی از مهمترین مزایای سیستم های ذخیره انرژی دریایی ، توانایی آنها در جایگزینی ژنراتورهای دیزل است. با استفاده از باتری های لیتیوم یون ، این سیستم ها می توانند یک منبع تغذیه قابل اعتماد و پایدار را برای انواع برنامه ها ارائه دهند. این شامل قدرت کمکی ، روشنایی و سایر نیازهای برقی در کشتی یا کشتی است. علاوه بر این برنامه ها ، از سیستم های ذخیره انرژی دریایی نیز می توان برای نیرو دادن سیستم های پیشرانه الکتریکی استفاده کرد و آنها را به عنوان جایگزین مناسب برای موتورهای دیزلی معمولی تبدیل کرد. آنها به ویژه برای کشتی های کوچکتر که در یک منطقه نسبتاً محدود کار می کنند مناسب هستند.

به طور کلی ، سیستم های ذخیره سازی انرژی دریایی یکی از مؤلفه های اصلی انتقال به آینده ای پایدار و سازگار با محیط زیست در صنعت دریایی است.

مزایای باتری های لیتیوم

یکی از بارزترین مزایای استفاده از باتری های لیتیوم ذخیره سازی در مقایسه با ژنراتور دیزل ، عدم انتشار گازهای گلخانه ای سمی و گلخانه ای است. اگر باتری ها با استفاده از منابع تمیز مانند پانل های خورشیدی یا توربین های بادی شارژ شوند ، می تواند انرژی 100 ٪ تمیز را تشکیل دهد. آنها همچنین از نظر نگهداری با اجزای کمتری هزینه کمتری دارند. آنها سر و صدای کمتری ایجاد می کنند و آنها را برای موقعیت های لنگر انداختن در نزدیکی مناطق مسکونی یا پرجمعیت ایده آل می کنند.

باتری های لیتیوم ذخیره سازی تنها نوع باتری هایی نیستند که می توان از آنها استفاده کرد. در حقیقت ، سیستم های باتری دریایی می توانند به باتری های اولیه (که قابل شارژ نیستند) و باتری های ثانویه (که به طور مداوم قابل شارژ هستند) تقسیم شوند. دومی حتی در هنگام در نظر گرفتن تخریب ظرفیت ، در یک کاربرد بلند مدت از نظر اقتصادی سودمندتر است. باتری های اسید سرب در ابتدا مورد استفاده قرار گرفت و باتری های لیتیوم ذخیره سازی باتری های تازه ظهور در نظر گرفته می شوند. با این حال ، تحقیقات نشان داده است که آنها تراکم انرژی بالاتری و عمر طولانی مدت را ارائه می دهند ، به این معنی که آنها برای کاربردهای دوربرد و تقاضای بار بالا و پر سرعت مناسب تر هستند.

صرف نظر از این مزایا ، محققان هیچ نشانه ای از نارضایتی نشان نداده اند. با گذشت سالها ، طرح ها و مطالعات بیشماری بر بهبود عملکرد باتری های لیتیوم ذخیره سازی برای بهبود کاربرد دریایی آنها متمرکز شده است. این شامل ترکیبات شیمیایی جدید برای الکترودها و الکترولیتهای اصلاح شده به منظور محافظت در برابر آتش سوزی و فراری حرارتی است.

انتخاب باتری لیتیوم

در هنگام انتخاب باتری های لیتیوم ذخیره سازی برای سیستم باتری لیتیوم ذخیره سازی دریایی ، چندین ویژگی وجود دارد. ظرفیت یک مشخصات مهم است که باید هنگام انتخاب Abattery برای ذخیره انرژی دریایی در نظر بگیرید. این تعیین می کند که چقدر انرژی می تواند ذخیره کند و متعاقباً ، میزان کارهایی که می تواند قبل از شارژ مجدد آن تولید شود. این یک پارامتر طراحی اساسی در برنامه های پیشرانه ای است که در آن ظرفیت مسافت پیموده شده یا فاصله ای را که قایق می تواند به آن سفر کند. در یک زمینه دریایی ، جایی که فضا اغلب محدود است ، پیدا کردن باتری با چگالی انرژی بالا مهم است. باتری های چگالی انرژی بالاتر جمع و جور و سبک تر هستند ، که از نظر قایق هایی که فضا و وزن در آن حق بیمه هستند ، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

ولتاژ و رتبه بندی های فعلی همچنین مشخصات مهمی است که هنگام انتخاب باتری های لیتیوم ذخیره سازی برای سیستم های ذخیره انرژی دریایی در نظر گرفته می شود. این مشخصات تعیین می کند که باتری چقدر سریع می تواند شارژ و تخلیه شود ، که برای برنامه هایی که نیازهای برق می تواند به سرعت متفاوت باشد ، مهم است.

انتخاب باتری که به طور خاص برای استفاده دریایی طراحی شده است ، مهم است. محیط های دریایی سخت و با قرار گرفتن در معرض آب شور ، رطوبت و درجه حرارت شدید هستند. باتری های لیتیوم ذخیره سازی که برای استفاده دریایی طراحی شده اند ، معمولاً از ضد آب و مقاومت در برابر خوردگی و همچنین سایر ویژگی هایی مانند مقاومت در برابر لرزش و مقاومت در برابر شوک برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد در شرایط چالش برانگیز برخوردار هستند.

ایمنی آتش سوزی نیز بسیار مهم است. در کاربردهای دریایی ، فضای محدودی برای ذخیره باتری وجود دارد و هرگونه گسترش آتش سوزی می تواند منجر به انتشار گازهای سمی و خسارت های پرهزینه شود. برای محدود کردن گسترش می توان اقدامات نصب را انجام داد. RoyPow ، یک شرکت تولید باتری لیتیوم یون چینی ، یکی از نمونه هایی است که در آن مجهز کننده های میکرو داخلی در قاب بسته باتری قرار می گیرند. این خاموش کننده ها توسط یک سیگنال الکتریکی یا با سوزاندن خط حرارتی فعال می شوند. این یک ژنراتور آئروسل را فعال می کند که از نظر شیمیایی مایع خنک کننده را از طریق یک واکنش ردوکس تجزیه می کند و آن را برای خاموش کردن سریع آتش قبل از پخش پخش می کند. این روش برای مداخلات سریع ایده آل است ، که به خوبی برای کاربردهای فضای تنگ مانند باتری های لیتیوم ذخیره سازی دریایی مناسب است.

ایمنی و الزامات

استفاده از باتری های لیتیوم ذخیره سازی برای کاربردهای دریایی رو به افزایش است ، اما ایمنی برای اطمینان از طراحی و نصب مناسب باید اولویت اصلی باشد. باتری های لیتیوم در صورت عدم برخورد صحیح ، به خصوص در محیط دریایی سخت با قرار گرفتن در معرض آب شور و رطوبت زیاد ، در برابر فراری حرارتی و خطرات آتش سوزی آسیب پذیر هستند. برای رفع این نگرانی ها ، استانداردها و مقررات ISO تعیین شده است. یکی از این استانداردها ISO/TS 23625 است که دستورالعمل هایی را برای انتخاب و نصب باتری های لیتیوم در برنامه های دریایی ارائه می دهد. این استاندارد برای اطمینان از دوام و عملکرد ایمن باتری ، طراحی باتری ، نصب ، تعمیر و نگهداری و نظارت را مشخص می کند. علاوه بر این ، ISO 19848-1 راهنمایی در مورد آزمایش و عملکرد باتری ها از جمله باتری های لیتیوم ذخیره سازی در کاربردهای دریایی ارائه می دهد.

ISO 26262 همچنین نقش مهمی در ایمنی عملکردی سیستم های الکتریکی و الکترونیکی در کشتی های دریایی و همچنین سایر وسایل نقلیه ایفا می کند. این استاندارد دستور می دهد که سیستم مدیریت باتری (BMS) باید برای ارائه هشدارهای بصری یا شنیدنی به اپراتور در صورت کم بودن باتری ، از جمله سایر نیازهای ایمنی ، طراحی شود. در حالی که پیروی از استانداردهای ISO داوطلبانه است ، رعایت این دستورالعمل ها باعث ایمنی ، کارآیی و ماندگاری سیستم های باتری می شود.

خلاصه

باتری های لیتیوم ذخیره سازی به عنوان یک محلول ذخیره انرژی ترجیحی برای کاربردهای دریایی به دلیل چگالی انرژی زیاد و طول عمر طولانی در شرایط خواستار ، به سرعت در حال ظهور هستند. این باتری ها همه کاره هستند و می توانند برای طیف وسیعی از کاربردهای دریایی استفاده شوند ، از قایق های برقی گرفته تا تأمین انرژی پشتیبان برای سیستم های ناوبری سایر محیط های چالش برانگیز. انتظار می رود که تصویب باتری های لیتیوم ذخیره سازی در صنعت دریایی باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و انقلابی در تدارکات و حمل و نقل شود.