Avancées dans la technologie des batteries pour les systèmes de stockage d'énergie marine

Préface

Alors que le monde s’oriente vers des solutions énergétiques plus vertes, les batteries au lithium suscitent une attention croissante. Alors que les véhicules électriques sont sous les projecteurs depuis plus d’une décennie, le potentiel des systèmes de stockage d’énergie électrique en milieu marin a été négligé. Cependant, il y a eu une recrudescence des recherches axées sur l’optimisation de l’utilisation des batteries de stockage au lithium et des protocoles de charge pour différentes applications de bateaux. Dans ce cas, les batteries à décharge profonde au lithium-ion phosphate sont particulièrement attrayantes en raison de leurs densités d'énergie élevées, de leur bonne stabilité chimique et de leur durée de vie prolongée dans le cadre des exigences strictes des systèmes de propulsion marins.

À mesure que l’installation de batteries de stockage au lithium prend de l’ampleur, la mise en œuvre de réglementations visant à garantir la sécurité prend également de l’ampleur. La norme ISO/TS 23625 est l'une de ces réglementations qui se concentre sur la sélection, l'installation et la sécurité des batteries. Il est crucial de noter que la sécurité est primordiale lorsqu’il s’agit d’utiliser des batteries au lithium, notamment en ce qui concerne les risques d’incendie.

Systèmes de stockage d'énergie marine

Les systèmes de stockage d'énergie marine deviennent une solution de plus en plus populaire dans l'industrie maritime à mesure que le monde s'oriente vers un avenir plus durable et respectueux de l'environnement. Comme leur nom l'indique, ces systèmes sont conçus pour stocker de l'énergie dans un environnement marin et peuvent être utilisés à diverses fins, de la propulsion de navires et de bateaux à la fourniture d'une alimentation de secours en cas d'urgence.

Le type de système de stockage d’énergie marine le plus courant est une batterie lithium-ion, en raison de sa densité énergétique élevée, de sa fiabilité et de sa sécurité. Les batteries lithium-ion peuvent également être adaptées pour répondre aux exigences de puissance spécifiques de différentes applications marines.

L’un des principaux avantages des systèmes de stockage d’énergie marine est leur capacité à remplacer les générateurs diesel. En utilisant des batteries lithium-ion, ces systèmes peuvent offrir une source d'énergie fiable et durable pour diverses applications. Cela comprend l'alimentation auxiliaire, l'éclairage et d'autres besoins électriques à bord d'un navire ou d'un navire. En plus de ces applications, les systèmes de stockage d’énergie marine peuvent également être utilisés pour alimenter des systèmes de propulsion électrique, ce qui en fait une alternative viable aux moteurs diesel conventionnels. Ils sont particulièrement adaptés aux petits navires opérant dans une zone relativement limitée.

Dans l’ensemble, les systèmes de stockage d’énergie marine sont un élément clé de la transition vers un avenir plus durable et plus respectueux de l’environnement dans l’industrie maritime.

Avantages des batteries au lithium

L’un des avantages les plus évidents de l’utilisation de batteries de stockage au lithium par rapport aux générateurs diesel est l’absence d’émissions toxiques et de gaz à effet de serre. Si les batteries sont chargées à l’aide de sources propres telles que des panneaux solaires ou des éoliennes, cela pourrait constituer une énergie 100 % propre. Ils sont également moins coûteux en termes de maintenance avec moins de composants. Ils produisent beaucoup moins de bruit, ce qui les rend idéaux pour les situations d'amarrage à proximité de zones résidentielles ou peuplées.

Stockage Les batteries au lithium ne sont pas le seul type de batteries pouvant être utilisé. En fait, les systèmes de batteries marines peuvent être divisés en batteries primaires (qui ne peuvent pas être rechargées) et en batteries secondaires (qui peuvent être rechargées en continu). Cette dernière solution est économiquement plus avantageuse dans une application à long terme, même en tenant compte de la dégradation de la capacité. Les batteries au plomb ont été initialement utilisées et les batteries de stockage au lithium sont considérées comme des batteries émergentes. Cependant, des recherches ont montré qu'ils offrent des densités d'énergie plus élevées et une durée de vie prolongée, ce qui signifie qu'ils sont mieux adaptés aux applications à longue portée et aux demandes de charge et de vitesse élevées.

Indépendamment de ces avantages, les chercheurs n’ont montré aucun signe d’autosatisfaction. Au fil des années, de nombreuses conceptions et études se sont concentrées sur l’amélioration des performances des batteries de stockage au lithium afin d’améliorer leur application marine. Cela comprend de nouveaux mélanges chimiques pour les électrodes et les électrolytes modifiés afin de se prémunir contre les incendies et les emballements thermiques.

Sélection de batterie au lithium

Il existe plusieurs caractéristiques à prendre en compte lors de la sélection de batteries de stockage au lithium pour un système de batteries de stockage au lithium marin. La capacité est une spécification essentielle à prendre en compte lors de la sélection d’une batterie pour le stockage d’énergie marine. Il détermine la quantité d'énergie qu'il peut stocker et, par la suite, la quantité de travail qui peut être produite avant de le recharger. Il s'agit d'un paramètre de conception fondamental dans les applications de propulsion où la capacité dicte le kilométrage ou la distance que le bateau peut parcourir. Dans un contexte marin, où l'espace est souvent limité, il est important de trouver une batterie à forte densité énergétique. Les batteries à densité énergétique plus élevée sont plus compactes et légères, ce qui est particulièrement important sur les bateaux où l'espace et le poids sont limités.

Les valeurs nominales de tension et de courant sont également des spécifications importantes à prendre en compte lors de la sélection de batteries de stockage au lithium pour les systèmes de stockage d'énergie marine. Ces spécifications déterminent la rapidité avec laquelle la batterie peut se charger et se décharger, ce qui est important pour les applications où la demande d'énergie peut varier rapidement.

Il est important de choisir une batterie spécialement conçue pour un usage marin. Les environnements marins sont difficiles, avec une exposition à l’eau salée, à l’humidité et à des températures extrêmes. Les batteries de stockage au lithium conçues pour une utilisation marine présentent généralement une résistance à l'eau et à la corrosion, ainsi que d'autres caractéristiques telles que la résistance aux vibrations et aux chocs pour garantir des performances fiables dans des conditions difficiles.

La sécurité incendie est également cruciale. Dans les applications marines, l'espace disponible pour le stockage des batteries est limité et toute propagation d'un incendie pourrait entraîner des dégagements de fumées toxiques et des dommages coûteux. Des mesures d'installation peuvent être prises pour limiter la propagation. RoyPow, une entreprise chinoise de fabrication de batteries lithium-ion, est un exemple où des micro-extincteurs intégrés sont placés dans le cadre de la batterie. Ces extincteurs sont activés soit par un signal électrique, soit par la combustion de la ligne thermique. Cela activera un générateur d'aérosol qui décomposera chimiquement le liquide de refroidissement via une réaction redox et le propagera pour éteindre rapidement l'incendie avant qu'il ne se propage. Cette méthode est idéale pour les interventions rapides, bien adaptée aux applications dans des espaces restreints comme les batteries de stockage marin au lithium.

Sécurité et exigences

L'utilisation de batteries de stockage au lithium pour les applications marines est en augmentation, mais la sécurité doit être une priorité absolue pour garantir une conception et une installation appropriées. Les batteries au lithium sont vulnérables à l'emballement thermique et aux risques d'incendie si elles ne sont pas manipulées correctement, en particulier dans un environnement marin difficile avec une exposition à l'eau salée et une humidité élevée. Pour répondre à ces préoccupations, des normes et réglementations ISO ont été établies. L'une de ces normes est la norme ISO/TS 23625, qui fournit des lignes directrices pour la sélection et l'installation de batteries au lithium dans les applications marines. Cette norme spécifie les exigences en matière de conception, d'installation, de maintenance et de surveillance des batteries pour garantir leur durabilité et leur fonctionnement sûr. De plus, la norme ISO 19848-1 fournit des lignes directrices sur les tests et les performances des batteries, y compris les batteries de stockage au lithium, dans les applications marines.

L'ISO 26262 joue également un rôle important dans la sécurité fonctionnelle des systèmes électriques et électroniques à bord des navires, ainsi que d'autres véhicules. Cette norme exige que le système de gestion de la batterie (BMS) soit conçu pour fournir des avertissements visuels ou sonores à l'opérateur lorsque la batterie est faible, entre autres exigences de sécurité. Bien que l'adhésion aux normes ISO soit volontaire, le respect de ces directives favorise la sécurité, l'efficacité et la longévité des systèmes de batteries.

Résumé

Les batteries de stockage au lithium apparaissent rapidement comme une solution de stockage d'énergie privilégiée pour les applications marines en raison de leur densité énergétique élevée et de leur durée de vie prolongée dans des conditions exigeantes. Ces batteries sont polyvalentes et peuvent être utilisées pour une gamme d'applications marines, depuis l'alimentation de bateaux électriques jusqu'à la fourniture d'une alimentation de secours pour les systèmes de navigation. De plus, le développement continu de nouveaux systèmes de batteries élargit la gamme d'applications possibles pour inclure l'exploration en haute mer et d'autres environnements difficiles. L’adoption de batteries de stockage au lithium dans l’industrie maritime devrait réduire les émissions de gaz à effet de serre et révolutionner la logistique et le transport.