Avances na tecnoloxía de baterías para sistemas de almacenamento de enerxía mariña

Prefacio

A medida que o mundo pasa cara a solucións de enerxía máis ecolóxicas, as baterías de litio obtiveron unha maior atención. Aínda que os vehículos eléctricos levan máis dunha década no punto de mira, pasou por alto o potencial dos sistemas de almacenamento de enerxía eléctrica en configuracións mariñas. Non obstante, houbo un aumento da investigación centrada na optimización dos protocolos de uso de baterías de litio de almacenamento e protocolos de carga para diferentes aplicacións de barcos. As baterías de ciclo profundo de fosfato de fosfato de litio neste caso son especialmente atractivas debido ás súas altas densidades de enerxía, boa estabilidade química e vida prolongada de ciclo baixo os rigorosos requisitos dos sistemas de propulsión mariña

A medida que a instalación de baterías de litio de almacenamento gaña forza, tamén o fai a implementación da normativa para garantir a seguridade. O ISO/TS 23625 é unha regulación deste tipo que se centra na selección, instalación e seguridade da batería. É crucial ter en conta que a seguridade é fundamental cando se trata do uso de baterías de litio, especialmente no que se refire aos riscos de lume.

Sistemas de almacenamento de enerxía mariña

Os sistemas de almacenamento de enerxía mariña están a converterse nunha solución cada vez máis popular na industria mariña a medida que o mundo se dirixe cara a un futuro máis sostible e ecolóxico. Como o nome indica, estes sistemas están deseñados para almacenar enerxía nun marco e pódense usar para diversos fins, desde buques e barcos propulsores ata proporcionar potencia de copia de seguridade en caso de emerxencia.

O tipo máis común de sistema de almacenamento de enerxía mariña é unha batería de iones de litio, debido á súa alta densidade de enerxía, fiabilidade e seguridade. As baterías de iones de litio tamén se poden adaptar para satisfacer os requisitos específicos de enerxía de diferentes aplicacións mariñas.

Un dos principais beneficios dos sistemas de almacenamento de enerxía mariña é a súa capacidade para substituír os xeradores de gasóleo. Ao usar baterías de iones de litio, estes sistemas poden ofrecer unha fonte de enerxía fiable e sostible para unha variedade de aplicacións. Isto inclúe enerxía auxiliar, iluminación e outras necesidades eléctricas a bordo dun barco ou buque. Ademais destas aplicacións, os sistemas de almacenamento de enerxía mariña tamén se poden usar para alimentar sistemas de propulsión eléctrica, converténdose nunha alternativa viable aos motores diésel convencionais. Son especialmente adecuados a buques máis pequenos que operan nunha área relativamente limitada.

En xeral, os sistemas de almacenamento de enerxía mariña son un compoñente clave da transición cara a un futuro máis sostible e ecolóxico na industria mariña.

Vantaxes das baterías de litio

Unha das vantaxes máis evidentes de usar baterías de litio de almacenamento en comparación co xerador de gasóleo é a falta de emisións de gases de efecto invernadoiro tóxicos. Se as baterías están cargadas con fontes limpas como paneis solares ou aeroxeradores, podería constituír unha enerxía 100% limpa. Tamén son menos custosos en termos de mantemento con menos compoñentes. Producen moito menos ruído, tornándoos ideais para as situacións de atracamento preto das zonas residenciais ou poboadas.

As baterías de litio de almacenamento non son o único tipo de baterías que se poden usar. De feito, os sistemas de baterías mariñas pódense dividir en baterías primarias (que non se poden recargar) e baterías secundarias (que se poden recargar continuamente). Este último é máis beneficioso economicamente nunha aplicación a longo prazo, incluso ao considerar a degradación da capacidade. As baterías de chumbo-ácido usáronse inicialmente e as baterías de litio de almacenamento considéranse baterías recentemente emerxentes. Non obstante, a investigación demostrou que proporcionan maiores densidades de enerxía e vida prolongada, o que significa que son máis adecuados para aplicacións de longo alcance e demandas de alta carga e alta velocidade.

Independentemente destas vantaxes, os investigadores non amosaron signos de compracencia. Ao longo dos anos, numerosos deseños e estudos centráronse na mellora do rendemento das baterías de litio de almacenamento para mellorar a súa aplicación mariña. Isto inclúe novas mesturas químicas para os electrodos e electrólitos modificados para protexerse contra os incendios e os fugas térmicas.

Selección de batería de litio

Hai varias características a considerar ao seleccionar baterías de litio de almacenamento para un sistema de baterías de litio de almacenamento mariño. A capacidade é unha especificación crítica a considerar á hora de seleccionar a abatía para o almacenamento de enerxía mariña. Determina a cantidade de enerxía que pode almacenar e, posteriormente, a cantidade de traballo que se pode producir antes de recargala. Este é un parámetro fundamental de deseño en aplicacións de propulsión onde a capacidade dita a quilometraxe ou a distancia que o barco pode percorrer. Nun contexto mariño, onde o espazo adoita ser limitado, é importante atopar unha batería cunha alta densidade de enerxía. As baterías de maior densidade de enerxía son máis compactas e lixeiras, o que é particularmente importante nos barcos onde o espazo e o peso son de prima.

As clasificacións de tensión e corrente tamén son especificacións importantes a considerar á hora de seleccionar baterías de litio de almacenamento para sistemas de almacenamento de enerxía mariña. Estas especificacións determinan a rapidez coa que a batería pode cargar e descargar, o que é importante para as aplicacións nas que as demandas de enerxía poden variar rapidamente.

É importante escoller unha batería deseñada específicamente para uso mariño. Os ambientes mariños son duros, con exposición a auga salgada, humidade e temperaturas extremas. As baterías de litio de almacenamento deseñadas para o uso mariño normalmente terán resistencia á impermeabilización e resistencia á corrosión, así como outras características como a resistencia ás vibracións e a resistencia ao choque para garantir un rendemento fiable en condicións difíciles.

A seguridade contra incendios tamén é crucial. Nas aplicacións mariñas, hai unha cantidade limitada de espazo para o almacenamento de baterías e calquera propagación de incendios pode levar a lanzamentos de fume tóxicos e danos custosos. Pódense tomar medidas de instalación para limitar a propagación. Roypow, unha empresa de fabricación de baterías de iones de litio chinés, é un exemplo no que se colocan micro extintores incorporados no marco do paquete de baterías. Estes extintores están activados por un sinal eléctrico ou por queimar a liña térmica. Isto activará un xerador de aerosol que descompón químicamente o refrixerante a través dunha reacción redox e o estende para extinguir o lume rapidamente antes de que se estenda. Este método é ideal para intervencións rápidas, moi adecuadas para aplicacións espaciais axustadas como as baterías de litio de almacenamento mariño.

Seguridade e requisitos

O uso de baterías de litio de almacenamento para aplicacións mariñas está en aumento, pero a seguridade debe ser unha prioridade para garantir un deseño e instalación adecuados. As baterías de litio son vulnerables aos riscos de fugaz e incendios térmicos se non se manexan correctamente, particularmente no duro ambiente mariño con exposición á auga salgada e alta humidade. Para resolver estas preocupacións, establecéronse normas e regulacións ISO. Unha destas normas é ISO/TS 23625, que ofrece pautas para seleccionar e instalar baterías de litio en aplicacións mariñas. Este estándar especifica os requisitos de deseño da batería, instalación, mantemento e control para garantir a durabilidade e o funcionamento seguro da batería. Ademais, ISO 19848-1 ofrece orientacións sobre a proba e o rendemento das baterías, incluídas as baterías de litio de almacenamento, en aplicacións mariñas.

A ISO 26262 tamén xoga un papel importante na seguridade funcional dos sistemas eléctricos e electrónicos dentro dos vasos mariños, así como outros vehículos. Este estándar obriga a que o sistema de xestión de baterías (BMS) debe ser deseñado para proporcionar avisos visuais ou audibles ao operador cando a batería está baixa de enerxía, entre outros requisitos de seguridade. Aínda que a adhesión aos estándares ISO é voluntaria, o cumprimento destas directrices promove a seguridade, a eficiencia e a lonxevidade dos sistemas de baterías.

Resumo

As baterías de litio de almacenamento están a xurdir rapidamente como unha solución de almacenamento de enerxía preferida para aplicacións mariñas debido á súa alta densidade de enerxía e unha vida útil prolongada en condicións esixentes. Estas baterías son versátiles e pódense usar para unha serie de aplicacións mariñas, desde a alimentación de embarcacións eléctricas ata a subministración de potencia de copia de seguridade para os sistemas de navegación. Outros ambientes desafiantes. Espérase que a adopción de baterías de litio de almacenamento na industria mariña para reducir as emisións de gases de efecto invernadoiro e revolucionar a loxística e o transporte.