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

Prefacio

A medida que o mundo avanza cara a solucións de enerxía máis ecolóxicas, as baterías de litio gañaron unha maior atención. Aínda que os vehículos eléctricos estiveron no punto de mira durante máis dunha década, o potencial dos sistemas de almacenamento de enerxía eléctrica en ambientes mariños pasou por alto. Non obstante, houbo un aumento da investigación centrada na optimización do uso de baterías de litio de almacenamento e dos protocolos de carga para diferentes aplicacións de barcos. Neste caso, as baterías de ciclo profundo de fosfato de litio son particularmente atractivas debido ás súas altas densidades de enerxía, boa estabilidade química e ciclo de vida prolongado baixo os estritos requisitos dos sistemas de propulsión mariños.

A medida que gaña impulso a instalación de baterías de litio de almacenamento, tamén o fai a implantación de normativas para garantir a seguridade. A ISO/TS 23625 é unha das normas que se centran na selección, instalación e seguridade da batería. É fundamental ter en conta que a seguridade é primordial no que se refire ao uso de baterías de litio, especialmente no que respecta aos riscos de incendio.

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 avanza cara a un futuro máis sostible e ecolóxico. Como o seu nome indica, estes sistemas están deseñados para almacenar enerxía nun ambiente mariño e poden usarse para unha variedade de propósitos, desde propulsar buques e embarcacións ata proporcionar enerxía de apoio 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 de enerxía específicos das diferentes aplicacións mariñas.

Un dos principais beneficios dos sistemas de almacenamento de enerxía mariña é a súa capacidade para substituír os xeradores diésel. Ao utilizar baterías de ión-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 buque ou embarcación. Ademais destas aplicacións, os sistemas de almacenamento de enerxía mariña tamén se poden utilizar para alimentar sistemas de propulsión eléctrica, o que os converte nunha alternativa viable aos motores diésel convencionais. Son especialmente axeitados para embarcacións máis pequenas que operan nunha zona 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 do uso de baterías de litio de almacenamento en comparación co xerador diésel é a falta de emisións tóxicas e de gases de efecto invernadoiro. Se as baterías se cargan utilizando fontes limpas como paneis solares ou aeroxeradores, podería constituír unha enerxía 100% limpa. Tamén son menos custosos en canto a mantemento con menos compoñentes. Producen moito menos ruído, polo que son ideais para situacións de atraque preto de zonas residenciais ou poboadas.

Almacenamento As baterías de litio non son o único tipo de batería que se pode 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, mesmo cando se considera a degradación da capacidade. Inicialmente utilizáronse baterías de chumbo-ácido, e as baterías de litio de almacenamento considéranse baterías recentemente emerxentes. Non obstante, as investigacións demostraron que proporcionan densidades de enerxía máis altas e unha vida útil prolongada, o que significa que son máis adecuadas para aplicacións de longo alcance e demandas de alta carga e alta velocidade.

Independentemente destas vantaxes, os investigadores non mostraron ningún signo de compracencia. Ao longo dos anos, numerosos deseños e estudos centráronse en mellorar o 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 incendios e 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 mariña. A capacidade é unha especificación crítica a ter en conta ao seleccionar a batería 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 de deseño fundamental en aplicacións de propulsión onde a capacidade determina a quilometraxe ou a distancia que pode percorrer o barco. 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 especialmente importante nos barcos nos que o espazo e o peso son moi importantes.

As clasificacións de tensión e corrente tamén son especificacións importantes a ter en conta ao seleccionar baterías de litio de almacenamento para sistemas de almacenamento de enerxía mariña. Estas especificacións determinan a rapidez con que se pode cargar e descargar a batería, o que é importante para aplicacións nas que a demanda de enerxía pode variar rapidamente.

É importante escoller unha batería deseñada especificamente para uso mariño. Os ambientes mariños son duros, con exposición á auga salgada, humidade e temperaturas extremas. As baterías de litio de almacenamento que están deseñadas para uso mariño adoitan ter impermeabilización e resistencia á corrosión, así como outras características como a resistencia ás vibracións e aos golpes para garantir un rendemento fiable en condicións difíciles.

A seguridade contra incendios tamén é fundamental. Nas aplicacións mariñas, hai unha cantidade limitada de espazo para o almacenamento da batería e calquera propagación do lume pode provocar emisións de fumes tóxicos e danos custosos. Pódense tomar medidas de instalación para limitar a propagación. RoyPow, unha empresa chinesa de fabricación de baterías de iones de litio, é un exemplo onde se colocan microextintores incorporados no marco da batería. Estes extintores actívanse mediante un sinal eléctrico ou mediante a queima da liña térmica. Isto activará un xerador de aerosol que descompón químicamente o refrixerante mediante unha reacción redox e estendeo para extinguir o lume rapidamente antes de que se propague. Este método é ideal para intervencións rápidas, moi axeitado para aplicacións de espazo reducido como baterías de litio de almacenamento mariños.

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 fuga térmica e incendios se non se manexan correctamente, especialmente no duro medio mariño con exposición á auga salgada e alta humidade. Para resolver estes problemas, establecéronse normas e regulamentos ISO. Unha destas normas é a ISO/TS 23625, que proporciona pautas para seleccionar e instalar baterías de litio en aplicacións mariñas. Esta norma especifica os requisitos de deseño, instalación, mantemento e vixilancia da batería para garantir a durabilidade e o funcionamento seguro da batería. Ademais, a ISO 19848-1 ofrece orientación 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 buques mariños, así como doutros vehículos. Esta norma obriga a que o sistema de xestión da batería (BMS) debe deseñarse para proporcionar avisos visuais ou sonoros ao operador cando a batería está baixa, entre outros requisitos de seguridade. Aínda que o cumprimento das normas ISO é voluntario, o cumprimento destas directrices promove a seguridade, a eficiencia e a lonxevidade dos sistemas de baterías.

Resumo

As baterías de litio de almacenamento están emerxendo rapidamente como unha solución de almacenamento de enerxía preferida para aplicacións mariñas debido á súa alta densidade de enerxía e á súa vida útil prolongada en condicións esixentes. Estas baterías son versátiles e pódense usar para unha variedade de aplicacións mariñas, desde alimentar barcos eléctricos ata proporcionar enerxía de respaldo para os sistemas de navegación. Ademais, o desenvolvemento continuo de novos sistemas de baterías está a ampliar o abano de posibles aplicacións para incluír a exploración de augas profundas e outros ambientes desafiantes. Espérase que a adopción de baterías de litio de almacenamento na industria mariña reduza as emisións de gases de efecto invernadoiro e revolucione a loxística e o transporte.