દરિયાઈ ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલી માટે બેટરી ટેકનોલોજીમાં પ્રગતિ

પ્રસ્તાવના

જેમ જેમ વિશ્વ હરિયાળી ઉર્જા ઉકેલો તરફ વળે છે, લિથિયમ બેટરીઓએ વધુ ધ્યાન ખેંચ્યું છે. જ્યારે ઇલેક્ટ્રિક વાહનો એક દાયકાથી વધુ સમયથી સ્પોટલાઇટમાં છે, ત્યારે દરિયાઇ સેટિંગ્સમાં ઇલેક્ટ્રિક એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સની સંભવિતતાને અવગણવામાં આવી છે. જો કે, સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીના વપરાશને શ્રેષ્ઠ બનાવવા અને વિવિધ બોટ એપ્લિકેશનો માટે ચાર્જિંગ પ્રોટોકોલ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતા સંશોધનમાં વધારો થયો છે. આ કિસ્સામાં લિથિયમ-આયન ફોસ્ફેટ ડીપ સાયકલ બેટરીઓ તેમની ઉર્જા ઘનતા, સારી રાસાયણિક સ્થિરતા અને દરિયાઈ પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ્સની કડક જરૂરિયાતો હેઠળ લાંબી ચક્ર જીવનને કારણે ખાસ કરીને આકર્ષક છે.

જેમ જેમ સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીની સ્થાપના વેગ મેળવે છે, તેમ સલામતી સુનિશ્ચિત કરવા માટેના નિયમોનું અમલીકરણ પણ કરે છે. ISO/TS 23625 એ એક એવું નિયમન છે જે બેટરીની પસંદગી, ઇન્સ્ટોલેશન અને સલામતી પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. એ નોંધવું નિર્ણાયક છે કે જ્યારે લિથિયમ બેટરીના ઉપયોગની વાત આવે છે ત્યારે સલામતી સર્વોપરી છે, ખાસ કરીને આગના જોખમોને લગતી.

દરિયાઈ ઊર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમો

દરિયાઈ ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓ દરિયાઈ ઉદ્યોગમાં વધુને વધુ લોકપ્રિય ઉકેલ બની રહી છે કારણ કે વિશ્વ વધુ ટકાઉ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ ભવિષ્ય તરફ આગળ વધી રહ્યું છે. નામ સૂચવે છે તેમ, આ સિસ્ટમો દરિયાઇ સેટિંગમાં ઊર્જા સંગ્રહ કરવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે અને તેનો ઉપયોગ વિવિધ હેતુઓ માટે થઈ શકે છે, જેમાં વહાણો અને બોટને આગળ ધપાવવાથી લઈને કટોકટીની સ્થિતિમાં બેકઅપ પાવર પૂરો પાડવા સુધી.

દરિયાઈ ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીનો સૌથી સામાન્ય પ્રકાર લિથિયમ-આયન બેટરી છે, તેની ઉર્જા ઘનતા, વિશ્વસનીયતા અને સલામતીને કારણે. લિથિયમ-આયન બેટરીઓ વિવિધ દરિયાઈ એપ્લિકેશનોની ચોક્કસ પાવર જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે પણ તૈયાર કરી શકાય છે.

દરિયાઈ ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીના મુખ્ય ફાયદાઓમાંનો એક ડીઝલ જનરેટરને બદલવાની તેમની ક્ષમતા છે. લિથિયમ-આયન બેટરીનો ઉપયોગ કરીને, આ સિસ્ટમો વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે વિશ્વસનીય અને ટકાઉ પાવર સ્ત્રોત પ્રદાન કરી શકે છે. આમાં સહાયક શક્તિ, લાઇટિંગ અને વહાણ અથવા જહાજ પર અન્ય વિદ્યુત જરૂરિયાતોનો સમાવેશ થાય છે. આ એપ્લીકેશનો ઉપરાંત, દરિયાઈ ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિક પ્રોપલ્શન સિસ્ટમને પાવર કરવા માટે પણ થઈ શકે છે, જે તેમને પરંપરાગત ડીઝલ એન્જીનો માટે એક સક્ષમ વિકલ્પ બનાવે છે. તેઓ ખાસ કરીને પ્રમાણમાં મર્યાદિત વિસ્તારમાં કાર્યરત નાના જહાજો માટે અનુકૂળ છે.

એકંદરે, દરિયાઈ ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓ દરિયાઈ ઉદ્યોગમાં વધુ ટકાઉ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ ભાવિ તરફ સંક્રમણનો મુખ્ય ઘટક છે.

લિથિયમ બેટરીના ફાયદા

ડીઝલ જનરેટરની તુલનામાં સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીનો ઉપયોગ કરવાનો સૌથી સ્પષ્ટ ફાયદો એ છે કે ઝેરી અને ગ્રીનહાઉસ ગેસ ઉત્સર્જનનો અભાવ છે. જો બેટરીને સ્વચ્છ સ્ત્રોતો જેમ કે સૌર પેનલ્સ અથવા વિન્ડ ટર્બાઇનનો ઉપયોગ કરીને ચાર્જ કરવામાં આવે છે, તો તે 100% સ્વચ્છ ઉર્જાનું નિર્માણ કરી શકે છે. ઓછા ઘટકો સાથે જાળવણીની દ્રષ્ટિએ તેઓ ઓછા ખર્ચાળ પણ છે. તેઓ ઘણો ઓછો અવાજ ઉત્પન્ન કરે છે, જે તેમને રહેણાંક અથવા વસ્તીવાળા વિસ્તારોની નજીકના ડોકીંગ પરિસ્થિતિઓ માટે આદર્શ બનાવે છે.

સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરી એ એકમાત્ર પ્રકારની બેટરી નથી જેનો ઉપયોગ કરી શકાય. વાસ્તવમાં, મરીન બેટરી સિસ્ટમને પ્રાથમિક બેટરી (જે રિચાર્જ કરી શકાતી નથી) અને સેકન્ડરી બેટરી (જે સતત રિચાર્જ કરી શકાય છે)માં વિભાજિત કરી શકાય છે. બાદમાં ક્ષમતામાં ઘટાડાનો વિચાર કરતી વખતે પણ લાંબા ગાળાની એપ્લિકેશનમાં વધુ આર્થિક રીતે ફાયદાકારક છે. શરૂઆતમાં લીડ-એસિડ બેટરીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, અને સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીને નવી ઉભરતી બેટરી ગણવામાં આવે છે. જો કે, સંશોધનોએ દર્શાવ્યું છે કે તેઓ ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા અને લાંબા સમય સુધી જીવન પ્રદાન કરે છે, જેનો અર્થ થાય છે કે તેઓ લાંબા અંતરની એપ્લિકેશનો અને ઉચ્ચ લોડ અને હાઇ-સ્પીડ માંગ માટે વધુ યોગ્ય છે.

આ ફાયદાઓને ધ્યાનમાં લીધા વિના, સંશોધકોએ આત્મસંતુષ્ટતાના કોઈ ચિહ્નો દર્શાવ્યા નથી. વર્ષોથી, અસંખ્ય ડિઝાઇન્સ અને અભ્યાસોએ તેમની દરિયાઇ એપ્લિકેશનને સુધારવા માટે સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીના પ્રદર્શનને સુધારવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે. આમાં આગ અને થર્મલ ભાગેડુઓ સામે રક્ષણ આપવા માટે ઇલેક્ટ્રોડ્સ અને સંશોધિત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ માટે નવા રાસાયણિક મિશ્રણોનો સમાવેશ થાય છે.

લિથિયમ બેટરીની પસંદગી

દરિયાઈ સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરી સિસ્ટમ માટે સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરી પસંદ કરતી વખતે ધ્યાનમાં લેવાની બહુવિધ લાક્ષણિકતાઓ છે. દરિયાઈ ઉર્જા સંગ્રહ માટે બેટરી પસંદ કરતી વખતે ક્ષમતા એ એક મહત્વપૂર્ણ સ્પષ્ટીકરણ છે. તે નિર્ધારિત કરે છે કે તે કેટલી ઉર્જાનો સંગ્રહ કરી શકે છે અને ત્યારબાદ, તેને રિચાર્જ કરતા પહેલા કેટલું કામ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. પ્રોપલ્શન એપ્લીકેશનમાં આ એક મૂળભૂત ડિઝાઇન પરિમાણ છે જ્યાં ક્ષમતા બોટ મુસાફરી કરી શકે તે માઇલેજ અથવા અંતર નક્કી કરે છે. દરિયાઈ સંદર્ભમાં, જ્યાં જગ્યા ઘણી વખત મર્યાદિત હોય છે, ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા ધરાવતી બેટરી શોધવી મહત્વપૂર્ણ છે. ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતાની બેટરીઓ વધુ કોમ્પેક્ટ અને હલકી હોય છે, જે ખાસ કરીને બોટ પર મહત્વપૂર્ણ છે જ્યાં જગ્યા અને વજન પ્રીમિયમ પર હોય છે.

વોલ્ટેજ અને વર્તમાન રેટિંગ્સ એ દરિયાઈ ઉર્જા સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સ માટે સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીની પસંદગી કરતી વખતે ધ્યાનમાં લેવાના મહત્વપૂર્ણ વિશિષ્ટતાઓ છે. આ વિશિષ્ટતાઓ નિર્ધારિત કરે છે કે બેટરી કેટલી ઝડપથી ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ થઈ શકે છે, જે એપ્લીકેશન માટે મહત્વપૂર્ણ છે જ્યાં પાવરની માંગ ઝડપથી બદલાઈ શકે છે.

એવી બેટરી પસંદ કરવી મહત્વપૂર્ણ છે જે ખાસ કરીને દરિયાઈ ઉપયોગ માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી હોય. દરિયાઈ વાતાવરણ કઠોર હોય છે, જેમાં ખારા પાણી, ભેજ અને આત્યંતિક તાપમાન હોય છે. સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીઓ કે જે દરિયાઈ ઉપયોગ માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે તેમાં સામાન્ય રીતે વોટરપ્રૂફિંગ અને કાટ પ્રતિકાર, તેમજ પડકારરૂપ પરિસ્થિતિઓમાં વિશ્વસનીય કામગીરી સુનિશ્ચિત કરવા માટે કંપન પ્રતિકાર અને આઘાત પ્રતિકાર જેવી અન્ય વિશેષતાઓ હશે.

આગ સલામતી પણ નિર્ણાયક છે. દરિયાઈ એપ્લિકેશન્સમાં, બેટરી સ્ટોરેજ માટે મર્યાદિત જગ્યા હોય છે અને કોઈપણ આગ ફેલાવાથી ઝેરી ધુમાડો બહાર નીકળી શકે છે અને મોંઘા નુકસાન થઈ શકે છે. સ્પ્રેડને મર્યાદિત કરવા માટે ઇન્સ્ટોલેશન પગલાં લઈ શકાય છે. RoyPow, એક ચાઈનીઝ લિથિયમ-આયન બેટરી મેન્યુફેક્ચરિંગ કંપની, એક ઉદાહરણ છે જ્યાં બેટરી પેક ફ્રેમમાં બિલ્ટ-ઇન માઇક્રો એક્સટિંગ્યુશર મૂકવામાં આવે છે. આ અગ્નિશામકો ક્યાં તો વિદ્યુત સંકેત દ્વારા અથવા થર્મલ લાઇનને બાળીને સક્રિય થાય છે. આ એરોસોલ જનરેટરને સક્રિય કરશે જે રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા દ્વારા શીતકને રાસાયણિક રીતે વિઘટિત કરે છે અને આગ ફેલાતા પહેલા તેને ઝડપથી ઓલવવા માટે ફેલાવે છે. આ પદ્ધતિ ઝડપી હસ્તક્ષેપ માટે આદર્શ છે, જે દરિયાઈ સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરી જેવી ચુસ્ત જગ્યા એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય છે.

સલામતી અને જરૂરિયાતો

દરિયાઈ એપ્લિકેશન માટે સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીનો ઉપયોગ વધી રહ્યો છે, પરંતુ યોગ્ય ડિઝાઇન અને ઇન્સ્ટોલેશનની ખાતરી કરવા માટે સલામતી એ ટોચની પ્રાથમિકતા હોવી જોઈએ. લિથિયમ બેટરીઓ જો યોગ્ય રીતે સંભાળવામાં ન આવે તો થર્મલ રનઅવે અને આગના જોખમો માટે સંવેદનશીલ હોય છે, ખાસ કરીને ખારા પાણીના સંપર્કમાં અને ઉચ્ચ ભેજવાળા કઠોર દરિયાઈ વાતાવરણમાં. આ ચિંતાઓને દૂર કરવા માટે, ISO ધોરણો અને નિયમોની સ્થાપના કરવામાં આવી છે. આ ધોરણોમાંનું એક ISO/TS 23625 છે, જે દરિયાઈ એપ્લિકેશન્સમાં લિથિયમ બેટરી પસંદ કરવા અને સ્થાપિત કરવા માટે માર્ગદર્શિકા પ્રદાન કરે છે. આ માનક બેટરીની ટકાઉપણું અને સલામત કામગીરીની ખાતરી કરવા માટે બેટરી ડિઝાઇન, ઇન્સ્ટોલેશન, જાળવણી અને દેખરેખની આવશ્યકતાઓને સ્પષ્ટ કરે છે. વધુમાં, ISO 19848-1 દરિયાઈ એપ્લિકેશન્સમાં સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરી સહિત બેટરીના પરીક્ષણ અને પ્રદર્શન અંગે માર્ગદર્શન પૂરું પાડે છે.

ISO 26262 દરિયાઈ જહાજો તેમજ અન્ય વાહનોની અંદર વિદ્યુત અને ઈલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમોની કાર્યાત્મક સલામતીમાં પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. આ માનક આદેશ આપે છે કે બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ (BMS) અન્ય સલામતી આવશ્યકતાઓ વચ્ચે, જ્યારે બેટરી ઓછી પાવર પર હોય ત્યારે ઓપરેટરને દ્રશ્ય અથવા સાંભળી શકાય તેવી ચેતવણીઓ પ્રદાન કરવા માટે રચાયેલ હોવી જોઈએ. જ્યારે ISO ધોરણોનું પાલન સ્વૈચ્છિક છે, ત્યારે આ માર્ગદર્શિકાઓનું પાલન બેટરી સિસ્ટમ્સની સલામતી, કાર્યક્ષમતા અને આયુષ્યને પ્રોત્સાહન આપે છે.

સારાંશ

સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીઓ તેમની ઊંચી ઉર્જા ઘનતા અને માંગની પરિસ્થિતિઓમાં વિસ્તૃત આયુષ્યને કારણે દરિયાઈ એપ્લિકેશન માટે પસંદગીના ઊર્જા સંગ્રહ ઉકેલ તરીકે ઝડપથી ઉભરી રહી છે. આ બેટરીઓ બહુમુખી છે અને તેનો ઉપયોગ વિવિધ દરિયાઈ એપ્લિકેશનો માટે થઈ શકે છે, ઇલેક્ટ્રિક બોટને પાવરિંગથી લઈને નેવિગેશન સિસ્ટમ્સ માટે બેકઅપ પાવર પૂરો પાડવા માટે. વધુમાં, નવી બેટરી સિસ્ટમ્સનો સતત વિકાસ ઊંડા સમુદ્રની શોધખોળને સમાવવા માટે સંભવિત એપ્લિકેશન્સની શ્રેણીને વિસ્તૃત કરી રહ્યું છે. અન્ય પડકારજનક વાતાવરણ. દરિયાઈ ઉદ્યોગમાં સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીને અપનાવવાથી ગ્રીનહાઉસ ગેસના ઉત્સર્જનમાં ઘટાડો થશે અને લોજિસ્ટિક્સ અને પરિવહનમાં ક્રાંતિ આવશે તેવી અપેક્ષા છે.