समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए बैटरी प्रौद्योगिकी में प्रगति

प्रस्तावना

जैसे-जैसे दुनिया हरित ऊर्जा समाधानों की ओर बढ़ रही है, लिथियम बैटरी ने ध्यान आकर्षित किया है। जबकि इलेक्ट्रिक वाहन एक दशक से अधिक समय से सुर्खियों में हैं, समुद्री सेटिंग में इलेक्ट्रिक ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की क्षमता को नजरअंदाज कर दिया गया है। हालाँकि, विभिन्न नाव अनुप्रयोगों के लिए भंडारण लिथियम बैटरी के उपयोग और चार्जिंग प्रोटोकॉल को अनुकूलित करने पर ध्यान केंद्रित करने वाले अनुसंधान में वृद्धि हुई है। इस मामले में लिथियम-आयन फॉस्फेट डीप साइकिल बैटरियां अपनी उच्च ऊर्जा घनत्व, अच्छी रासायनिक स्थिरता और समुद्री प्रणोदन प्रणालियों की कठोर आवश्यकताओं के तहत लंबे चक्र जीवन के कारण विशेष रूप से आकर्षक हैं।

जैसे-जैसे भंडारण लिथियम बैटरियों की स्थापना में तेजी आ रही है, वैसे-वैसे सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए नियमों का कार्यान्वयन भी बढ़ रहा है। आईएसओ/टीएस 23625 एक ऐसा विनियमन है जो बैटरी चयन, स्थापना और सुरक्षा पर केंद्रित है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि जब लिथियम बैटरी के उपयोग की बात आती है, खासकर आग के खतरों के संबंध में सुरक्षा सर्वोपरि है।

समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ

जैसे-जैसे दुनिया अधिक टिकाऊ और पर्यावरण-अनुकूल भविष्य की ओर बढ़ रही है, समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ समुद्री उद्योग में तेजी से लोकप्रिय समाधान बनती जा रही हैं। जैसा कि नाम से पता चलता है, इन प्रणालियों को समुद्री सेटिंग में ऊर्जा संग्रहीत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसका उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है, जहाजों और नावों को चलाने से लेकर आपातकालीन स्थिति में बैकअप पावर प्रदान करने तक।

अपने उच्च ऊर्जा घनत्व, विश्वसनीयता और सुरक्षा के कारण समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणाली का सबसे आम प्रकार लिथियम-आयन बैटरी है। लिथियम-आयन बैटरियों को विभिन्न समुद्री अनुप्रयोगों की विशिष्ट बिजली आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए भी तैयार किया जा सकता है।

समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के प्रमुख लाभों में से एक डीजल जनरेटर को बदलने की उनकी क्षमता है। लिथियम-आयन बैटरियों का उपयोग करके, ये सिस्टम विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए एक विश्वसनीय और टिकाऊ ऊर्जा स्रोत प्रदान कर सकते हैं। इसमें जहाज या पोत पर सहायक बिजली, प्रकाश व्यवस्था और अन्य विद्युत आवश्यकताएं शामिल हैं। इन अनुप्रयोगों के अलावा, समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियों का उपयोग विद्युत प्रणोदन प्रणालियों को बिजली देने के लिए भी किया जा सकता है, जिससे वे पारंपरिक डीजल इंजनों के लिए एक व्यवहार्य विकल्प बन जाते हैं। वे अपेक्षाकृत सीमित क्षेत्र में परिचालन करने वाले छोटे जहाजों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं।

कुल मिलाकर, समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ समुद्री उद्योग में अधिक टिकाऊ और पर्यावरण-अनुकूल भविष्य में परिवर्तन का एक प्रमुख घटक हैं।

लिथियम बैटरी के लाभ

डीजल जनरेटर की तुलना में भंडारण लिथियम बैटरी का उपयोग करने का सबसे स्पष्ट लाभ विषाक्त और ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन की कमी है। यदि बैटरियों को सौर पैनलों या पवन टरबाइन जैसे स्वच्छ स्रोतों का उपयोग करके चार्ज किया जाता है, तो यह 100% स्वच्छ ऊर्जा बन सकती है। वे कम घटकों के साथ रखरखाव के मामले में भी कम महंगे हैं। वे बहुत कम शोर उत्पन्न करते हैं, जो उन्हें आवासीय या आबादी वाले क्षेत्रों के पास डॉकिंग स्थितियों के लिए आदर्श बनाते हैं।

भंडारण लिथियम बैटरियां एकमात्र प्रकार की बैटरियां नहीं हैं जिनका उपयोग किया जा सकता है। वास्तव में, समुद्री बैटरी प्रणालियों को प्राथमिक बैटरी (जिन्हें रिचार्ज नहीं किया जा सकता) और माध्यमिक बैटरी (जिन्हें लगातार रिचार्ज किया जा सकता है) में विभाजित किया जा सकता है। क्षमता में गिरावट पर विचार करते समय भी, दीर्घकालिक अनुप्रयोग में उत्तरार्द्ध अधिक आर्थिक रूप से फायदेमंद है। प्रारंभ में लेड-एसिड बैटरियों का उपयोग किया गया था, और भंडारण लिथियम बैटरियों को नई उभरती हुई बैटरियाँ माना जाता है। हालाँकि, अनुसंधान से पता चला है कि वे उच्च ऊर्जा घनत्व और लंबे समय तक जीवन प्रदान करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे लंबी दूरी के अनुप्रयोगों और उच्च भार और उच्च गति की मांगों के लिए बेहतर अनुकूल हैं।

इन फायदों के बावजूद, शोधकर्ताओं ने संतुष्टि के कोई लक्षण नहीं दिखाए हैं। पिछले कुछ वर्षों में, कई डिज़ाइनों और अध्ययनों ने अपने समुद्री अनुप्रयोग को बेहतर बनाने के लिए भंडारण लिथियम बैटरी के प्रदर्शन में सुधार करने पर ध्यान केंद्रित किया है। इसमें आग और थर्मल रनवे से बचाव के लिए इलेक्ट्रोड और संशोधित इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए नए रासायनिक मिश्रण शामिल हैं।

लिथियम बैटरी का चयन

समुद्री भंडारण लिथियम बैटरी प्रणाली के लिए भंडारण लिथियम बैटरी का चयन करते समय विचार करने के लिए कई विशेषताएं हैं। समुद्री ऊर्जा भंडारण के लिए बैटरी का चयन करते समय क्षमता एक महत्वपूर्ण विशिष्टता है जिस पर विचार किया जाना चाहिए। यह निर्धारित करता है कि यह कितनी ऊर्जा संग्रहीत कर सकता है और बाद में, इसे रिचार्ज करने से पहले कितना काम किया जा सकता है। यह प्रणोदन अनुप्रयोगों में एक मौलिक डिजाइन पैरामीटर है जहां क्षमता नाव द्वारा तय की जाने वाली माइलेज या दूरी को निर्धारित करती है। समुद्री संदर्भ में, जहां जगह अक्सर सीमित होती है, उच्च ऊर्जा घनत्व वाली बैटरी ढूंढना महत्वपूर्ण है। उच्च ऊर्जा घनत्व वाली बैटरियां अधिक कॉम्पैक्ट और हल्की होती हैं, जो उन नावों पर विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां जगह और वजन बहुत अधिक होता है।

समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए भंडारण लिथियम बैटरी का चयन करते समय विचार करने के लिए वोल्टेज और वर्तमान रेटिंग भी महत्वपूर्ण विनिर्देश हैं। ये विनिर्देश निर्धारित करते हैं कि बैटरी कितनी जल्दी चार्ज और डिस्चार्ज हो सकती है, जो उन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जहां बिजली की मांग तेजी से भिन्न हो सकती है।

ऐसी बैटरी चुनना महत्वपूर्ण है जो विशेष रूप से समुद्री उपयोग के लिए डिज़ाइन की गई हो। समुद्री वातावरण कठोर होता है, जिसमें खारे पानी, नमी और अत्यधिक तापमान का प्रभाव होता है। भंडारण लिथियम बैटरियां जो समुद्री उपयोग के लिए डिज़ाइन की गई हैं, उनमें आमतौर पर वॉटरप्रूफिंग और संक्षारण प्रतिरोध के साथ-साथ चुनौतीपूर्ण परिस्थितियों में विश्वसनीय प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए कंपन प्रतिरोध और सदमे प्रतिरोध जैसी अन्य विशेषताएं होंगी।

अग्नि सुरक्षा भी महत्वपूर्ण है. समुद्री अनुप्रयोगों में, बैटरी भंडारण के लिए सीमित मात्रा में जगह होती है और किसी भी तरह की आग फैलने से जहरीला धुआं निकल सकता है और महंगा नुकसान हो सकता है। प्रसार को सीमित करने के लिए स्थापना उपाय किए जा सकते हैं। रॉयपॉव, एक चीनी लिथियम-आयन बैटरी निर्माण कंपनी, एक उदाहरण है जहां बैटरी पैक फ्रेम में अंतर्निहित माइक्रो एक्सटिंग्विशर रखे जाते हैं। ये अग्निशामक या तो विद्युत सिग्नल द्वारा या थर्मल लाइन को जलाकर सक्रिय होते हैं। यह एक एरोसोल जनरेटर को सक्रिय करेगा जो रेडॉक्स प्रतिक्रिया के माध्यम से शीतलक को रासायनिक रूप से विघटित करता है और आग फैलने से पहले उसे तुरंत बुझाने के लिए फैलाता है। यह विधि तीव्र हस्तक्षेप के लिए आदर्श है, समुद्री भंडारण लिथियम बैटरी जैसे तंग स्थान अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

सुरक्षा और आवश्यकताएँ

समुद्री अनुप्रयोगों के लिए भंडारण लिथियम बैटरियों का उपयोग बढ़ रहा है, लेकिन उचित डिजाइन और स्थापना सुनिश्चित करने के लिए सुरक्षा सर्वोच्च प्राथमिकता होनी चाहिए। यदि लिथियम बैटरियों को सही ढंग से नहीं संभाला जाता है, तो वे थर्मल रनवे और आग के खतरों के प्रति संवेदनशील होती हैं, खासकर खारे पानी और उच्च आर्द्रता वाले कठोर समुद्री वातावरण में। इन चिंताओं को दूर करने के लिए आईएसओ मानक और नियम स्थापित किए गए हैं। इन मानकों में से एक आईएसओ/टीएस 23625 है, जो समुद्री अनुप्रयोगों में लिथियम बैटरी को चुनने और स्थापित करने के लिए दिशानिर्देश प्रदान करता है। यह मानक बैटरी के स्थायित्व और सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए बैटरी डिज़ाइन, स्थापना, रखरखाव और निगरानी आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करता है। इसके अतिरिक्त, आईएसओ 19848-1 समुद्री अनुप्रयोगों में भंडारण लिथियम बैटरी सहित बैटरियों के परीक्षण और प्रदर्शन पर मार्गदर्शन प्रदान करता है।

आईएसओ 26262 समुद्री जहाजों के साथ-साथ अन्य वाहनों के भीतर विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों की कार्यात्मक सुरक्षा में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह मानक अनिवार्य करता है कि बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) को अन्य सुरक्षा आवश्यकताओं के अलावा, बैटरी में बिजली कम होने पर ऑपरेटर को दृश्य या श्रव्य चेतावनी प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। जबकि आईएसओ मानकों का पालन स्वैच्छिक है, इन दिशानिर्देशों का अनुपालन बैटरी सिस्टम की सुरक्षा, दक्षता और दीर्घायु को बढ़ावा देता है।

सारांश

भंडारण लिथियम बैटरियां अपने उच्च ऊर्जा घनत्व और कठिन परिस्थितियों में विस्तारित जीवन काल के कारण समुद्री अनुप्रयोगों के लिए एक पसंदीदा ऊर्जा भंडारण समाधान के रूप में तेजी से उभर रही हैं। ये बैटरियां बहुमुखी हैं और इनका उपयोग समुद्री अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला के लिए किया जा सकता है, जिसमें बिजली की नौकाओं को बिजली देने से लेकर नेविगेशन सिस्टम के लिए बैकअप पावर प्रदान करना शामिल है। इसके अलावा, नई बैटरी प्रणालियों का निरंतर विकास संभावित अनुप्रयोगों की सीमा का विस्तार कर रहा है, जिसमें गहरे समुद्र में अन्वेषण शामिल है और अन्य चुनौतीपूर्ण वातावरण। समुद्री उद्योग में भंडारण लिथियम बैटरी को अपनाने से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करने और रसद और परिवहन में क्रांति आने की उम्मीद है।