Napredak u tehnologiji baterija za pomorske sustave za pohranu energije

Predgovor

Kako se svijet pomiče prema zelenijim energetskim rješenjima, litijske baterije su dobile sve veću pozornost. Dok su električna vozila u središtu pozornosti više od desetljeća, potencijal sustava za pohranu električne energije u pomorskom okruženju je zanemaren. Međutim, došlo je do porasta istraživanja usmjerenih na optimizaciju upotrebe litijevih baterija za pohranu i protokole punjenja za različite primjene na plovilima. Litij-ionske fosfatne baterije dubokog ciklusa u ovom su slučaju posebno atraktivne zbog svoje visoke gustoće energije, dobre kemijske stabilnosti i produljenog vijeka ciklusa pod strogim zahtjevima brodskih pogonskih sustava

Kako ugradnja litijevih baterija za pohranu dobiva na zamahu, tako raste i provedba propisa za osiguranje sigurnosti. ISO/TS 23625 jedan je takav propis koji se usredotočuje na odabir, instalaciju i sigurnost baterija. Ključno je napomenuti da je sigurnost najvažnija kada se radi o korištenju litijevih baterija, posebice u pogledu opasnosti od požara.

Sustavi za pohranu pomorske energije

Sustavi za pohranu pomorske energije postaju sve popularnije rješenje u pomorskoj industriji kako se svijet kreće prema održivijoj i ekološki prihvatljivijoj budućnosti. Kao što ime sugerira, ovi sustavi su dizajnirani za pohranjivanje energije u morskom okruženju i mogu se koristiti u različite svrhe, od pokretanja brodova i čamaca do pružanja rezervne energije u slučaju nužde.

Najčešća vrsta brodskog sustava za pohranu energije je litij-ionska baterija, zbog svoje visoke gustoće energije, pouzdanosti i sigurnosti. Litij-ionske baterije također se mogu prilagoditi da zadovolje specifične zahtjeve za napajanjem različitih pomorskih aplikacija.

Jedna od ključnih prednosti brodskih sustava za pohranu energije je njihova sposobnost da zamijene dizelske generatore. Korištenjem litij-ionskih baterija, ovi sustavi mogu ponuditi pouzdan i održiv izvor energije za razne primjene. To uključuje pomoćno napajanje, rasvjetu i druge električne potrebe na brodu ili plovilu. Osim ovih primjena, brodski sustavi za pohranu energije također se mogu koristiti za napajanje električnih propulzijskih sustava, što ih čini održivom alternativom konvencionalnim dizelskim motorima. Posebno su prikladni za manje brodove koji rade na relativno ograničenom području.

Općenito, sustavi za pohranu energije u moru ključna su komponenta prijelaza na održiviju i ekološki prihvatljiviju budućnost u pomorskoj industriji.

Prednosti litijevih baterija

Jedna od najočitijih prednosti korištenja litijevih baterija za pohranu u usporedbi s dizel generatorom je nedostatak emisija toksičnih i stakleničkih plinova. Ako se baterije pune pomoću čistih izvora kao što su solarni paneli ili vjetroturbine, to bi moglo predstavljati 100% čistu energiju. Također su jeftiniji u smislu održavanja s manje komponenti. Proizvode mnogo manje buke, što ih čini idealnim za pristajanje u blizini stambenih ili naseljenih područja.

Litijeve baterije za pohranu nisu jedina vrsta baterija koja se može koristiti. Zapravo, brodski baterijski sustavi mogu se podijeliti na primarne baterije (koje se ne mogu puniti) i sekundarne baterije (koje se mogu kontinuirano puniti). Potonji je ekonomski isplativiji u dugoročnoj primjeni, čak i kada se uzme u obzir degradacija kapaciteta. U početku su se koristile olovne baterije, a litijske baterije za pohranu smatraju se novonastalim baterijama. Međutim, istraživanje je pokazalo da oni pružaju veću gustoću energije i produljeni vijek trajanja, što znači da su prikladniji za primjene na velikim udaljenostima, te zahtjeve za visokim opterećenjem i velikom brzinom.

Bez obzira na te prednosti, istraživači nisu pokazali nikakve znakove samozadovoljstva. Tijekom godina, brojni dizajni i studije usmjereni su na poboljšanje performansi litijevih baterija za pohranu radi poboljšanja njihove primjene u moru. To uključuje nove kemijske mješavine za elektrode i modificirane elektrolite kako bi se zaštitili od požara i toplinskih bježanja.

Izbor litijske baterije

Postoji više karakteristika koje treba uzeti u obzir pri odabiru skladišnih litijevih baterija za brodski skladišni sustav litijevih baterija. Kapacitet je kritična specifikacija koju treba uzeti u obzir pri odabiru baterije za skladištenje energije u moru. Određuje koliko energije može pohraniti i naknadno količinu rada koji se može proizvesti prije ponovnog punjenja. Ovo je temeljni parametar dizajna u pogonskim aplikacijama gdje kapacitet diktira kilometražu ili udaljenost koju brod može prijeći. U pomorskom kontekstu, gdje je prostor često ograničen, važno je pronaći bateriju visoke gustoće energije. Baterije veće gustoće energije kompaktnije su i lagane, što je posebno važno na plovilima gdje su prostor i težina na prvom mjestu.

Ocjene napona i struje također su važne specifikacije koje treba uzeti u obzir pri odabiru litijevih baterija za pohranu energije za pomorske sustave. Ove specifikacije određuju koliko brzo se baterija može puniti i prazniti, što je važno za aplikacije u kojima zahtjevi za napajanjem mogu brzo varirati.

Važno je odabrati bateriju koja je posebno dizajnirana za upotrebu u moru. Morsko okruženje je surovo, s izloženošću slanoj vodi, vlazi i ekstremnim temperaturama. Litijske baterije za pohranu koje su dizajnirane za upotrebu u moru obično imaju vodootpornost i otpornost na koroziju, kao i druge značajke kao što su otpornost na vibracije i udarce kako bi se osigurala pouzdana izvedba u izazovnim uvjetima.

Sigurnost od požara također je ključna. U pomorskim primjenama, postoji ograničena količina prostora za skladištenje baterija i bilo kakvo širenje požara može dovesti do ispuštanja otrovnih para i skupe štete. Mogu se poduzeti mjere instalacije kako bi se ograničilo širenje. RoyPow, kineska tvrtka za proizvodnju litij-ionskih baterija, jedan je od primjera gdje su ugrađeni mikro aparati za gašenje postavljeni u okviru baterije. Ovi aparati za gašenje aktiviraju se ili električnim signalom ili spaljivanjem toplinskog voda. To će aktivirati generator aerosola koji kemijski razgrađuje rashladnu tekućinu putem redoks reakcije i širi je kako bi se požar brzo ugasio prije nego što se proširi. Ova je metoda idealna za brze intervencije, vrlo prikladna za aplikacije u skučenom prostoru kao što su litijske baterije za pohranu brodova.

Sigurnost i zahtjevi

Upotreba litijevih baterija za pohranu u pomorskim aplikacijama je u porastu, ali sigurnost mora biti glavni prioritet kako bi se osigurao pravilan dizajn i ugradnja. Litijeve baterije su osjetljive na toplinski udar i opasnost od požara ako se njima ne rukuje ispravno, osobito u surovom morskom okruženju s izloženošću slanoj vodi i visokoj vlažnosti. Kako bi se riješili ti problemi, uspostavljeni su ISO standardi i propisi. Jedan od tih standarda je ISO/TS 23625, koji daje smjernice za odabir i instaliranje litijevih baterija u pomorskim aplikacijama. Ova norma specificira zahtjeve za projektiranje, ugradnju, održavanje i nadzor baterije kako bi se osigurala trajnost i siguran rad baterije. Dodatno, ISO 19848-1 daje smjernice za testiranje i performanse baterija, uključujući litijeve baterije za pohranu, u pomorskim aplikacijama.

ISO 26262 također igra značajnu ulogu u funkcionalnoj sigurnosti električnih i elektroničkih sustava unutar pomorskih plovila, kao i drugih vozila. Ovaj standard nalaže da sustav upravljanja baterijom (BMS) mora biti dizajniran za pružanje vizualnih ili zvučnih upozorenja operateru kada je baterija pri kraju, među ostalim sigurnosnim zahtjevima. Iako je poštivanje ISO standarda dobrovoljno, poštivanje ovih smjernica promiče sigurnost, učinkovitost i dugovječnost baterijskih sustava.

Sažetak

Litijeve baterije za pohranu brzo se pojavljuju kao poželjno rješenje za pohranu energije za pomorske primjene zbog svoje visoke gustoće energije i produženog životnog vijeka u zahtjevnim uvjetima. Ove su baterije svestrane i mogu se koristiti za niz pomorskih aplikacija, od napajanja električnih čamaca do pružanja rezervnog napajanja za navigacijske sustave. Nadalje, kontinuirani razvoj novih baterijskih sustava proširuje raspon mogućih primjena na istraživanje morskih dubina i druga izazovna okruženja. Očekuje se da će usvajanje litijevih baterija za pohranu u pomorskoj industriji smanjiti emisije stakleničkih plinova i revolucionirati logistiku i transport.