Framfarir í rafhlöðutækni fyrir geymslukerfi sjávarorku

Formáli

Þegar heimurinn færist í átt að grænni orkulausnum hafa litíum rafhlöður fengið aukna athygli. Þrátt fyrir að rafknúin ökutæki hafi verið í sviðsljósinu í meira en áratug hefur gleymast möguleikum raforkugeymslukerfa í sjávarstillingum. Hins vegar hefur orðið aukning í rannsóknum með áherslu á að hámarka geymslu litíum rafhlöður og hleðslureglur fyrir mismunandi bátsóknir. Litíumjónarfosfat Deep Cycle rafhlöður í þessu tilfelli eru sérstaklega aðlaðandi vegna mikils orkuþéttleika þeirra, góðs efnafræðilegs stöðugleika og langvarandi hringrásarlífs undir ströngum kröfum sjávardrifskerfa

Eftir því sem uppsetning geymslu litíum rafhlöður fær skriðþunga, þá er það líka framkvæmd reglugerða til að tryggja öryggi. ISO/TS 23625 er ein slík reglugerð sem beinist að vali, uppsetningu og öryggi rafhlöðunnar. Það er lykilatriði að hafa í huga að öryggi er í fyrirrúmi þegar kemur að notkun litíum rafhlöður, sérstaklega varðandi eldhættu.

Geymslukerfi sjávarorku

Geymslukerfi sjávarorku eru að verða sífellt vinsælli lausn í sjávargeiranum þegar heimurinn gengur í átt að sjálfbærari og vistvænari framtíð. Eins og nafnið gefur til kynna eru þessi kerfi hönnuð til að geyma orku í sjávarhverfi og hægt er að nota þau í ýmsum tilgangi, allt frá því að knýja fram skip og báta til að veita afritunarkraft ef neyðarástand er að ræða.

Algengasta tegund sjávarorkugeymslukerfis er litíumjónarafhlöðu, vegna mikils orkuþéttleika, áreiðanleika og öryggis. Einnig er hægt að sníða litíumjónarafhlöður til að uppfylla sérstakar aflþörf mismunandi sjávarforrita.

Einn lykilávinningur af geymslukerfi sjávarorku er geta þeirra til að skipta um díselframleiðendur. Með því að nota litíumjónarafhlöður geta þessi kerfi boðið áreiðanlega og sjálfbæra aflgjafa fyrir margvísleg forrit. Þetta felur í sér hjálparafl, lýsingu og aðrar rafþarfir um borð í skipi eða skipi. Til viðbótar við þessi forrit er einnig hægt að nota geymslukerfi sjávarorku til að knýja rafknúið kerfi, sem gerir þau að raunhæfum valkosti við hefðbundnar dísilvélar. Þau henta sérstaklega við smærri skip sem starfa á tiltölulega takmörkuðu svæði.

Á heildina litið eru geymslukerfi sjávarorku lykilþáttur í umskiptunum í sjálfbærari og vistvæna framtíð í sjávargeiranum.

Kostir litíum rafhlöður

Einn augljósasti kosturinn við að nota geymslu litíum rafhlöður samanborið við dísilrafall er skortur á eitruðum og losun gróðurhúsalofttegunda. Ef rafhlöðurnar eru hlaðnar með því að nota hreinar heimildir eins og sólarplötur eða vindmyllur, gæti það verið 100% hrein orka. Þeir eru einnig ódýrari hvað varðar viðhald með færri íhlutum. Þeir framleiða mun minni hávaða, sem gerir þá tilvalið fyrir bryggjuaðstæður nálægt íbúðarhúsnæði eða byggð.

Geymslu litíum rafhlöður eru ekki eina tegund rafhlöður sem hægt er að nota. Reyndar er hægt að skipta sjávar rafhlöðukerfi í aðal rafhlöður (sem ekki er hægt að endurhlaða) og auka rafhlöður (sem hægt er að endurhlaða stöðugt). Hið síðarnefnda er efnahagslega gagnlegt í langtímaforriti, jafnvel þegar litið er á niðurbrot getu. Upphaflega voru notaðar blý-sýrur rafhlöður og geymslu litíum rafhlöður eru taldar nýkomnar rafhlöður. Rannsóknir hafa hins vegar sýnt að þær veita meiri orkuþéttleika og langvarandi líf, sem þýðir að þær henta betur fyrir langdrægar forrit og mikla álag og háhraða kröfur.

Burtséð frá þessum kostum hafa vísindamenn ekki sýnt nein merki um andvaraleysi. Í gegnum árin hafa fjölmargar hönnun og rannsóknir lagt áherslu á að bæta afköst geymslu litíum rafhlöður til að bæta sjávarforrit þeirra. Þetta felur í sér nýjar efnablöndur fyrir rafskautin og breytt salta til að verjast eldsvoða og hitauppstreymi.

Val á litíum rafhlöðu

Það eru mörg einkenni sem þarf að hafa í huga við val á geymslu litíum rafhlöðum fyrir litíum rafhlöðukerfi sjávar. Afkastageta er mikilvæg forskrift sem þarf að hafa í huga þegar þú velur abattery fyrir geymslu sjávarorku. Það ákvarðar hversu mikla orku það getur geymt og í kjölfarið, það magn vinnu sem hægt er að framleiða áður en hún er endurhlaðin. Þetta er grundvallar hönnunarstærð í framdrifum forritum þar sem afkastageta ræður mílufjöldi eða fjarlægð sem báturinn getur ferðast. Í sjávarsamhengi, þar sem pláss er oft takmarkað, er mikilvægt að finna rafhlöðu með mikilli orkuþéttleika. Hærri orkuþéttleiki rafhlöður eru samningur og léttari, sem er sérstaklega mikilvægur á bátum þar sem rými og þyngd eru í hámarki.

Spenna og núverandi einkunnir eru einnig mikilvægar forskriftir sem þarf að hafa í huga við val á geymslu litíum rafhlöður fyrir geymslukerfi sjávarorku. Þessar forskriftir ákvarða hversu fljótt rafhlaðan getur hlaðið og losað, sem er mikilvægt fyrir forrit þar sem aflþörf getur verið breytileg hratt.

Það er mikilvægt að velja rafhlöðu sem er hönnuð sérstaklega til notkunar sjávar. Sjávarumhverfi er hörð, með útsetningu fyrir saltvatni, rakastigi og miklum hitastigi. Geymslu litíum rafhlöður sem eru hannaðar til sjávarnotkunar munu venjulega hafa vatnsheld og tæringarþol, svo og aðra eiginleika eins og titringsþol og áfallsþol til að tryggja áreiðanlega afköst við krefjandi aðstæður.

Brunaöryggi skiptir einnig máli. Í sjávarumsóknum er takmarkað pláss fyrir geymslu rafhlöðunnar og öll eldsútbreiðsla gæti leitt til eitraðra losunar og kostnaðarsömra skaða. Hægt er að gera uppsetningarráðstafanir til að takmarka útbreiðslu. Roypow, kínverskt litíumjónaraframleiðslufyrirtæki, er eitt dæmi þar sem innbyggð ör slökkvitæki eru sett í ramma rafhlöðupakka. Þessar slökkvitæki eru virkjaðar með annað hvort rafmagnsmerki eða með því að brenna hitalínuna. Þetta mun virkja úðabrúsa sem dregur úr efnafræðilega kælivökva með redox viðbrögðum og dreifir því til að slökkva eldinn fljótt áður en hann dreifist. Þessi aðferð er tilvalin fyrir skjót inngrip, sem hentar vel fyrir þétt geimforrit eins og sjávargeymslu litíum rafhlöður.

Öryggi og kröfur

Notkun geymslu litíum rafhlöður fyrir sjávarforrit er að aukast, en öryggi verður að vera í forgangi til að tryggja rétta hönnun og uppsetningu. Litíum rafhlöður eru viðkvæmar fyrir hitauppstreymi og eldhættu ef ekki er meðhöndlað rétt, sérstaklega í hörðu sjávarumhverfi með útsetningu fyrir saltvatni og miklum rakastigi. Til að takast á við þessar áhyggjur hafa ISO staðlar og reglugerðir verið settar. Einn af þessum stöðlum er ISO/TS 23625, sem veitir leiðbeiningar um val og uppsetningu litíum rafhlöður í sjávarforritum. Þessi staðall tilgreinir rafhlöðuhönnun, uppsetningu, viðhald og eftirlit með kröfum til að tryggja endingu rafhlöðunnar og örugga notkun. Að auki veitir ISO 19848-1 leiðbeiningar um prófanir og afköst rafhlöður, þar með talið geymslu litíum rafhlöður, í sjávarforritum.

ISO 26262 gegnir einnig verulegu hlutverki í virkni öryggi raf- og rafrænna kerfa innan sjávarskip, svo og önnur ökutæki. Þetta staðal er umboð til þess að rafhlöðustjórnunarkerfið (BMS) verði að vera hannað til að veita rekstraraðilum sjónrænni eða heyranlegum viðvörunum þegar rafhlaðan er lítil á orku, meðal annarra öryggiskrafna. Þrátt fyrir að fylgi við ISO staðla sé valfrjálst, þá er farið að þessum leiðbeiningum stuðlar að öryggi, skilvirkni og langlífi rafhlöðukerfanna.

Yfirlit

Geymslu litíum rafhlöður koma hratt fram sem ákjósanleg orkugeymslulausn fyrir sjávarforrit vegna mikils orkuþéttleika þeirra og lengd líftíma við krefjandi aðstæður. Þessar rafhlöður eru fjölhæfar og hægt er að nota þær fyrir ýmsar sjávarforrit, allt frá því að knýja rafmagnsbáta til að veita afritunarorku fyrir leiðsögukerfi. Háskólinn er stöðug þróun nýrra rafhlöðukerfa að stækka svið mögulegra forrita til að fela í sér djúpsjávar könnun og annað krefjandi umhverfi. Gert er ráð fyrir að með því að nota geymslu litíum rafhlöður í sjávarútvegi til að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda og gjörbylta flutningum og flutningum.