Framfarir í rafhlöðutækni fyrir sjávarorkugeymslukerfi

Formáli

Eftir því sem heimurinn færist í átt að grænni orkulausnum hafa litíum rafhlöður fengið aukna athygli. Þó að rafknúin farartæki hafi verið í sviðsljósinu í meira en áratug, hefur verið litið framhjá möguleikum raforkugeymslukerfa í sjávarumhverfi. Hins vegar hefur verið aukning í rannsóknum sem leggja áherslu á að hámarka notkun litíum rafhlöður í geymslu og hleðslureglur fyrir mismunandi bátanotkun. Lithium-ion fosfat djúphrings rafhlöður í þessu tilfelli eru sérstaklega aðlaðandi vegna mikillar orkuþéttleika, góðs efnafræðilegs stöðugleika og langvarandi endingartíma samkvæmt ströngum kröfum sjóknúningskerfa.

Eftir því sem uppsetning á litíum rafhlöðum eykur skriðþunga, gerir innleiðing reglugerða einnig til að tryggja öryggi. ISO/TS 23625 er ein slík reglugerð sem leggur áherslu á rafhlöðuval, uppsetningu og öryggi. Það er mikilvægt að hafa í huga að öryggi er í fyrirrúmi þegar kemur að notkun á litíum rafhlöðum, sérstaklega varðandi eldhættu.

Geymslukerfi sjávarorku

Geymslukerfi sjávarorku eru að verða sífellt vinsælli lausn í sjávarútvegi eftir því sem heimurinn stefnir í átt að sjálfbærari og vistvænni framtíð. Eins og nafnið gefur til kynna eru þessi kerfi hönnuð til að geyma orku í sjávarumhverfi og er hægt að nota í margvíslegum tilgangi, allt frá því að knýja skip og báta til að veita varaafli í neyðartilvikum.

Algengasta gerð sjávarorkugeymslukerfis er litíumjónarafhlaða, vegna mikillar orkuþéttleika, áreiðanleika og öryggis. Einnig er hægt að sníða litíumjónarafhlöður til að uppfylla sérstakar aflþörf mismunandi sjávarforrita.

Einn af helstu kostum sjávarorkugeymslukerfa er geta þeirra til að skipta um dísilrafstöðvar. Með því að nota litíumjónarafhlöður geta þessi kerfi boðið upp á áreiðanlegan og sjálfbæran aflgjafa fyrir margs konar notkun. Þetta felur í sér hjálparafl, lýsingu og aðrar rafmagnsþarfir um borð í skipi eða skipi. Auk þessara nota er einnig hægt að nota sjávarorkugeymslukerfi til að knýja rafknúna kerfi, sem gerir þau að raunhæfum valkosti við hefðbundnar dísilvélar. Þau henta sérstaklega smærri skipum sem starfa á tiltölulega takmörkuðu svæði.

Á heildina litið eru sjávarorkugeymslukerfi lykilþáttur í umskiptum til sjálfbærari og vistvænni framtíðar í sjávarútvegi.

Kostir litíum rafhlöður

Einn af augljósustu kostunum við að nota litíum rafhlöður í geymslu samanborið við dísilrafall er skortur á eiturefnum og losun gróðurhúsalofttegunda. Ef rafhlöðurnar eru hlaðnar með hreinum orkugjöfum eins og sólarrafhlöðum eða vindmyllum gæti það verið 100% hrein orka. Þeir eru líka ódýrari hvað varðar viðhald með færri íhlutum. Þeir framleiða mun minni hávaða, sem gerir þá tilvalin fyrir bryggjuaðstæður nálægt íbúðarhúsnæði eða byggðum svæðum.

Geymsla Lithium rafhlöður eru ekki eina tegundin af rafhlöðum sem hægt er að nota. Reyndar er hægt að skipta rafhlöðukerfi í sjó í aðalrafhlöður (sem ekki er hægt að endurhlaða) og aukarafhlöður (sem hægt er að endurhlaða stöðugt). Hið síðarnefnda er efnahagslega hagkvæmara í langtímanotkun, jafnvel þegar horft er til skerðingar á getu. Blýsýrurafhlöður voru upphaflega notaðar og litíum rafhlöður eru taldar nýkomnar rafhlöður. Hins vegar hafa rannsóknir sýnt að þeir veita meiri orkuþéttleika og langan líftíma, sem þýðir að þeir henta betur fyrir langdræga notkun og miklar álags- og háhraðakröfur.

Burtséð frá þessum kostum hafa vísindamenn ekki sýnt nein merki um sjálfsánægju. Í gegnum árin hafa fjölmargar hönnun og rannsóknir beinst að því að bæta frammistöðu litíum rafhlöður til að bæta notkun þeirra á sjó. Þetta felur í sér nýjar efnablöndur fyrir rafskautin og breytt raflausn til að verjast eldi og hitauppstreymi.

Úrval af litíum rafhlöðu

Það eru mörg einkenni sem þarf að hafa í huga þegar þú velur litíum rafhlöður fyrir geymslu litíum rafhlöðukerfi í sjó. Afkastageta er mikilvæg forskrift sem þarf að hafa í huga við val á rafhlöðu fyrir sjávarorkugeymslu. Það ákvarðar hversu mikla orku það getur geymt og í kjölfarið hversu mikla vinnu er hægt að framleiða áður en hann er endurhlaðinn. Þetta er grundvallarhönnunarbreyta í knúningsbúnaði þar sem afkastageta ræður kílómetrafjölda eða vegalengd sem báturinn getur ferðast. Í sjávarsamhengi, þar sem pláss er oft takmarkað, er mikilvægt að finna rafhlöðu með mikla orkuþéttleika. Rafhlöður með meiri orkuþéttleika eru fyrirferðarmeiri og léttari, sem er sérstaklega mikilvægt á bátum þar sem pláss og þyngd eru í lágmarki.

Spennu- og straumeinkunnir eru einnig mikilvægar upplýsingar sem þarf að hafa í huga þegar litíum rafhlöður eru valdir fyrir sjávarorkugeymslukerfi. Þessar forskriftir ákvarða hversu hratt rafhlaðan getur hlaðið og tæmd, sem er mikilvægt fyrir forrit þar sem orkuþörf getur verið mjög breytileg.

Það er mikilvægt að velja rafhlöðu sem er sérstaklega hönnuð til notkunar á sjó. Sjávarumhverfi er erfitt, með útsetningu fyrir saltvatni, raka og miklum hita. Geymslulitíum rafhlöður sem eru hannaðar til notkunar á sjó munu venjulega hafa vatnsheld og tæringarþol, auk annarra eiginleika eins og titringsþol og höggþol til að tryggja áreiðanlega frammistöðu við krefjandi aðstæður.

Brunavarnir eru líka mikilvægir. Í sjávarforritum er takmarkað pláss fyrir rafhlöðugeymslu og hvers kyns elddreifing gæti leitt til losunar eitraðra gufa og dýrt tjóns. Hægt er að grípa til uppsetningarráðstafana til að takmarka útbreiðslu. RoyPow, kínverskt litíumjónarafhlöðuframleiðslufyrirtæki, er eitt dæmi þar sem innbyggð örslökkvitæki eru sett í ramma rafhlöðupakkans. Þessi slökkvitæki eru virkjuð með annað hvort rafboði eða með því að brenna hitalínuna. Þetta mun virkja úðabrúsa sem sundrar kælivökvanum efnafræðilega með afoxunarhvarfi og dreifir því til að slökkva eldinn fljótt áður en hann dreifist. Þessi aðferð er tilvalin fyrir hröð inngrip, hentar vel fyrir þröngt pláss eins og litíum rafhlöður til sjávargeymslu.

Öryggi og kröfur

Notkun litíumrafhlaðna til geymslu í sjó er að aukast, en öryggi verður að vera forgangsverkefni til að tryggja rétta hönnun og uppsetningu. Lithium rafhlöður eru viðkvæmar fyrir hitauppstreymi og eldhættu ef ekki er meðhöndlað á réttan hátt, sérstaklega í erfiðu sjávarumhverfi með útsetningu fyrir saltvatni og miklum raka. Til að bregðast við þessum áhyggjum hafa ISO staðlar og reglugerðir verið settar. Einn af þessum stöðlum er ISO/TS 23625, sem veitir leiðbeiningar um val og uppsetningu litíumrafhlöður í sjóforritum. Þessi staðall tilgreinir rafhlöðuhönnun, uppsetningu, viðhald og eftirlitskröfur til að tryggja endingu og örugga notkun rafhlöðunnar. Að auki veitir ISO 19848-1 leiðbeiningar um prófun og frammistöðu rafhlaðna, þar með talið litíumrafhlöður til geymslu, í sjávarforritum.

ISO 26262 gegnir einnig mikilvægu hlutverki í virkni öryggi raf- og rafeindakerfa innan sjávarskipa, sem og annarra farartækja. Þessi staðall kveður á um að rafhlöðustjórnunarkerfið (BMS) verði hannað til að veita sjónrænum eða hljóðrænum viðvörunum til rekstraraðila þegar rafhlaðan er lítil afl, meðal annarra öryggiskrafna. Þó að farið sé að ISO-stöðlum er valfrjálst, þá stuðlar það að öryggi, skilvirkni og endingu rafhlöðukerfanna að fylgja þessum leiðbeiningum.

Samantekt

Lithium rafhlöður eru fljótt að koma fram sem ákjósanleg orkugeymslulausn fyrir sjávarnotkun vegna mikillar orkuþéttleika þeirra og lengri líftíma við krefjandi aðstæður. Þessar rafhlöður eru fjölhæfar og hægt er að nota þær fyrir margs konar notkun á sjó, allt frá því að knýja rafbáta til að veita varaafli fyrir leiðsögukerfi. Ennfremur er stöðug þróun nýrra rafhlöðukerfa að auka úrval mögulegra nota til að fela í sér djúpsjávarkönnun og önnur krefjandi umhverfi. Búist er við að innleiðing litíumrafhlaðna í sjávarútvegi muni draga úr losun gróðurhúsalofttegunda og gjörbylta flutningum og flutningum.