התקדמות בטכנולוגיית סוללות למערכות אחסון אנרגיה ימית

הַקדָמָה

כאשר העולם עובר לעבר תמיסות אנרגיה ירוקות יותר, סוללות ליתיום זכו לתשומת לב מוגברת. בעוד שרכבים חשמליים נמצאים באור הזרקורים כבר למעלה מעשור, התעלמו מהפוטנציאל של מערכות אחסון אנרגיה חשמלית בהגדרות ימיות. עם זאת, חלה עלייה במחקר המתמקד במיטוב של סוללות ליתיום לאחסון פרוטוקולי טעינה ליישומי סירות שונים. סוללות מחזור עמוק ליתיום-יון בסוללות בעמוק במקרה זה אטרקטיביות במיוחד בגלל צפיפות האנרגיה הגבוהה שלהן, יציבות כימית טובה וחיי מחזור ממושכים תחת הדרישות המחמירות של מערכות הנעה ימיות

מכיוון שהתקנת סוללות ליתיום אחסון תופסת תאוצה, כך גם יישום התקנות כדי להבטיח בטיחות. ה- ISO/TS 23625 הוא תקנה אחת כזו המתמקדת בבחירת סוללות, התקנה ובטיחות. חשוב לציין כי הבטיחות היא בעלת חשיבות עליונה בכל הנוגע לשימוש בסוללות ליתיום, במיוחד ביחס למפגעי אש.

מערכות אחסון אנרגיה ימית

מערכות אחסון אנרגיה ימית הופכות לפיתרון פופולרי יותר ויותר בתעשייה הימית ככל שהעולם נע לעתיד בר-קיימא וידידותי יותר לסביבה. כפי שהשם מרמז, מערכות אלה נועדו לאחסן אנרגיה בסביבה ימית וניתן להשתמש בהן למגוון מטרות, החל מהנעת ספינות וסירות ועד לספק כוח גיבוי במקרה חירום.

הסוג הנפוץ ביותר של מערכת אחסון אנרגיה ימית היא סוללת ליתיום-יון, בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה שלה, אמינותה ובטיחותה. ניתן להתאים גם סוללות ליתיום-יון כדי לעמוד בדרישות הכוח הספציפיות של יישומים ימיים שונים.

אחד היתרונות העיקריים של מערכות אחסון אנרגיה ימית הוא היכולת שלהם להחליף מחוללי דיזל. על ידי שימוש בסוללות ליתיום-יון, מערכות אלה יכולות להציע מקור כוח אמין ובר-קיימא למגוון יישומים. זה כולל כוח עזר, תאורה וצרכים חשמליים אחרים על ספינה או כלי שיט. בנוסף ליישומים אלה, ניתן להשתמש במערכות אחסון אנרגיה ימית גם להפעלת מערכות הנעה חשמליות, מה שהופך אותן לאלטרנטיבה ברת קיימא למנועי דיזל קונבנציונליים. הם מתאימים במיוחד לספינות קטנות יותר הפועלות באזור מוגבל יחסית.

בסך הכל, מערכות אחסון אנרגיה ימית הן מרכיב מרכזי במעבר לעתיד בר-קיימא וידידותי לסביבה בתעשייה הימית.

יתרונות של סוללות ליתיום

אחד היתרונות הבולטים ביותר בשימוש בסוללות ליתיום אחסון בהשוואה לגנרטור דיזל הוא היעדר פליטות גזי רעיל וחממה. אם הסוללות נטענות באמצעות מקורות נקיים כמו פאנלים סולאריים או טורבינות רוח, היא עלולה להוות אנרגיה נקייה של 100%. הם גם פחות יקרים מבחינת התחזוקה עם פחות רכיבים. הם מייצרים הרבה פחות רעש, מה שהופך אותם לאידיאליים למצבי עגינה ליד אזורים למגורים או מאוכלסים.

סוללות ליתיום אחסון אינן סוג הסוללות היחיד שניתן להשתמש בו. למעשה, ניתן לחלק מערכות סוללות ימיות לסוללות ראשוניות (שלא ניתן לטעון) ולסוללות משניות (שניתן לטעון ברציפות). האחרון מועיל יותר מבחינה כלכלית ביישום לטווח הארוך, גם כאשר שוקלים השפלה של יכולת. בתחילה שימשו סוללות חומצות עופרת, וסוללות ליתיום אחסון נחשבות לסוללות שהופיעו לאחרונה. עם זאת, מחקרים הראו כי הם מספקים צפיפות אנרגיה גבוהה יותר וחיים ממושכים, כלומר הם מתאימים יותר ליישומים ארוכי טווח, ודרישות בעומס גבוה ודרישות במהירות גבוהה.

ללא קשר ליתרונות אלה, החוקרים לא הראו סימני שאננות. במהלך השנים, עיצובים ומחקרים רבים התמקדו בשיפור הביצועים של סוללות ליתיום אחסון כדי לשפר את היישום הימי שלהם. זה כולל תערובות כימיות חדשות עבור האלקטרודות ואלקטרוליטים שהשתנו על מנת לשמור מפני שריפות ובריחים תרמיים.

בחירת סוללת ליתיום

ישנם מאפיינים מרובים שיש לקחת בחשבון בבחירת סוללות ליתיום אחסון למערכת סוללות ליתיום אחסון ימי. הקיבולת היא מפרט קריטי שיש לקחת בחשבון בעת בחירת Abtery לאחסון אנרגיה ימית. זה קובע כמה אנרגיה היא יכולה לאחסן ובהמשך, את כמות העבודה שניתן לייצר לפני שתטען אותה. זהו פרמטר תכנון בסיסי ביישומי הנעה שבהם הקיבולת מכתיבה את הקילומטראז 'או המרחק שהסירה יכולה לנסוע. בהקשר ימי, בו המרחב מוגבל לעתים קרובות, חשוב למצוא סוללה עם צפיפות אנרגיה גבוהה. סוללות צפיפות אנרגיה גבוהה יותר הן קומפקטיות וקלות יותר, וזה חשוב במיוחד בסירות בהן המרחב והמשקל נמצאים בפרמיה.

דירוג מתח וזרם הוא גם מפרטים חשובים שיש לקחת בחשבון בבחירת סוללות ליתיום אחסון למערכות אחסון אנרגיה ימית. מפרטים אלה קובעים כמה מהר הסוללה יכולה להטעין ולפרוק, וזה חשוב ליישומים שבהם דרישות החשמל יכולות להשתנות במהירות.

חשוב לבחור סוללה המתוכננת במיוחד לשימוש ימי. סביבות ימיות הן קשות, עם חשיפה למי מלח, לחות וטמפרטורות קיצוניות. סוללות ליתיום אחסון המיועדות לשימוש ימי יכללו בדרך כלל איטום ועמידות בפני קורוזיה, כמו גם תכונות אחרות כמו עמידות בפני רטט ועמידות בהלם כדי להבטיח ביצועים אמינים בתנאים מאתגרים.

גם בטיחות האש היא מכריעה. ביישומים ימיים יש כמות מוגבלת של מקום לאחסון סוללות וכל ממרח שריפה עלול להוביל לשחרור אדי רעיל ונזקים יקרים. ניתן לנקוט אמצעי התקנה כדי להגביל את ההתפשטות. Roypow, חברת ייצור סוללות ליתיום-יון סינית, היא דוגמא אחת שבה מטפים מיקרו מובנים ממוקמים במסגרת חבילת הסוללה. מטפים אלה מופעלים על ידי אות חשמלי או על ידי שריפת הקו התרמי. זה יפעיל מחולל אירוסול שמפרק כימית את נוזל הקירור באמצעות תגובת redox ומפיץ אותו לכבוי האש במהירות לפני שהוא מתפשט. שיטה זו אידיאלית להתערבויות מהירות, המתאימות היטב ליישומי שטח צמודים כמו סוללות ליתיום אחסון ימי.

בטיחות ודרישות

השימוש בסוללות ליתיום אחסון ליישומים ימיים נמצא במגמת עלייה, אך הבטיחות חייבת להיות בראש סדר העדיפויות כדי להבטיח תכנון והתקנה נאותים. סוללות ליתיום פגיעות למפגעי בורחים ואש תרמיים אם לא מטפלים בהם נכון, במיוחד בסביבה הימית הקשה עם חשיפה למים מלוחים ולחות גבוהה. כדי לטפל בדאגות אלה, נקבעו תקני ISO ותקנות. אחד התקנים הללו הוא ISO/TS 23625, המספק הנחיות לבחירה והתקנת סוללות ליתיום ביישומים ימיים. תקן זה מציין את דרישות תכנון, התקנה, תחזוקה ומעקב אחר הסוללות כדי להבטיח את העמידות של הסוללה ואת הפעולה הבטוחה. בנוסף, ISO 19848-1 מספק הנחיות לבדיקה וביצוע סוללות, כולל סוללות ליתיום אחסון, ביישומים ימיים.

ISO 26262 ממלא גם תפקיד משמעותי בבטיחות התפקודית של מערכות חשמליות ואלקטרוניות בתוך כלי שיט ימיים, כמו גם בכלי רכב אחרים. תקן זה מחייב כי מערכת ניהול הסוללות (BMS) חייבת להיות מתוכננת כדי לספק אזהרות חזותיות או נשמעות למפעיל כאשר הסוללה נמוכה על הספק, בין דרישות הבטיחות האחרות. אמנם הקפדה על תקני ISO היא וולונטרית, אך העמידה בהנחיות אלה מקדמת בטיחות, יעילות ואריכות חיים של מערכות הסוללה.

תַקצִיר

סוללות ליתיום אחסון מתפתחות במהירות כפתרון אחסון אנרגיה מועדף ליישומים ימיים בגלל צפיפות האנרגיה הגבוהה שלהם ותוחלת החיים המורחבת בתנאים תובעניים. סוללות אלה מגוונות וניתן להשתמש בהן למגוון יישומים ימיים, החל מפני הפעלת סירות חשמל ועד מתן כוח גיבוי למערכות ניווט. סביבות מאתגרות אחרות. אימוץ סוללות ליתיום אחסון בתעשייה הימית צפוי להפחית את פליטת גזי החממה ולחולל מהפכה בלוגיסטיקה ותחבורה.