Jūrų energijos kaupimo sistemų baterijų technologijos pažanga

Pratarmė

Pasauliui pereinant prie ekologiškesnių energijos sprendimų, ličio baterijos sulaukė vis daugiau dėmesio. Nors elektrinės transporto priemonės buvo dėmesio centre daugiau nei dešimtmetį, elektros energijos kaupimo sistemų potencialas jūrinėse aplinkose buvo nepastebėtas. Tačiau suaktyvėjo moksliniai tyrimai, skirti optimizuoti ličio baterijų naudojimą ir įkrovimo protokolus įvairioms valčių reikmėms. Ličio jonų fosfato gilaus ciklo akumuliatoriai šiuo atveju yra ypač patrauklūs dėl didelio energijos tankio, gero cheminio stabilumo ir ilgesnio ciklo veikimo pagal griežtus laivų varymo sistemų reikalavimus.

Įsibėgėjus akumuliuojančių ličio baterijų montavimui, imamasi ir saugumo užtikrinimo taisyklių. ISO/TS 23625 yra vienas iš tokių reglamentų, kuriuose pagrindinis dėmesys skiriamas akumuliatoriaus pasirinkimui, montavimui ir saugai. Labai svarbu pažymėti, kad naudojant ličio baterijas, ypač atsižvelgiant į gaisro pavojų, svarbiausia yra sauga.

Jūrų energijos kaupimo sistemos

Jūrų energijos kaupimo sistemos tampa vis populiaresniu sprendimu jūrų pramonėje, pasauliui judant link tvaresnės ir ekologiškesnės ateities. Kaip rodo pavadinimas, šios sistemos yra skirtos energijai kaupti jūrinėje aplinkoje ir gali būti naudojamos įvairiems tikslams: nuo laivų ir valčių varymo iki atsarginės energijos tiekimo avarijos atveju.

Dėl didelio energijos tankio, patikimumo ir saugumo labiausiai paplitęs jūrinės energijos kaupimo sistemos tipas yra ličio jonų akumuliatorius. Ličio jonų akumuliatoriai taip pat gali būti pritaikyti taip, kad atitiktų specifinius įvairių jūrų įrenginių galios reikalavimus.

Vienas iš pagrindinių jūrų energijos kaupimo sistemų pranašumų yra galimybė pakeisti dyzelinius generatorius. Naudodamos ličio jonų baterijas, šios sistemos gali pasiūlyti patikimą ir tvarų energijos šaltinį įvairioms reikmėms. Tai apima pagalbinę galią, apšvietimą ir kitus elektros poreikius laive ar laive. Be šių pritaikymų, jūrų energijos kaupimo sistemos taip pat gali būti naudojamos elektrinėms varomosioms sistemoms maitinti, todėl jos yra perspektyvi alternatyva įprastiems dyzeliniams varikliams. Jie ypač tinka mažesniems laivams, plaukiojantiems palyginti ribotoje teritorijoje.

Apskritai jūrų energijos kaupimo sistemos yra pagrindinė perėjimo prie tvaresnės ir ekologiškesnės jūrų pramonės ateities sudedamoji dalis.

Ličio baterijų privalumai

Vienas iš ryškiausių ličio akumuliatorių naudojimo pranašumų, palyginti su dyzeliniais generatoriais, yra toksinių ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos trūkumas. Jei baterijos įkraunamos naudojant švarius šaltinius, pvz., saulės baterijas ar vėjo turbinas, tai gali būti 100 % švari energija. Be to, jų priežiūra yra mažesnė, nes yra mažiau komponentų. Jie skleidžia daug mažiau triukšmo, todėl puikiai tinka prijungti prie doko netoli gyvenamųjų ar apgyvendintų vietovių.

Sandėliavimas Ličio baterijos nėra vienintelės baterijų rūšys, kurias galima naudoti. Tiesą sakant, jūrų baterijų sistemas galima suskirstyti į pirmines baterijas (kurių negalima įkrauti) ir antrines baterijas (kurias galima nuolat įkrauti). Pastarasis yra ekonomiškai naudingesnis ilgalaikiam naudojimui, net ir atsižvelgiant į pajėgumų sumažėjimą. Iš pradžių buvo naudojamos švino rūgšties baterijos, o ličio baterijos laikomos naujai atsirandančiomis baterijomis. Tačiau tyrimai parodė, kad jie užtikrina didesnį energijos tankį ir pailgina tarnavimo laiką, o tai reiškia, kad jie geriau tinka dideliems atstumams ir didelės apkrovos bei didelės spartos reikmėms.

Nepaisant šių pranašumų, mokslininkai neparodė jokių pasitenkinimo ženklų. Per daugelį metų daugybė projektų ir tyrimų buvo skirti pagerinti ličio akumuliatorių našumą, siekiant pagerinti jų pritaikymą jūroje. Tai apima naujus cheminius elektrodų mišinius ir modifikuotus elektrolitus, siekiant apsisaugoti nuo gaisrų ir šiluminių nutekėjimų.

Ličio baterijos pasirinkimas

Renkantis ličio baterijas jūrinei ličio akumuliatorių sistemai, reikia atsižvelgti į kelias charakteristikas. Talpa yra esminė specifikacija, į kurią reikia atsižvelgti renkantis akumuliatorių jūrinei energijai kaupti. Jis nustato, kiek energijos jis gali sukaupti, o vėliau – darbo, kurį galima atlikti prieš įkraunant, kiekį. Tai pagrindinis varomosios jėgos projektavimo parametras, kai pajėgumas lemia ridą arba atstumą, kurį laivas gali nuvažiuoti. Jūriniame kontekste, kur erdvė dažnai yra ribota, svarbu rasti akumuliatorių, turintį didelį energijos tankį. Didesnio energijos tankio akumuliatoriai yra kompaktiškesni ir lengvesni, o tai ypač svarbu laivams, kuriuose vietos ir svorio yra labai mažai.

Įtampa ir srovės įvertinimai taip pat yra svarbios specifikacijos, į kurias reikia atsižvelgti renkantis ličio baterijas jūrų energijos kaupimo sistemoms. Šios specifikacijos nustato, kaip greitai baterija gali įkrauti ir išsikrauti, o tai svarbu tais atvejais, kai energijos poreikiai gali greitai skirtis.

Svarbu pasirinkti bateriją, kuri yra sukurta specialiai jūriniam naudojimui. Jūros aplinka yra atšiauri, veikiama sūraus vandens, drėgmės ir ekstremalių temperatūrų. Ličio baterijos, skirtos naudoti jūroje, paprastai pasižymi hidroizoliacija ir atsparumu korozijai, taip pat kitomis savybėmis, pvz., atsparumu vibracijai ir smūgiams, kad būtų užtikrintas patikimas veikimas sudėtingomis sąlygomis.

Priešgaisrinė sauga taip pat yra labai svarbi. Laivuose yra nedaug vietos akumuliatoriams laikyti, o gaisro plitimas gali sukelti nuodingų dūmų išsiskyrimą ir brangius nuostolius. Siekiant apriboti plitimą, galima imtis įrengimo priemonių. Kinijos ličio jonų akumuliatorių gamybos įmonė „RoyPow“ yra vienas iš pavyzdžių, kai į akumuliatoriaus rėmą įdedami įmontuoti mikrogesintuvai. Šie gesintuvai įjungiami elektros signalu arba deginant šiluminę liniją. Tai suaktyvins aerozolio generatorių, kuris chemiškai skaido aušinimo skystį per redokso reakciją ir paskleis jį, kad ugnis greitai užgestų prieš jam plintant. Šis metodas idealiai tinka greitoms intervencijoms, puikiai tinka naudoti ankštose erdvėse, pvz., jūrinėse ličio baterijose.

Sauga ir reikalavimai

Laivuose naudojamų ličio baterijų daugėja, tačiau sauga turi būti svarbiausias prioritetas siekiant užtikrinti tinkamą projektavimą ir montavimą. Netinkamai elgiantis su ličio jonų baterijomis gali kilti šiluminio išsiveržimo ir gaisro pavojus, ypač atšiaurioje jūros aplinkoje, kurioje yra sūrus vanduo ir didelė drėgmė. Siekiant išspręsti šias problemas, buvo sukurti ISO standartai ir taisyklės. Vienas iš šių standartų yra ISO/TS 23625, kuriame pateikiamos ličio baterijų pasirinkimo ir montavimo jūroje gairės. Šis standartas nustato akumuliatoriaus konstrukcijos, montavimo, priežiūros ir stebėjimo reikalavimus, kad būtų užtikrintas akumuliatoriaus ilgaamžiškumas ir saugus veikimas. Be to, ISO 19848-1 pateikia gaires dėl baterijų, įskaitant saugojimo ličio baterijas, bandymo ir veikimo jūroje.

ISO 26262 taip pat vaidina svarbų vaidmenį užtikrinant elektrinių ir elektroninių sistemų funkcinę saugą jūrų laivuose ir kitose transporto priemonėse. Šis standartas įpareigoja, kad akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS) turi būti suprojektuota taip, kad, be kitų saugos reikalavimų, operatoriui pateiktų vaizdinius arba garsinius įspėjimus, kai akumuliatorius išsikrauna. Nors ISO standartų laikymasis yra savanoriškas, šių gairių laikymasis skatina akumuliatorių sistemų saugumą, efektyvumą ir ilgaamžiškumą.

Santrauka

Dėl didelio energijos tankio ir ilgesnės eksploatavimo trukmės sudėtingomis sąlygomis sparčiai populiarėja ličio baterijos kaip tinkamiausias energijos kaupimo sprendimas jūroje. Šios baterijos yra universalios ir gali būti naudojamos įvairioms jūrinėms reikmėms – nuo elektros laivų maitinimo iki navigacijos sistemų atsarginės energijos tiekimo. Be to, nuolatinis naujų baterijų sistemų kūrimas plečia galimų pritaikymų spektrą, įtraukiant giliavandenių jūrų tyrinėjimus ir kitos sudėtingos aplinkos. Tikimasi, kad laivybos pramonėje pradėjus naudoti ličio baterijas, sumažės šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas ir sukels revoliuciją logistikoje ir transporte.