Jūras enerģijas uzglabāšanas sistēmu akumulatoru tehnoloģiju sasniegumi

Priekšvārds

Pasaulei pārejot uz zaļākiem enerģijas risinājumiem, litija akumulatoriem ir pievērsta pastiprināta uzmanība. Lai gan elektriskie transportlīdzekļi ir bijuši uzmanības centrā jau vairāk nekā desmit gadus, elektroenerģijas uzglabāšanas sistēmu potenciāls jūras vidē ir ignorēts. Tomēr ir pieaudzis pētījumu apjoms, kas koncentrējas uz litija bateriju izmantošanas optimizēšanu un uzlādes protokoliem dažādiem laivu lietojumiem. Litija jonu fosfāta dziļā cikla akumulatori šajā gadījumā ir īpaši pievilcīgi, jo tiem ir augsts enerģijas blīvums, laba ķīmiskā stabilitāte un pagarināts cikla mūžs saskaņā ar stingrām jūras piedziņas sistēmu prasībām.

Pieaugot litija bateriju uzstādīšanai, pieaug arī drošības nodrošināšanas noteikumu ieviešana. ISO/TS 23625 ir viens no šādiem noteikumiem, kas koncentrējas uz akumulatora izvēli, uzstādīšanu un drošību. Ir ļoti svarīgi atzīmēt, ka drošība ir vissvarīgākā, kad runa ir par litija bateriju izmantošanu, jo īpaši attiecībā uz ugunsbīstamību.

Jūras enerģijas uzglabāšanas sistēmas

Jūras enerģijas uzglabāšanas sistēmas kļūst par arvien populārāku risinājumu jūras nozarē, pasaulei virzoties uz ilgtspējīgāku un videi draudzīgāku nākotni. Kā norāda nosaukums, šīs sistēmas ir paredzētas enerģijas uzglabāšanai jūras vidē, un tās var izmantot dažādiem mērķiem, sākot no kuģu un laivu dzenināšanas līdz rezerves enerģijas nodrošināšanai avārijas gadījumā.

Visizplatītākais jūras enerģijas uzglabāšanas sistēmas veids ir litija jonu akumulators, pateicoties tā augstajam enerģijas blīvumam, uzticamībai un drošībai. Litija jonu akumulatorus var arī pielāgot, lai tie atbilstu īpašajām jaudas prasībām dažādiem jūras lietojumiem.

Viena no galvenajām jūras enerģijas uzglabāšanas sistēmu priekšrocībām ir to spēja aizstāt dīzeļģeneratorus. Izmantojot litija jonu baterijas, šīs sistēmas var piedāvāt uzticamu un ilgtspējīgu enerģijas avotu dažādiem lietojumiem. Tas ietver papildu enerģiju, apgaismojumu un citas elektriskās vajadzības uz kuģa vai kuģa. Papildus šiem lietojumiem jūras enerģijas uzglabāšanas sistēmas var izmantot arī elektriskās piedziņas sistēmu darbināšanai, padarot tās par dzīvotspējīgu alternatīvu parastajiem dīzeļdzinējiem. Tie ir īpaši piemēroti mazākiem kuģiem, kas darbojas salīdzinoši ierobežotā teritorijā.

Kopumā jūras enerģijas uzglabāšanas sistēmas ir galvenā sastāvdaļa pārejā uz ilgtspējīgāku un videi draudzīgāku nākotni jūras nozarē.

Litija bateriju priekšrocības

Viena no acīmredzamākajām litija bateriju izmantošanas priekšrocībām salīdzinājumā ar dīzeļģeneratoru ir toksisko un siltumnīcefekta gāzu emisiju trūkums. Ja baterijas tiek uzlādētas, izmantojot tīrus avotus, piemēram, saules paneļus vai vēja turbīnas, tā varētu būt 100% tīra enerģija. Tie ir arī lētāki uzturēšanas ziņā ar mazākām sastāvdaļām. Tie rada daudz mazāk trokšņa, padarot tos ideāli piemērotus dokstacijām dzīvojamo vai apdzīvotu vietu tuvumā.

Uzglabāšana Litija baterijas nav vienīgais akumulatoru veids, ko var izmantot. Faktiski kuģu akumulatoru sistēmas var iedalīt primārajās baterijās (kuras nevar uzlādēt) un sekundārajās baterijās (kuras var nepārtraukti uzlādēt). Pēdējais ir ekonomiski izdevīgāks ilgtermiņa lietošanā, pat ja tiek ņemta vērā jaudas samazināšanās. Sākotnēji tika izmantoti svina-skābes akumulatori, un litija baterijas tiek uzskatītas par jaunām baterijām. Tomēr pētījumi ir parādījuši, ka tie nodrošina lielāku enerģijas blīvumu un ilgāku kalpošanas laiku, kas nozīmē, ka tie ir labāk piemēroti liela attāluma lietojumiem, kā arī lielas slodzes un liela ātruma prasībām.

Neatkarīgi no šīm priekšrocībām pētnieki nav parādījuši nekādas pašapmierinātības pazīmes. Gadu gaitā daudzi projekti un pētījumi ir vērsti uz litija bateriju veiktspējas uzlabošanu, lai uzlabotu to pielietojumu jūrā. Tas ietver jaunus ķīmiskos maisījumus elektrodiem un modificētos elektrolītus, lai aizsargātu pret ugunsgrēkiem un termiskām izplūdēm.

Litija akumulatora izvēle

Izvēloties litija akumulatorus jūras uzglabāšanas litija akumulatoru sistēmai, jāņem vērā vairākas īpašības. Jauda ir kritiska specifikācija, kas jāņem vērā, izvēloties akumulatoru jūras enerģijas uzglabāšanai. Tas nosaka, cik daudz enerģijas tā var uzkrāt, un pēc tam darba apjomu, ko var saražot pirms tās uzlādēšanas. Tas ir būtisks konstrukcijas parametrs piedziņas lietojumos, kur jauda nosaka nobraukumu vai attālumu, ko laiva var nobraukt. Jūras apstākļos, kur telpa bieži ir ierobežota, ir svarīgi atrast akumulatoru ar augstu enerģijas blīvumu. Augstāka enerģijas blīvuma akumulatori ir kompaktāki un vieglāki, kas ir īpaši svarīgi laivās, kur telpa un svars ir ļoti dārgi.

Sprieguma un strāvas rādītāji ir arī svarīgas specifikācijas, kas jāņem vērā, izvēloties litija baterijas jūras enerģijas uzglabāšanas sistēmām. Šīs specifikācijas nosaka, cik ātri akumulators var uzlādēt un izlādēties, kas ir svarīgi lietojumiem, kur enerģijas pieprasījums var strauji atšķirties.

Ir svarīgi izvēlēties akumulatoru, kas ir īpaši paredzēts izmantošanai jūrā. Jūras vide ir skarba, pakļauta sālsūdenim, mitrumam un ekstremālām temperatūrām. Uzglabāšanas litija akumulatoriem, kas paredzēti izmantošanai jūrā, parasti ir hidroizolācija un izturība pret koroziju, kā arī citas funkcijas, piemēram, vibrācijas izturība un triecienizturība, lai nodrošinātu uzticamu veiktspēju sarežģītos apstākļos.

Izšķiroša nozīme ir arī ugunsdrošībai. Jūras lietojumos ir ierobežots vietas akumulatoru uzglabāšanai, un jebkura uguns izplatīšanās var izraisīt toksisku izgarojumu izdalīšanos un dārgus bojājumus. Lai ierobežotu izplatību, var veikt uzstādīšanas pasākumus. Ķīnas litija jonu akumulatoru ražošanas uzņēmums RoyPow ir viens no piemēriem, kur akumulatora komplekta rāmī tiek ievietoti iebūvētie mikro ugunsdzēšamie aparāti. Šos ugunsdzēšamos aparātus aktivizē vai nu ar elektrisku signālu, vai sadedzinot termisko līniju. Tas aktivizēs aerosola ģeneratoru, kas redoksreakcijā ķīmiski sadala dzesēšanas šķidrumu un izplata to, lai ātri nodzēstu uguni, pirms tā izplatās. Šī metode ir ideāli piemērota ātrai iejaukšanās gadījumiem, labi piemērota lietošanai šaurās vietās, piemēram, kuģu litija akumulatoriem.

Drošība un prasības

Uzglabāšanas litija bateriju izmantošana jūras vajadzībām pieaug, taču drošībai ir jābūt galvenajai prioritātei, lai nodrošinātu pareizu projektēšanu un uzstādīšanu. Litija akumulatori ir neaizsargāti pret termisku aizdegšanos un aizdegšanos, ja ar to netiek pareizi rīkoties, jo īpaši skarbā jūras vidē ar sālsūdens iedarbību un augstu mitruma līmeni. Lai risinātu šīs problēmas, ir izveidoti ISO standarti un noteikumi. Viens no šiem standartiem ir ISO/TS 23625, kas sniedz vadlīnijas litija bateriju izvēlei un uzstādīšanai kuģu lietojumos. Šis standarts nosaka akumulatora konstrukcijas, uzstādīšanas, apkopes un uzraudzības prasības, lai nodrošinātu akumulatora izturību un drošu darbību. Turklāt ISO 19848-1 sniedz norādījumus par akumulatoru, tostarp litija akumulatoru, testēšanu un veiktspēju jūras lietojumos.

ISO 26262 arī spēlē nozīmīgu lomu jūras kuģu, kā arī citu transportlīdzekļu elektrisko un elektronisko sistēmu funkcionālajā drošībā. Šis standarts nosaka, ka akumulatora pārvaldības sistēmai (BMS) ir jābūt izstrādātai tā, lai, kā arī citām drošības prasībām, operatoram sniegtu vizuālus vai skaņas brīdinājumus, kad akumulatoram ir zema jauda. Lai gan ISO standartu ievērošana ir brīvprātīga, atbilstība šīm vadlīnijām veicina akumulatoru sistēmu drošību, efektivitāti un ilgmūžību.

Kopsavilkums

Uzglabājamās litija baterijas strauji kļūst par vēlamo enerģijas uzkrāšanas risinājumu jūras lietojumiem, jo tām ir augsts enerģijas blīvums un pagarināts kalpošanas laiks prasīgos apstākļos. Šīs baterijas ir daudzpusīgas, un tās var izmantot dažādiem jūras lietojumiem, sākot no elektrisko laivu barošanas līdz navigācijas sistēmu rezerves enerģijas nodrošināšanai. Turklāt nepārtraukta jaunu akumulatoru sistēmu izstrāde paplašina iespējamo lietojumu klāstu, iekļaujot dziļjūras izpēti un citas izaicinošas vides. Paredzams, ka litija bateriju izmantošana kuģniecības nozarē samazinās siltumnīcefekta gāzu emisijas un radīs revolūciju loģistikā un transportēšanā.