Kemajuan dalam teknologi bateri untuk sistem penyimpanan tenaga marin

Mukadimah

Apabila dunia beralih ke arah penyelesaian tenaga yang lebih hijau, bateri litium telah mendapat perhatian yang lebih tinggi. Walaupun kenderaan elektrik telah menjadi tumpuan selama lebih sedekad, potensi sistem penyimpanan tenaga elektrik dalam tetapan marin telah diabaikan. Walau bagaimanapun, terdapat lonjakan dalam penyelidikan yang memfokuskan pada mengoptimumkan penggunaan bateri litium penyimpanan dan protokol pengecasan untuk aplikasi bot yang berbeza. Bateri kitaran dalam litium-ion fosfat dalam kes ini amat menarik kerana ketumpatan tenaga yang tinggi, kestabilan kimia yang baik, dan hayat kitaran yang berpanjangan di bawah keperluan ketat sistem pendorong marin.

Memandangkan pemasangan bateri litium penyimpanan mendapat momentum, begitu juga dengan pelaksanaan peraturan untuk memastikan keselamatan. ISO/TS 23625 ialah satu peraturan yang memfokuskan pada pemilihan bateri, pemasangan dan keselamatan. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa keselamatan adalah yang paling penting apabila melibatkan penggunaan bateri litium, terutamanya mengenai bahaya kebakaran.

Sistem penyimpanan tenaga marin

Sistem penyimpanan tenaga marin menjadi penyelesaian yang semakin popular dalam industri marin apabila dunia bergerak ke arah masa depan yang lebih mampan dan mesra alam. Seperti namanya, sistem ini direka bentuk untuk menyimpan tenaga dalam persekitaran marin dan boleh digunakan untuk pelbagai tujuan, daripada menggerakkan kapal dan bot kepada menyediakan kuasa sandaran sekiranya berlaku kecemasan.

Jenis sistem penyimpanan tenaga marin yang paling biasa ialah bateri litium-ion, kerana ketumpatan tenaga yang tinggi, kebolehpercayaan dan keselamatannya. Bateri litium-ion juga boleh disesuaikan untuk memenuhi keperluan kuasa khusus bagi aplikasi marin yang berbeza.

Salah satu faedah utama sistem penyimpanan tenaga marin ialah keupayaan mereka untuk menggantikan penjana diesel. Dengan menggunakan bateri litium-ion, sistem ini boleh menawarkan sumber kuasa yang boleh dipercayai dan mampan untuk pelbagai aplikasi. Ini termasuk kuasa tambahan, pencahayaan dan keperluan elektrik lain di atas kapal atau vesel. Sebagai tambahan kepada aplikasi ini, sistem penyimpanan tenaga marin juga boleh digunakan untuk menggerakkan sistem pendorong elektrik, menjadikannya alternatif yang berdaya maju kepada enjin diesel konvensional. Ia amat sesuai untuk kapal kecil yang beroperasi di kawasan yang agak terhad.

Secara keseluruhannya, sistem penyimpanan tenaga marin merupakan komponen utama peralihan kepada masa depan yang lebih mampan dan mesra alam dalam industri marin.

Kelebihan bateri litium

Salah satu kelebihan yang paling jelas menggunakan bateri litium penyimpanan berbanding penjana diesel ialah kekurangan pelepasan gas toksik dan rumah hijau. Jika bateri dicas menggunakan sumber bersih seperti panel solar atau turbin angin, ia boleh menghasilkan tenaga bersih 100%. Ia juga lebih murah dari segi penyelenggaraan dengan komponen yang lebih sedikit. Ia menghasilkan bunyi yang lebih sedikit, menjadikannya sesuai untuk situasi dok berhampiran kawasan perumahan atau penduduk.

Penyimpanan Bateri litium bukan satu-satunya jenis bateri yang boleh digunakan. Sebenarnya, sistem bateri marin boleh dibahagikan kepada bateri primer (yang tidak boleh dicas semula) dan bateri sekunder (yang boleh dicas semula secara berterusan). Yang terakhir ini lebih menguntungkan dari segi ekonomi dalam aplikasi jangka panjang, walaupun mempertimbangkan kemerosotan kapasiti. Bateri asid plumbum pada mulanya digunakan, dan bateri litium penyimpanan dianggap sebagai bateri yang baru muncul. Walau bagaimanapun, penyelidikan telah menunjukkan bahawa ia memberikan ketumpatan tenaga yang lebih tinggi dan jangka hayat yang berpanjangan, bermakna ia lebih sesuai untuk aplikasi jarak jauh, dan permintaan beban tinggi dan berkelajuan tinggi.

Terlepas dari kelebihan ini, para penyelidik tidak menunjukkan tanda-tanda berpuas hati. Selama bertahun-tahun, banyak reka bentuk dan kajian telah menumpukan pada peningkatan prestasi bateri litium penyimpanan untuk meningkatkan aplikasi marin mereka. Ini termasuk campuran kimia baharu untuk elektrod dan elektrolit yang diubah suai untuk melindungi daripada kebakaran dan larian haba.

Pemilihan bateri litium

Terdapat pelbagai ciri yang perlu dipertimbangkan semasa memilih bateri litium storan untuk sistem bateri litium storan marin. Kapasiti ialah spesifikasi kritikal yang perlu dipertimbangkan semasa memilih bateri untuk simpanan tenaga marin. Ia menentukan berapa banyak tenaga yang boleh disimpan dan seterusnya, jumlah kerja yang boleh dihasilkan sebelum mengecasnya. Ini ialah parameter reka bentuk asas dalam aplikasi pendorong di mana kapasiti menentukan perbatuan atau jarak yang boleh dilalui bot. Dalam konteks marin, di mana ruang selalunya terhad, adalah penting untuk mencari bateri dengan ketumpatan tenaga yang tinggi. Bateri ketumpatan tenaga yang lebih tinggi adalah lebih padat dan ringan, yang amat penting pada bot di mana ruang dan berat adalah premium.

Penilaian voltan dan arus juga merupakan spesifikasi penting untuk dipertimbangkan semasa memilih bateri litium penyimpanan untuk sistem penyimpanan tenaga marin. Spesifikasi ini menentukan seberapa cepat bateri boleh mengecas dan menyahcas, yang penting untuk aplikasi yang permintaan kuasa boleh berubah dengan cepat.

Adalah penting untuk memilih bateri yang direka khusus untuk kegunaan marin. Persekitaran marin adalah keras, dengan pendedahan kepada air masin, kelembapan dan suhu yang melampau. Bateri litium simpanan yang direka bentuk untuk kegunaan marin biasanya akan menampilkan kalis air dan rintangan kakisan, serta ciri lain seperti rintangan getaran dan rintangan hentakan untuk memastikan prestasi yang boleh dipercayai dalam keadaan yang mencabar.

Keselamatan kebakaran juga penting. Dalam aplikasi marin, terdapat jumlah ruang yang terhad untuk penyimpanan bateri dan sebarang penyebaran api boleh menyebabkan pelepasan asap toksik dan kerosakan yang mahal. Langkah pemasangan boleh diambil untuk mengehadkan penyebaran. RoyPow, sebuah syarikat pengeluar bateri litium-ion China, adalah satu contoh di mana alat pemadam mikro terbina dalam diletakkan di dalam bingkai pek bateri. Alat pemadam ini diaktifkan sama ada dengan isyarat elektrik atau dengan membakar talian haba. Ini akan mengaktifkan penjana aerosol yang menguraikan bahan penyejuk secara kimia melalui tindak balas redoks dan menyebarkannya untuk memadamkan api dengan cepat sebelum ia merebak. Kaedah ini sesuai untuk campur tangan pantas, sangat sesuai untuk aplikasi ruang sempit seperti bateri litium penyimpanan marin.

Keselamatan dan keperluan

Penggunaan bateri litium penyimpanan untuk aplikasi marin semakin meningkat, tetapi keselamatan mesti menjadi keutamaan untuk memastikan reka bentuk dan pemasangan yang betul. Bateri litium terdedah kepada bahaya haba dan kebakaran jika tidak dikendalikan dengan betul, terutamanya dalam persekitaran marin yang keras dengan pendedahan air masin dan kelembapan yang tinggi. Untuk menangani kebimbangan ini, piawaian dan peraturan ISO telah diwujudkan. Salah satu piawaian ini ialah ISO/TS 23625, yang menyediakan garis panduan untuk memilih dan memasang bateri litium dalam aplikasi marin. Piawaian ini menentukan reka bentuk bateri, pemasangan, penyelenggaraan dan keperluan pemantauan untuk memastikan ketahanan bateri dan operasi yang selamat. Selain itu, ISO 19848-1 menyediakan panduan tentang ujian dan prestasi bateri, termasuk bateri litium penyimpanan, dalam aplikasi marin.

ISO 26262 juga memainkan peranan penting dalam keselamatan fungsian sistem elektrik dan elektronik dalam kapal marin, serta kenderaan lain. Piawaian ini memberi mandat bahawa sistem pengurusan bateri (BMS) mesti direka bentuk untuk memberikan amaran visual atau boleh didengar kepada pengendali apabila kuasa bateri lemah, antara keperluan keselamatan yang lain. Walaupun pematuhan kepada piawaian ISO adalah secara sukarela, pematuhan dengan garis panduan ini menggalakkan keselamatan, kecekapan dan jangka hayat sistem bateri.

Ringkasan

Bateri litium storan muncul dengan pantas sebagai penyelesaian penyimpanan tenaga pilihan untuk aplikasi marin kerana ketumpatan tenaga yang tinggi dan jangka hayat yang dilanjutkan dalam keadaan yang mencabar. Bateri ini adalah serba boleh dan boleh digunakan untuk pelbagai aplikasi marin, daripada menjana kuasa bot elektrik kepada menyediakan kuasa sandaran untuk sistem navigasi. Tambahan pula, pembangunan berterusan sistem bateri baharu sedang memperluaskan rangkaian aplikasi yang mungkin termasuk penerokaan laut dalam dan persekitaran mencabar yang lain. Penggunaan bateri litium penyimpanan dalam industri marin dijangka dapat mengurangkan pelepasan gas rumah hijau dan merevolusikan logistik dan pengangkutan.