Vooruitgang in batterijtechnologie voor maritieme energieopslagsystemen

Voorwoord

Terwijl de wereld overschakelt naar groenere energieoplossingen, hebben lithiumbatterijen steeds meer aandacht gekregen. Hoewel elektrische voertuigen al meer dan tien jaar in de schijnwerpers staan, wordt het potentieel van systemen voor de opslag van elektrische energie in maritieme omgevingen over het hoofd gezien. Er is echter steeds meer onderzoek gedaan naar het optimaliseren van het gebruik van lithiumbatterijen en de oplaadprotocollen voor verschillende boottoepassingen. Lithium-ionfosfaat deep-cycle-batterijen zijn in dit geval bijzonder aantrekkelijk vanwege hun hoge energiedichtheid, goede chemische stabiliteit en langere levensduur onder de strenge eisen van voortstuwingssystemen voor schepen.

Naarmate de installatie van lithiumopslagbatterijen aan kracht wint, neemt ook de implementatie van regelgeving om de veiligheid te garanderen toe. De ISO/TS 23625 is zo'n regelgeving die zich richt op batterijselectie, installatie en veiligheid. Het is van cruciaal belang op te merken dat veiligheid van het grootste belang is als het gaat om het gebruik van lithiumbatterijen, vooral wat betreft brandgevaar.

Mariene energieopslagsystemen

Maritieme energieopslagsystemen worden een steeds populairdere oplossing in de maritieme industrie nu de wereld op weg is naar een duurzamere en milieuvriendelijkere toekomst. Zoals de naam al doet vermoeden, zijn deze systemen ontworpen om energie op te slaan in een maritieme omgeving en kunnen ze voor verschillende doeleinden worden gebruikt, van het voortbewegen van schepen en boten tot het leveren van back-upstroom in geval van nood.

Het meest voorkomende type mariene energieopslagsysteem is een lithium-ionbatterij, vanwege de hoge energiedichtheid, betrouwbaarheid en veiligheid. Lithium-ionbatterijen kunnen ook worden aangepast om te voldoen aan de specifieke stroomvereisten van verschillende maritieme toepassingen.

Een van de belangrijkste voordelen van energieopslagsystemen op zee is hun vermogen om dieselgeneratoren te vervangen. Door gebruik te maken van lithium-ionbatterijen kunnen deze systemen een betrouwbare en duurzame stroombron bieden voor een verscheidenheid aan toepassingen. Dit omvat hulpstroom, verlichting en andere elektrische behoeften aan boord van een schip of vaartuig. Naast deze toepassingen kunnen maritieme energieopslagsystemen ook worden gebruikt voor het aandrijven van elektrische voortstuwingssystemen, waardoor ze een haalbaar alternatief zijn voor conventionele dieselmotoren. Ze zijn met name geschikt voor kleinere schepen die in een relatief beperkt gebied opereren.

Over het geheel genomen zijn mariene energieopslagsystemen een belangrijk onderdeel van de transitie naar een duurzamere en milieuvriendelijkere toekomst in de maritieme industrie.

Voordelen van lithiumbatterijen

Een van de meest duidelijke voordelen van het gebruik van lithiumopslagbatterijen in vergelijking met een dieselgenerator is het ontbreken van uitstoot van giftige stoffen en broeikasgassen. Als de batterijen worden opgeladen met behulp van schone bronnen zoals zonnepanelen of windturbines, kan er sprake zijn van 100% schone energie. Ze zijn ook goedkoper in termen van onderhoud met minder componenten. Ze produceren veel minder geluid, waardoor ze ideaal zijn voor aanmeersituaties in de buurt van woonwijken of dichtbevolkte gebieden.

Opslag Lithiumbatterijen zijn niet het enige type batterijen dat kan worden gebruikt. In feite kunnen scheepsbatterijsystemen worden onderverdeeld in primaire batterijen (die niet kunnen worden opgeladen) en secundaire batterijen (die continu kunnen worden opgeladen). Dit laatste is economisch voordeliger bij toepassing op de lange termijn, zelfs als rekening wordt gehouden met capaciteitsdegradatie. Aanvankelijk werden loodzuurbatterijen gebruikt, en lithiumopslagbatterijen worden beschouwd als nieuw opkomende batterijen. Onderzoek heeft echter aangetoond dat ze een hogere energiedichtheid en een langere levensduur bieden, wat betekent dat ze beter geschikt zijn voor toepassingen over lange afstanden en voor hoge belasting en hoge snelheden.

Ongeacht deze voordelen hebben onderzoekers geen enkel teken van zelfgenoegzaamheid getoond. Door de jaren heen zijn talloze ontwerpen en onderzoeken gericht op het verbeteren van de prestaties van lithiumopslagbatterijen om hun maritieme toepassing te verbeteren. Dit omvat nieuwe chemische mengsels voor de elektroden en gemodificeerde elektrolyten om te beschermen tegen brand en thermische uitlopers.

Selectie van lithiumbatterij

Er zijn meerdere kenmerken waarmee u rekening moet houden bij het selecteren van lithiumopslagbatterijen voor een lithiumopslagsysteem op zee. Capaciteit is een cruciale specificatie waarmee rekening moet worden gehouden bij het selecteren van een batterij voor energieopslag op zee. Het bepaalt hoeveel energie het kan opslaan en vervolgens de hoeveelheid werk die kan worden geproduceerd voordat het wordt opgeladen. Dit is een fundamentele ontwerpparameter bij voortstuwingstoepassingen waarbij de capaciteit het aantal kilometers of de afstand bepaalt die de boot kan afleggen. In een maritieme context, waar de ruimte vaak beperkt is, is het belangrijk om een batterij te vinden met een hoge energiedichtheid. Accu's met een hogere energiedichtheid zijn compacter en lichter, wat vooral belangrijk is op boten waar ruimte en gewicht van groot belang zijn.

Spannings- en stroomwaarden zijn ook belangrijke specificaties waarmee u rekening moet houden bij het selecteren van lithiumbatterijen voor maritieme energieopslagsystemen. Deze specificaties bepalen hoe snel de batterij kan opladen en ontladen, wat belangrijk is voor toepassingen waarbij de stroombehoefte snel kan variëren.

Het is belangrijk om een accu te kiezen die speciaal is ontworpen voor gebruik op zee. Het maritieme milieu is zwaar, met blootstelling aan zout water, vochtigheid en extreme temperaturen. Lithium-opslagbatterijen die zijn ontworpen voor gebruik op zee, zijn doorgaans water- en corrosiebestendig, evenals andere kenmerken zoals trillings- en schokbestendigheid om betrouwbare prestaties onder uitdagende omstandigheden te garanderen.

Ook brandveiligheid is cruciaal. In maritieme toepassingen is er een beperkte hoeveelheid ruimte voor batterijopslag en elke branduitbreiding kan leiden tot het vrijkomen van giftige dampen en kostbare schade. Er kunnen installatiemaatregelen worden genomen om de verspreiding te beperken. RoyPow, een Chinees productiebedrijf voor lithium-ionbatterijen, is een voorbeeld waarbij ingebouwde microblussers in het batterijpakketframe worden geplaatst. Deze blussers worden geactiveerd door een elektrisch signaal of door de thermische leiding te verbranden. Hierdoor wordt een aerosolgenerator geactiveerd die het koelmiddel chemisch afbreekt via een redoxreactie en verspreidt om de brand snel te doven voordat deze zich verspreidt. Deze methode is ideaal voor snelle interventies en zeer geschikt voor toepassingen in krappe ruimtes, zoals lithiumbatterijen voor maritieme opslag.

Veiligheid en eisen

Het gebruik van lithiumopslagbatterijen voor maritieme toepassingen neemt toe, maar veiligheid moet een topprioriteit zijn om een goed ontwerp en installatie te garanderen. Lithiumbatterijen zijn kwetsbaar voor thermische overstromings- en brandgevaren als ze niet op de juiste manier worden behandeld, vooral in het barre maritieme milieu met blootstelling aan zout water en een hoge luchtvochtigheid. Om deze problemen aan te pakken, zijn ISO-normen en -voorschriften opgesteld. Eén van deze normen is ISO/TS 23625, die richtlijnen biedt voor de selectie en installatie van lithiumbatterijen in maritieme toepassingen. Deze norm specificeert de vereisten voor het ontwerp, de installatie, het onderhoud en de monitoring van de batterij om de duurzaamheid en veilige werking van de batterij te garanderen. Bovendien biedt ISO 19848-1 richtlijnen voor het testen en presteren van batterijen, inclusief lithiumopslagbatterijen, in maritieme toepassingen.

ISO 26262 speelt ook een belangrijke rol in de functionele veiligheid van elektrische en elektronische systemen in zeeschepen en andere voertuigen. Deze norm schrijft voor dat het batterijbeheersysteem (BMS) zo moet worden ontworpen dat het de machinist visuele of hoorbare waarschuwingen geeft wanneer de batterij bijna leeg is, naast andere veiligheidseisen. Hoewel het naleven van de ISO-normen vrijwillig is, bevordert het naleven van deze richtlijnen de veiligheid, efficiëntie en levensduur van de batterijsystemen.

Samenvatting

Lithiumbatterijen voor opslag zijn snel in opkomst als voorkeursoplossing voor energieopslag voor maritieme toepassingen vanwege hun hoge energiedichtheid en langere levensduur onder veeleisende omstandigheden. Deze batterijen zijn veelzijdig en kunnen worden gebruikt voor een reeks maritieme toepassingen, van het aandrijven van elektrische boten tot het leveren van back-upstroom voor navigatiesystemen. Bovendien breidt de voortdurende ontwikkeling van nieuwe batterijsystemen het scala aan mogelijke toepassingen uit tot diepzeeonderzoek en andere uitdagende omgevingen. Verwacht wordt dat de adoptie van lithiumopslagbatterijen in de maritieme industrie de uitstoot van broeikasgassen zal verminderen en een revolutie teweeg zal brengen in de logistiek en het transport.