Fremskritt innen batteriteknologi for marine energilagringssystemer

Forord

Ettersom verden skifter mot grønnere energiløsninger, har litiumbatterier fått økt oppmerksomhet. Mens elektriske kjøretøy har vært i søkelyset i over et tiår, har potensialet til elektriske energilagringssystemer i marine omgivelser blitt oversett. Imidlertid har det vært en økning i forskning som fokuserer på å optimalisere bruken av lagringslitiumbatterier og ladeprotokoller for forskjellige båtapplikasjoner. Litium-ion-fosfat-dypsyklusbatterier i dette tilfellet er spesielt attraktive på grunn av deres høye energitettheter, gode kjemiske stabilitet og forlengede sykluslevetid under de strenge kravene til marine fremdriftssystemer

Ettersom installasjonen av lagringslitiumbatterier tar fart, øker også implementeringen av forskrifter for å sikre sikkerheten. ISO/TS 23625 er en slik forskrift som fokuserer på batterivalg, installasjon og sikkerhet. Det er viktig å merke seg at sikkerheten er viktig når det gjelder bruk av litiumbatterier, spesielt når det gjelder brannfare.

Marine energilagringssystemer

Marine energilagringssystemer blir en stadig mer populær løsning i den marine industrien ettersom verden beveger seg mot en mer bærekraftig og miljøvennlig fremtid. Som navnet antyder, er disse systemene designet for å lagre energi i marine omgivelser og kan brukes til en rekke formål, fra å drive skip og båter til å gi reservekraft i nødstilfeller.

Den vanligste typen marint energilagringssystem er et litiumionbatteri, på grunn av dets høye energitetthet, pålitelighet og sikkerhet. Litium-ion-batterier kan også skreddersys for å møte de spesifikke strømkravene til forskjellige marine applikasjoner.

En av de viktigste fordelene med marine energilagringssystemer er deres evne til å erstatte dieselgeneratorer. Ved å bruke litium-ion-batterier kan disse systemene tilby en pålitelig og bærekraftig strømkilde for en rekke bruksområder. Dette inkluderer hjelpekraft, belysning og andre elektriske behov om bord på et skip eller fartøy. I tillegg til disse applikasjonene, kan marine energilagringssystemer også brukes til å drive elektriske fremdriftssystemer, noe som gjør dem til et levedyktig alternativ til konvensjonelle dieselmotorer. De er spesielt egnet for mindre fartøyer som opererer i et relativt begrenset område.

Samlet sett er marine energilagringssystemer en nøkkelkomponent i overgangen til en mer bærekraftig og miljøvennlig fremtid i den marine industrien.

Fordeler med litiumbatterier

En av de mest åpenbare fordelene ved å bruke lagringslitiumbatterier sammenlignet med dieselgeneratorer er mangelen på giftige og klimagassutslipp. Hvis batteriene lades med rene kilder som solcellepaneler eller vindturbiner, kan det utgjøre en 100 % ren energi. De er også rimeligere når det gjelder vedlikehold med færre komponenter. De produserer mye mindre støy, noe som gjør dem ideelle for dokkingsituasjoner i nærheten av boligområder eller befolkede områder.

Oppbevaring Litiumbatterier er ikke den eneste typen batterier som kan brukes. Faktisk kan marine batterisystemer deles inn i primærbatterier (som ikke kan lades) og sekundære batterier (som kan lades kontinuerlig). Sistnevnte er mer økonomisk fordelaktig i en langsiktig applikasjon, selv når man vurderer kapasitetsdegradering. Bly-syrebatterier ble opprinnelig brukt, og lagringslitiumbatterier regnes som nye batterier. Forskning har imidlertid vist at de gir høyere energitettheter og forlenget levetid, noe som betyr at de er bedre egnet for lang rekkevidde, og høye belastninger og høyhastighetskrav.

Uavhengig av disse fordelene har forskerne ikke vist noen tegn på selvtilfredshet. Gjennom årene har en rekke design og studier fokusert på å forbedre ytelsen til lagringslitiumbatterier for å forbedre deres maritime bruk. Dette inkluderer nye kjemiske blandinger for elektrodene og modifiserte elektrolytter for å beskytte mot branner og termiske løp.

Valg av litiumbatteri

Det er flere egenskaper å vurdere når du velger lagringslitiumbatterier for et marine lagringslitiumbatterisystem. Kapasitet er en kritisk spesifikasjon å vurdere når du velger et batteri for lagring av marin energi. Den bestemmer hvor mye energi den kan lagre og deretter mengden arbeid som kan produseres før den lades opp. Dette er en grunnleggende designparameter i fremdriftsapplikasjoner der kapasiteten dikterer kjørelengden eller avstanden båten kan reise. I en marin sammenheng, hvor plassen ofte er begrenset, er det viktig å finne et batteri med høy energitetthet. Batterier med høyere energitetthet er mer kompakte og lette, noe som er spesielt viktig på båter hvor plass og vekt er svært viktig.

Spennings- og strømverdier er også viktige spesifikasjoner å vurdere når du velger lagringslitiumbatterier for marine energilagringssystemer. Disse spesifikasjonene bestemmer hvor raskt batteriet kan lades og utlades, noe som er viktig for applikasjoner der strømbehovet kan variere raskt.

Det er viktig å velge et batteri som er designet spesielt for marine bruk. Marine miljøer er tøffe, med eksponering for saltvann, fuktighet og ekstreme temperaturer. Oppbevaringslitiumbatterier som er designet for marin bruk vil typisk ha vanntetting og korrosjonsmotstand, samt andre funksjoner som vibrasjonsmotstand og støtmotstand for å sikre pålitelig ytelse under utfordrende forhold.

Brannsikkerhet er også avgjørende. I marine applikasjoner er det begrenset med plass til batterilagring, og enhver brannspredning kan føre til utslipp av giftig røyk og kostbare skader. Installasjonstiltak kan iverksettes for å begrense spredningen. RoyPow, et kinesisk produksjonsselskap for litiumionbatterier, er et eksempel der innebygde mikroslukkere er plassert i batteripakkens ramme. Disse slukkeapparatene aktiveres enten av et elektrisk signal eller ved å brenne termoledningen. Dette vil aktivere en aerosolgenerator som kjemisk bryter ned kjølevæsken via en redoksreaksjon og sprer den for å slukke brannen raskt før den sprer seg. Denne metoden er ideell for raske inngrep, godt egnet for trange plasser som marine litiumbatterier.

Sikkerhet og krav

Bruken av lagringslitiumbatterier for marine applikasjoner er på vei oppover, men sikkerhet må være en toppprioritet for å sikre riktig design og installasjon. Litiumbatterier er sårbare for termisk løping og brannfare hvis de ikke håndteres på riktig måte, spesielt i det tøffe marine miljøet med saltvannseksponering og høy luftfuktighet. For å møte disse bekymringene er det etablert ISO-standarder og forskrifter. En av disse standardene er ISO/TS 23625, som gir retningslinjer for valg og installasjon av litiumbatterier i marine applikasjoner. Denne standarden spesifiserer batteridesign, installasjon, vedlikehold og overvåkingskrav for å sikre batteriets holdbarhet og sikker drift. I tillegg gir ISO 19848-1 veiledning om testing og ytelse av batterier, inkludert lagringslitiumbatterier, i marine applikasjoner.

ISO 26262 spiller også en betydelig rolle i funksjonssikkerheten til elektriske og elektroniske systemer innen marine fartøyer, så vel som andre kjøretøy. Denne standarden krever at batteristyringssystemet (BMS) må være utformet for å gi visuelle eller hørbare advarsler til operatøren når batteriet er lavt på strøm, blant andre sikkerhetskrav. Selv om overholdelse av ISO-standarder er frivillig, fremmer overholdelse av disse retningslinjene sikkerhet, effektivitet og lang levetid for batterisystemene.

Sammendrag

Lagringslitiumbatterier dukker raskt opp som en foretrukket energilagringsløsning for marine applikasjoner på grunn av deres høye energitetthet og forlengede levetid under krevende forhold. Disse batteriene er allsidige og kan brukes til en rekke marine applikasjoner, fra å drive elektriske båter til å gi reservekraft for navigasjonssystemer. Videre utvider den kontinuerlige utviklingen av nye batterisystemer spekteret av mulige applikasjoner til å inkludere dyphavsutforskning og andre utfordrende miljøer. Bruken av lagringslitiumbatterier i den marine industrien forventes å redusere klimagassutslipp og revolusjonere logistikk og transport.