Postęp w technologii akumulatorów do morskich systemów magazynowania energii

Przedmowa

W miarę jak świat zmierza w kierunku bardziej ekologicznych rozwiązań energetycznych, coraz większą uwagę zwraca się na baterie litowe. Chociaż pojazdy elektryczne znajdują się w centrum uwagi od ponad dziesięciu lat, przeoczono potencjał systemów magazynowania energii elektrycznej w środowisku morskim. Jednakże nastąpił gwałtowny wzrost badań skupiających się na optymalizacji wykorzystania akumulatorów litowych i protokołach ładowania dla różnych zastosowań łodzi. W tym przypadku akumulatory głębokorozładowcze z fosforanem litowo-jonowym są szczególnie atrakcyjne ze względu na wysoką gęstość energii, dobrą stabilność chemiczną i wydłużony cykl życia w warunkach rygorystycznych wymagań morskich systemów napędowych

W miarę jak instalacja akumulatorów litowych nabiera tempa, rośnie także wdrażanie przepisów zapewniających bezpieczeństwo. Norma ISO/TS 23625 to jedna z takich regulacji, która koncentruje się na doborze, instalacji i bezpieczeństwie baterii. Należy pamiętać, że bezpieczeństwo jest sprawą najwyższej wagi w przypadku korzystania z baterii litowych, szczególnie ze względu na ryzyko pożaru.

Morskie systemy magazynowania energii

Morskie systemy magazynowania energii stają się coraz bardziej popularnym rozwiązaniem w przemyśle morskim, w miarę jak świat zmierza w stronę bardziej zrównoważonej i przyjaznej dla środowiska przyszłości. Jak sama nazwa wskazuje, systemy te są przeznaczone do magazynowania energii w środowisku morskim i mogą być wykorzystywane do różnych celów, od napędzania statków i łodzi po zapewnienie zasilania awaryjnego w sytuacji awaryjnej.

Najpopularniejszym typem morskiego systemu magazynowania energii jest akumulator litowo-jonowy ze względu na jego wysoką gęstość energii, niezawodność i bezpieczeństwo. Baterie litowo-jonowe można również dostosować do specyficznych wymagań energetycznych różnych zastosowań morskich.

Jedną z kluczowych zalet morskich systemów magazynowania energii jest ich zdolność do zastąpienia generatorów diesla. Wykorzystując akumulatory litowo-jonowe, systemy te mogą stanowić niezawodne i zrównoważone źródło zasilania do różnych zastosowań. Obejmuje to zasilanie pomocnicze, oświetlenie i inne potrzeby elektryczne na pokładzie statku lub statku. Oprócz tych zastosowań morskie systemy magazynowania energii można również wykorzystać do zasilania elektrycznych układów napędowych, co czyni je realną alternatywą dla konwencjonalnych silników wysokoprężnych. Są szczególnie dostosowane do mniejszych statków operujących na stosunkowo ograniczonym obszarze.

Ogólnie rzecz biorąc, morskie systemy magazynowania energii są kluczowym elementem przejścia do bardziej zrównoważonej i przyjaznej dla środowiska przyszłości w przemyśle morskim.

Zalety baterii litowych

Jedną z najbardziej oczywistych zalet stosowania akumulatorów litowych w porównaniu z generatorem diesla jest brak emisji substancji toksycznych i gazów cieplarnianych. Jeśli akumulatory będą ładowane przy użyciu czystych źródeł, takich jak panele słoneczne lub turbiny wiatrowe, może to stanowić w 100% czystą energię. Są one również tańsze pod względem konserwacji przy mniejszej liczbie komponentów. Wytwarzają znacznie mniej hałasu, co czyni je idealnymi do dokowania w pobliżu obszarów mieszkalnych lub zaludnionych.

Przechowywanie Baterie litowe nie są jedynym rodzajem baterii, których można używać. W rzeczywistości morskie systemy akumulatorów można podzielić na akumulatory pierwotne (które nie mogą być ponownie ładowane) i akumulatory wtórne (które można ładować w sposób ciągły). To drugie jest bardziej korzystne ekonomicznie w zastosowaniach długoterminowych, nawet biorąc pod uwagę spadek wydajności. Początkowo stosowano akumulatory kwasowo-ołowiowe, a akumulatory litowe uważane są za nowo powstające akumulatory. Badania wykazały jednak, że zapewniają one wyższą gęstość energii i dłuższą żywotność, co oznacza, że lepiej nadają się do zastosowań na dużym dystansie oraz przy dużym obciążeniu i dużych prędkościach.

Niezależnie od tych zalet badacze nie okazali żadnych oznak samozadowolenia. Przez lata liczne projekty i badania koncentrowały się na poprawie wydajności akumulatorów litowych w celu poprawy ich zastosowań morskich. Obejmuje to nowe mieszanki chemiczne do elektrod i zmodyfikowane elektrolity w celu ochrony przed pożarami i niekontrolowaną temperaturą.

Wybór baterii litowej

Przy wyborze akumulatorów litowych do morskiego systemu akumulatorów litowych należy wziąć pod uwagę wiele cech. Pojemność jest kluczową specyfikacją, którą należy wziąć pod uwagę przy wyborze akumulatora do magazynowania energii morskiej. Określa, ile energii może zgromadzić, a następnie ilość pracy, jaką można wykonać przed jej ponownym naładowaniem. Jest to podstawowy parametr projektowy w zastosowaniach napędowych, gdzie pojemność decyduje o przebiegu lub odległości, jaką może pokonać łódź. W środowisku morskim, gdzie przestrzeń jest często ograniczona, ważne jest, aby znaleźć akumulator o dużej gęstości energii. Akumulatory o wyższej gęstości energii są bardziej kompaktowe i lżejsze, co jest szczególnie ważne na łodziach, gdzie przestrzeń i waga są na wagę złota.

Wartości napięcia i prądu są również ważnymi specyfikacjami, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze akumulatorów litowych do morskich systemów magazynowania energii. Specyfikacje te określają, jak szybko akumulator może się ładować i rozładowywać, co jest ważne w zastosowaniach, w których zapotrzebowanie na moc może się szybko zmieniać.

Ważne jest, aby wybrać akumulator zaprojektowany specjalnie do użytku morskiego. Środowisko morskie jest trudne, narażone na działanie słonej wody, wilgoci i ekstremalnych temperatur. Akumulatory litowe przeznaczone do użytku morskiego zazwyczaj charakteryzują się wodoodpornością i odpornością na korozję, a także innymi cechami, takimi jak odporność na wibracje i wstrząsy, aby zapewnić niezawodne działanie w trudnych warunkach.

Bezpieczeństwo przeciwpożarowe jest również istotne. W zastosowaniach morskich ilość miejsca na przechowywanie akumulatorów jest ograniczona, a rozprzestrzenianie się pożaru może prowadzić do uwolnienia toksycznych oparów i kosztownych szkód. Można podjąć środki instalacyjne w celu ograniczenia rozprzestrzeniania się. RoyPow, chińska firma produkująca akumulatory litowo-jonowe, to jeden z przykładów zastosowania wbudowanych mikrogaśnic w ramie zestawu akumulatorów. Gaśnice te są aktywowane sygnałem elektrycznym lub przepaleniem linii termicznej. Spowoduje to aktywację generatora aerozolu, który chemicznie rozkłada chłodziwo w reakcji redoks i rozprowadza go, aby szybko ugasić pożar, zanim się rozprzestrzeni. Ta metoda jest idealna do szybkich interwencji i dobrze nadaje się do zastosowań w ograniczonej przestrzeni, takich jak morskie akumulatory litowe.

Bezpieczeństwo i wymagania

Rośnie wykorzystanie akumulatorów litowych do zastosowań morskich, ale bezpieczeństwo musi być najwyższym priorytetem, aby zapewnić właściwy projekt i instalację. Baterie litowe są podatne na ryzyko ucieczki ciepła i pożaru, jeśli nie są właściwie obsługiwane, szczególnie w trudnych warunkach morskich, w których występuje słona woda i wysoka wilgotność. Aby rozwiać te obawy, ustanowiono normy i przepisy ISO. Jedną z tych norm jest ISO/TS 23625, która zawiera wytyczne dotyczące wyboru i instalacji baterii litowych w zastosowaniach morskich. Niniejsza norma określa wymagania dotyczące projektowania, instalacji, konserwacji i monitorowania akumulatora, aby zapewnić jego trwałość i bezpieczną pracę. Ponadto norma ISO 19848-1 zawiera wytyczne dotyczące testowania i wydajności akumulatorów, w tym akumulatorów litowych, w zastosowaniach morskich.

ISO 26262 odgrywa również znaczącą rolę w bezpieczeństwie funkcjonalnym systemów elektrycznych i elektronicznych na statkach morskich, a także innych pojazdach. Norma ta wymaga, aby system zarządzania akumulatorem (BMS) był zaprojektowany tak, aby oprócz spełnienia wymogów bezpieczeństwa zapewniał operatorowi wizualne lub dźwiękowe ostrzeżenia o niskim poziomie naładowania akumulatora. Chociaż przestrzeganie norm ISO jest dobrowolne, przestrzeganie tych wytycznych sprzyja bezpieczeństwu, wydajności i trwałości systemów akumulatorowych.

Streszczenie

Akumulatory litowe szybko zyskują popularność jako preferowane rozwiązanie w zakresie magazynowania energii w zastosowaniach morskich ze względu na ich wysoką gęstość energii i wydłużoną żywotność w wymagających warunkach. Akumulatory te są wszechstronne i można je wykorzystywać do szeregu zastosowań morskich, od zasilania łodzi elektrycznych po zapewnienie zasilania awaryjnego systemów nawigacyjnych. Co więcej, ciągły rozwój nowych systemów akumulatorów poszerza zakres możliwych zastosowań, włączając eksplorację głębin morskich i inne wymagające środowiska. Oczekuje się, że zastosowanie akumulatorów litowych w przemyśle morskim zmniejszy emisję gazów cieplarnianych i zrewolucjonizuje logistykę i transport.