Postępy w technologii akumulatorów dla morskich systemów magazynowania energii

Przedmowa

Gdy świat przesuwa się w kierunku zielonych roztworów energetycznych, akumulatory litowe zyskały większą uwagę. Podczas gdy pojazdy elektryczne są w centrum uwagi od ponad dekady, potencjał systemów magazynowania energii elektrycznej w ustawieniach morskich został pomijany. Jednak nastąpił wzrost badań koncentrujących się na optymalizacji protokołów związanych z wykorzystaniem akumulatorów litowych i ładowania dla różnych zastosowań łodzi. W tym przypadku akumulatory cyklu głębokiego cyklu litowo-jonowego są szczególnie atrakcyjne ze względu na ich gęstość energii, dobrą stabilność chemiczną i długotrwały żywotność cyklu w ramach surowych wymagań morskich układów napędowych

W miarę jak instalacja magazynowania baterii litowych nabiera tempa, podobnie jak wdrażanie przepisów w celu zapewnienia bezpieczeństwa. ISO/TS 23625 to jedna z takich regulacji, która koncentruje się na wyborze baterii, instalacji i bezpieczeństwie. Ważne jest, aby zauważyć, że bezpieczeństwo jest najważniejsze, jeśli chodzi o stosowanie baterii litowych, szczególnie w odniesieniu do zagrożeń pożarowych.

Systemy magazynowania energii morskiej

Systemy magazynowania energii morskiej stają się coraz bardziej popularnym rozwiązaniem w branży morskiej, ponieważ świat zmierza w kierunku bardziej zrównoważonej i przyjaznej dla środowiska przyszłości. Jak sama nazwa wskazuje, systemy te są zaprojektowane do przechowywania energii w warunkach morskich i mogą być używane do różnych celów, od napędu statków i łodzi po dostarczanie mocy tworzenia kopii zapasowych w nagłych wypadkach.

Najczęstszym rodzajem systemu magazynowania energii morskiej jest akumulator litowo-jonowy, ze względu na wysoką gęstość energii, niezawodność i bezpieczeństwo. Akumulatory litowo-jonowe można również dostosować, aby spełnić określone wymagania mocy różnych zastosowań morskich.

Jedną z kluczowych zalet morskich systemów magazynowania energii jest ich zdolność do wymiany generatorów diesla. Wykorzystując akumulatory litowo-jonowe, systemy te mogą oferować niezawodne i zrównoważone źródło zasilania dla różnych zastosowań. Obejmuje to moc pomocniczą, oświetlenie i inne potrzeby elektryczne na pokładzie statku lub statku. Oprócz tych zastosowań morskie systemy magazynowania energii mogą być również używane do zasilania elektrycznych systemów napędowych, co czyni je realną alternatywą dla konwencjonalnych silników Diesla. Są one szczególnie odpowiednie dla mniejszych naczyń działających w stosunkowo ograniczonym obszarze.

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

Zalety baterii litowych

Jedną z najbardziej widocznych zalet korzystania z akumulatorów litowych w porównaniu z generatorem oleju napędowym jest brak emisji toksycznych i gazów cieplarnianych. Jeśli akumulatory są naładowane przy użyciu czystych źródeł, takich jak panele słoneczne lub turbiny wiatrowe, może to stanowić 100% czystą energię. Są również mniej kosztowne pod względem konserwacji z mniejszą liczbą komponentów. Wytwarzają znacznie mniej hałasu, co czyni je idealnymi do dokowania w pobliżu obszarów mieszkalnych lub zaludnionych.

Akumulatory litowe nie są jedynym rodzajem baterii, których można użyć. W rzeczywistości morskie systemy akumulatorów można podzielić na baterie pierwotne (których nie można naładować) i akumulatory wtórne (które można ładować w sposób ciągły). Ten ostatni jest bardziej korzystny ekonomicznie w długoterminowym zastosowaniu, nawet przy rozważaniu degradacji wydajności. Początkowo stosowano akumulatory ołowiowe, a akumulatory litowe są uważane za nowo powstałe akumulatory. Jednak badania wykazały, że zapewniają one wyższą gęstość energii i długotrwałe życie, co oznacza, że lepiej nadają się do zastosowań dalekiego zasięgu oraz wysokiego obciążenia i wymagań szybkich.

Niezależnie od tych zalet naukowcy nie wykazali żadnych oznak samozadowolenia. Z biegiem lat wiele projektów i badań koncentrowało się na poprawie wydajności akumulatorów litowych w celu poprawy ich zastosowania morskiego. Obejmuje to nowe mieszanki chemiczne dla elektrod i zmodyfikowane elektrolity w celu ochrony przed pożarami i ucieczkami termicznymi.

Wybór baterii litowej

Przy wyborze akumulatorów litowych do przechowywania należy wziąć pod uwagę wiele cech do magazynowego systemu akumulatorowego. Pojemność jest kluczową specyfikacją, którą należy wziąć pod uwagę przy wyborze abatyry do magazynowania energii morskiej. Określa, ile energii może przechowywać, a następnie, ilość pracy, którą można wyprodukować przed jej ładowaniem. Jest to podstawowy parametr projektowy w zastosowaniach napędowych, w których pojemność dyktuje przebieg lub odległość, którą łódź może podróżować. W kontekście morskim, w którym przestrzeń jest często ograniczona, ważne jest, aby znaleźć baterię o wysokiej gęstości energii. Akumulatory wyższych gęstości energii są bardziej kompaktowe i lekkie, co jest szczególnie ważne na łodziach, w których przestrzeń i waga są najwyższej jakości.

Ważne specyfikacje, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze przy magazynie litowych akumulatorów napięcia i prądu prądowego. Te specyfikacje określają, w jaki sposób akumulator może ładować i rozładować, co jest ważne dla aplikacji, w których zapotrzebowanie na energię mogą się szybko zmieniać.

Ważne jest, aby wybrać baterię zaprojektowaną specjalnie do użytku morskiego. Środowiska morskie są surowe, z ekspozycją na słoną wodę, wilgotność i ekstremalne temperatury. Baterie litowe, które są zaprojektowane do użytku morskiego, zazwyczaj mają wodoodporność i odporność na korozję, a także inne cechy, takie jak odporność na wibracje i odporność na wstrząs, aby zapewnić niezawodną wydajność w trudnych warunkach.

Bezpieczeństwo pożarowe jest również kluczowe. W aplikacjach morskich istnieje ograniczona ilość miejsca do przechowywania akumulatorów, a wszelkie spready pożarowe może prowadzić do toksycznych zwolnień oparowych i kosztownych szkód. Można podjąć środki instalacyjne w celu ograniczenia rozprzestrzeniania się. Roypow, chińska firma produkująca baterię litowo-jonową, jest jednym z przykładów, w którym wbudowane mikro gaśnice są umieszczane w ramce baterii. Te gaśnice są aktywowane przez sygnał elektryczny lub przez spalanie linii termicznej. To aktywuje generator aerozolu, który chemicznie rozkłada chłodziwo poprzez reakcję redoks i rozprzestrzenia go, aby szybko gasić ogień, zanim się rozprzestrzeni. Ta metoda jest idealna do szybkich interwencji, dobrze nadającej się do ciasnych zastosowań przestrzennych, takich jak akumulatory litowe morskie.

Bezpieczeństwo i wymagania

Zastosowanie akumulatorów litowych do zastosowań morskich rośnie, ale bezpieczeństwo musi być najwyższym priorytetem w celu zapewnienia prawidłowego projektowania i instalacji. Akumulatory litowe są podatne na uciekinierowe i pożarowe zagrożenia, jeśli nie są prawidłowo obsługiwane, szczególnie w trudnym środowisku morskim z ekspozycją na słoną wodę i wysoką wilgotność. Aby rozwiązać te obawy, ustalono standardy i przepisy ISO. Jednym z tych standardów jest ISO/TS 23625, który zawiera wytyczne dotyczące wyboru i instalowania akumulatorów litowych w zastosowaniach morskich. Ten standard określa wymagania dotyczące projektowania, instalacji, konserwacji i monitorowania akumulatora, aby zapewnić trwałość i bezpieczne działanie akumulatora. Ponadto ISO 19848-1 zapewnia wskazówki dotyczące testowania i wydajności akumulatorów, w tym akumulatorów litowych, w zastosowaniach morskich.

ISO 26262 odgrywa również znaczącą rolę w bezpieczeństwie funkcjonalnym układów elektrycznych i elektronicznych w naczyniach morskich, a także innych pojazdach. Niniejszy standard nakazuje, aby system zarządzania akumulatorami (BMS) był zaprojektowany w celu zapewnienia operatora wizualnego lub słyszalnego ostrzeżenia, gdy akumulator jest mało zasilania, między innymi wymagań bezpieczeństwa. Podczas gdy przestrzeganie standardów ISO jest dobrowolne, zgodność z tymi wytycznymi sprzyja bezpieczeństwu, wydajności i długowieczności systemów akumulatorów.

Streszczenie

Baterie do magazynowania litowo szybko pojawiają się jako preferowane rozwiązanie magazynowania energii do zastosowań morskich ze względu na ich wysoką gęstość energii i przedłużoną żywotność w wymagających warunkach. Akumulatory te są wszechstronne i mogą być używane do szeregu zastosowań morskich, od zasilania łodzi elektrycznych po dostarczanie mocy tworzenia kopii zapasowych dla systemów nawigacyjnych. Furthermore, ciągły rozwój nowych systemów akumulatorów rozszerza zakres możliwych zastosowań, aby obejmować eksplorację i eksplorację głębin i inne trudne środowiska. Oczekuje się, że przyjęcie akumulatorów litowych w przemyśle morskim zmniejszy emisję gazów cieplarnianych i zrewolucjonizowanie logistyki i transportu.