Progrese în tehnologia bateriilor pentru sistemele maritime de stocare a energiei

Prefaţă

Pe măsură ce lumea se îndreaptă către soluții energetice mai ecologice, bateriile cu litiu au câștigat o atenție sporită. În timp ce vehiculele electrice au fost în centrul atenției de peste un deceniu, potențialul sistemelor de stocare a energiei electrice în mediile marine a fost trecut cu vederea. Cu toate acestea, a existat o creștere a cercetărilor care se concentrează pe optimizarea utilizării bateriilor cu litiu de stocare și a protocoalelor de încărcare pentru diferite aplicații pentru bărci. Bateriile cu ciclu profund cu fosfat litiu-ion în acest caz sunt deosebit de atractive datorită densităților mari de energie, stabilității chimice bune și duratei de viață prelungite în condițiile stricte ale sistemelor de propulsie marine.

Pe măsură ce instalarea bateriilor de stocare cu litiu câștigă avânt, la fel crește și implementarea reglementărilor pentru asigurarea siguranței. ISO/TS 23625 este una dintre aceste reglementări care se concentrează pe selecția, instalarea și siguranța bateriilor. Este esențial să rețineți că siguranța este primordială atunci când vine vorba de utilizarea bateriilor cu litiu, în special în ceea ce privește pericolele de incendiu.

Sisteme de stocare a energiei marine

Sistemele de stocare a energiei marine devin o soluție din ce în ce mai populară în industria navală, pe măsură ce lumea se îndreaptă către un viitor mai durabil și mai ecologic. După cum sugerează și numele, aceste sisteme sunt concepute pentru a stoca energie într-un cadru marin și pot fi utilizate pentru o varietate de scopuri, de la propulsarea navelor și ambarcațiunilor până la furnizarea de energie de rezervă în caz de urgență.

Cel mai comun tip de sistem de stocare a energiei marine este o baterie litiu-ion, datorită densității sale mari de energie, fiabilității și siguranței. Bateriile litiu-ion pot fi, de asemenea, adaptate pentru a satisface cerințele specifice de putere ale diferitelor aplicații marine.

Unul dintre avantajele cheie ale sistemelor de stocare a energiei marine este capacitatea lor de a înlocui generatoarele diesel. Prin utilizarea bateriilor litiu-ion, aceste sisteme pot oferi o sursă de energie fiabilă și durabilă pentru o varietate de aplicații. Aceasta include puterea auxiliară, iluminatul și alte nevoi electrice la bordul unei nave sau nave. Pe lângă aceste aplicații, sistemele de stocare a energiei marine pot fi folosite și pentru a alimenta sistemele de propulsie electrică, făcându-le o alternativă viabilă la motoarele diesel convenționale. Acestea sunt potrivite în special pentru navele mai mici care operează într-o zonă relativ limitată.

În general, sistemele de stocare a energiei marine sunt o componentă cheie a tranziției către un viitor mai durabil și mai ecologic în industria marină.

Avantajele bateriilor cu litiu

Unul dintre cele mai evidente avantaje ale utilizării bateriilor de stocare cu litiu în comparație cu generatorul diesel este lipsa emisiilor de toxice și de gaze cu efect de seră. Dacă bateriile sunt încărcate folosind surse curate precum panouri solare sau turbine eoliene, aceasta ar putea constitui o energie 100% curată. De asemenea, sunt mai puțin costisitoare în ceea ce privește întreținerea, cu mai puține componente. Produc mult mai puțin zgomot, făcându-le ideale pentru situații de andocare în apropierea zonelor rezidențiale sau populate.

Depozitare Bateriile cu litiu nu sunt singurele tipuri de baterii care pot fi folosite. De fapt, sistemele de baterii marine pot fi împărțite în baterii primare (care nu pot fi reîncărcate) și baterii secundare (care pot fi reîncărcate continuu). Acesta din urmă este mai benefic din punct de vedere economic într-o aplicație pe termen lung, chiar și atunci când se ia în considerare degradarea capacității. Bateriile plumb-acid au fost utilizate inițial, iar bateriile de stocare cu litiu sunt considerate baterii noi în curs de dezvoltare. Cu toate acestea, cercetările au arătat că oferă densități mai mari de energie și viață prelungită, ceea ce înseamnă că sunt mai potrivite pentru aplicații cu rază lungă de acțiune și solicitări de sarcină mare și viteză mare.

Indiferent de aceste avantaje, cercetătorii nu au dat semne de mulțumire. De-a lungul anilor, numeroase proiecte și studii s-au concentrat pe îmbunătățirea performanței bateriilor cu litiu de stocare pentru a îmbunătăți aplicația lor marine. Aceasta include noi amestecuri chimice pentru electrozi și electroliți modificați pentru a se proteja împotriva incendiilor și a evadărilor termice.

Selectarea bateriei cu litiu

Există mai multe caracteristici de luat în considerare atunci când alegeți bateriile cu litiu de stocare pentru un sistem de baterii cu litiu de stocare marine. Capacitatea este o specificație critică de luat în considerare atunci când alegeți acumulatorul pentru stocarea energiei marine. Acesta determină câtă energie poate stoca și, ulterior, cantitatea de muncă care poate fi produsă înainte de a o reîncărca. Acesta este un parametru de proiectare fundamental în aplicațiile de propulsie în care capacitatea dictează kilometrajul sau distanța pe care o poate parcurge barca. Într-un context marin, în care spațiul este adesea limitat, este important să găsiți o baterie cu o densitate mare de energie. Bateriile cu densitate de energie mai mare sunt mai compacte și mai ușoare, ceea ce este deosebit de important pentru ambarcațiunile în care spațiul și greutatea sunt reduse.

Tensiunea și curentul nominal sunt, de asemenea, specificații importante de luat în considerare atunci când alegeți bateriile de stocare cu litiu pentru sistemele de stocare a energiei marine. Aceste specificații determină cât de repede se poate încărca și descărca bateria, ceea ce este important pentru aplicațiile în care cerințele de energie pot varia rapid.

Este important să alegeți o baterie care este concepută special pentru uz maritim. Mediile marine sunt dure, cu expunere la apă sărată, umiditate și temperaturi extreme. Bateriile cu litiu de stocare care sunt proiectate pentru uz maritim vor avea de obicei impermeabilizare și rezistență la coroziune, precum și alte caracteristici, cum ar fi rezistența la vibrații și rezistența la șocuri, pentru a asigura performanță fiabilă în condiții dificile.

Siguranța la incendiu este de asemenea esențială. În aplicațiile marine, există o cantitate limitată de spațiu pentru depozitarea bateriilor și orice răspândire a incendiului poate duce la degajări de vapori toxici și daune costisitoare. Se pot lua măsuri de instalare pentru a limita răspândirea. RoyPow, o companie chineză producătoare de baterii litiu-ion, este un exemplu în care micro stingătoarele încorporate sunt plasate în cadrul pachetului de baterii. Aceste stingătoare sunt activate fie printr-un semnal electric, fie prin arderea liniei termice. Acest lucru va activa un generator de aerosoli care descompune chimic lichidul de răcire printr-o reacție redox și îl răspândește pentru a stinge rapid focul înainte ca acesta să se răspândească. Această metodă este ideală pentru intervenții rapide, potrivită pentru aplicații în spațiu îngust, cum ar fi bateriile cu litiu de stocare marine.

Siguranță și cerințe

Utilizarea bateriilor cu litiu de stocare pentru aplicații marine este în creștere, dar siguranța trebuie să fie o prioritate de top pentru a asigura proiectarea și instalarea corespunzătoare. Bateriile cu litiu sunt vulnerabile la evadarea termică și pericolele de incendiu dacă nu sunt manipulate corect, în special în mediul marin aspru, cu expunere la apă sărată și umiditate ridicată. Pentru a răspunde acestor preocupări, au fost stabilite standarde și reglementări ISO. Unul dintre aceste standarde este ISO/TS 23625, care oferă linii directoare pentru selectarea și instalarea bateriilor cu litiu în aplicațiile marine. Acest standard specifică cerințele de proiectare, instalare, întreținere și monitorizare a bateriei pentru a asigura durabilitatea și funcționarea în siguranță a bateriei. În plus, ISO 19848-1 oferă îndrumări cu privire la testarea și performanța bateriilor, inclusiv a bateriilor cu litiu de stocare, în aplicații marine.

ISO 26262 joacă, de asemenea, un rol semnificativ în siguranța funcțională a sistemelor electrice și electronice din cadrul navelor marine, precum și al altor vehicule. Acest standard impune ca sistemul de management al bateriei (BMS) să fie proiectat pentru a furniza avertismente vizuale sau sonore operatorului atunci când bateria este descărcată, printre alte cerințe de siguranță. Deși respectarea standardelor ISO este voluntară, respectarea acestor linii directoare promovează siguranța, eficiența și longevitatea sistemelor de baterii.

Rezumat

Bateriile cu litiu de stocare apar rapid ca soluție preferată de stocare a energiei pentru aplicațiile marine datorită densității lor mari de energie și duratei de viață extinse în condiții solicitante. Aceste baterii sunt versatile și pot fi utilizate pentru o gamă largă de aplicații marine, de la alimentarea bărcilor electrice până la furnizarea de energie de rezervă pentru sistemele de navigație. alte medii provocatoare. Adoptarea bateriilor cu litiu de stocare în industria navală este de așteptat să reducă emisiile de gaze cu efect de seră și să revoluționeze logistica și transportul.