Достижения в области аккумуляторных технологий для морских систем хранения энергии

Предисловие

По мере того, как мир переходит к более экологичным энергетическим решениям, литиевые батареи привлекают все большее внимание. Хотя электромобили находятся в центре внимания уже более десяти лет, потенциал систем хранения электроэнергии в морских условиях остается без внимания. Тем не менее, наблюдается всплеск исследований, направленных на оптимизацию использования литиевых аккумуляторных батарей и протоколов зарядки для различных применений на судах. Литий-ионно-фосфатные аккумуляторы глубокого цикла в данном случае особенно привлекательны благодаря высокой плотности энергии, хорошей химической стабильности и длительному сроку службы в условиях жестких требований морских двигательных установок.

По мере того, как установка аккумуляторных литиевых батарей набирает обороты, растет и внедрение правил, обеспечивающих безопасность. ISO/TS 23625 — один из таких нормативов, в котором основное внимание уделяется выбору, установке и безопасности аккумуляторов. Крайне важно отметить, что безопасность имеет первостепенное значение, когда речь идет об использовании литиевых батарей, особенно в отношении опасности возгорания.

Морские системы хранения энергии

Морские системы хранения энергии становятся все более популярным решением в морской отрасли, поскольку мир движется к более устойчивому и экологически чистому будущему. Как следует из названия, эти системы предназначены для хранения энергии в морских условиях и могут использоваться для различных целей: от приведения в движение кораблей и лодок до обеспечения резервного питания в случае чрезвычайной ситуации.

Наиболее распространенным типом морской системы хранения энергии является литий-ионный аккумулятор из-за его высокой плотности энергии, надежности и безопасности. Литий-ионные батареи также можно адаптировать для удовлетворения конкретных требований к мощности различных морских применений.

Одним из ключевых преимуществ морских систем хранения энергии является их способность заменять дизельные генераторы. Благодаря использованию литий-ионных аккумуляторов эти системы могут стать надежным и устойчивым источником питания для различных применений. Сюда входят вспомогательное питание, освещение и другие электрические нужды на борту корабля или судна. В дополнение к этим приложениям морские системы хранения энергии также могут использоваться для питания электрических силовых установок, что делает их жизнеспособной альтернативой обычным дизельным двигателям. Они особенно подходят для небольших судов, работающих на относительно ограниченной территории.

В целом, морские системы хранения энергии являются ключевым компонентом перехода к более устойчивому и экологически чистому будущему морской отрасли.

Преимущества литиевых аккумуляторов

Одним из наиболее очевидных преимуществ использования аккумуляторных литиевых батарей по сравнению с дизель-генератором является отсутствие выбросов токсичных и парниковых газов. Если батареи заряжаются с использованием чистых источников, таких как солнечные панели или ветряные турбины, это может составлять 100% чистую энергию. Они также менее затратны с точки зрения обслуживания и состоят из меньшего количества компонентов. Они производят гораздо меньше шума, что делает их идеальными для швартовки вблизи жилых или населенных пунктов.

Литиевые аккумуляторы — не единственный тип аккумуляторов, которые можно использовать. Фактически морские аккумуляторные системы можно разделить на первичные батареи (которые нельзя перезаряжать) и вторичные батареи (которые можно заряжать непрерывно). Последнее экономически более выгодно при долгосрочном применении, даже с учетом снижения мощности. Первоначально использовались свинцово-кислотные батареи, а литиевые аккумуляторные батареи считаются новыми. Однако исследования показали, что они обеспечивают более высокую плотность энергии и длительный срок службы, а это означает, что они лучше подходят для приложений на большие расстояния, а также для высоких нагрузок и высоких скоростей.

Несмотря на эти преимущества, исследователи не проявили никаких признаков самоуспокоенности. На протяжении многих лет многочисленные разработки и исследования были направлены на улучшение характеристик аккумуляторных литиевых батарей с целью улучшения их применения на морских судах. Сюда входят новые химические смеси для электродов и модифицированные электролиты для защиты от возгорания и тепловых выбросов.

Выбор литиевой батареи

При выборе литиевых аккумуляторных батарей для морской системы хранения литиевых батарей следует учитывать множество характеристик. Емкость является важнейшей характеристикой, которую следует учитывать при выборе батареи для хранения морской энергии. Он определяет, сколько энергии он может хранить, а затем и объем работы, который может быть произведен перед его подзарядкой. Это фундаментальный параметр конструкции в силовых установках, где мощность определяет пробег или расстояние, которое может преодолеть лодка. В морских условиях, где пространство часто ограничено, важно найти батарею с высокой плотностью энергии. Аккумуляторы с более высокой плотностью энергии более компактны и легки, что особенно важно для лодок, где пространство и вес имеют большое значение.

Номинальные напряжения и силы тока также являются важными характеристиками, которые следует учитывать при выборе литиевых аккумуляторов для морских систем хранения энергии. Эти характеристики определяют, насколько быстро аккумулятор может заряжаться и разряжаться, что важно для приложений, где требования к мощности могут быстро меняться.

Важно выбрать батарею, предназначенную специально для морского использования. Морская среда сурова и подвержена воздействию соленой воды, влажности и экстремальных температур. Литиевые аккумуляторные батареи, предназначенные для морского использования, обычно обладают водонепроницаемостью и устойчивостью к коррозии, а также другими характеристиками, такими как устойчивость к вибрации и ударам, чтобы обеспечить надежную работу в сложных условиях.

Пожарная безопасность также имеет решающее значение. В морских приложениях пространство для хранения аккумуляторов ограничено, и любое распространение огня может привести к выбросам токсичных паров и дорогостоящему ущербу. Для ограничения распространения могут быть приняты меры по установке. RoyPow, китайская компания по производству литий-ионных аккумуляторов, является одним из примеров размещения встроенных микроогнетушителей в корпусе аккумуляторной батареи. Эти огнетушители активируются либо электрическим сигналом, либо сжиганием тепловой линии. Это активирует генератор аэрозоля, который химически разлагает охлаждающую жидкость посредством окислительно-восстановительной реакции и распространяет ее, чтобы быстро потушить огонь до того, как он распространится. Этот метод идеален для быстрого вмешательства и хорошо подходит для применений в ограниченном пространстве, таких как морские литиевые аккумуляторы.

Безопасность и требования

Использование литиевых аккумуляторных батарей для морского применения растет, но безопасность должна быть главным приоритетом для обеспечения правильного проектирования и установки. Литиевые батареи уязвимы к термическому разгону и опасности возгорания при неправильном обращении, особенно в суровых морских условиях с воздействием соленой воды и высокой влажности. Для решения этих проблем были созданы стандарты и правила ISO. Одним из этих стандартов является ISO/TS 23625, который содержит рекомендации по выбору и установке литиевых батарей в морских системах. Этот стандарт определяет требования к конструкции, установке, техническому обслуживанию и мониторингу аккумуляторов, обеспечивающие долговечность и безопасную эксплуатацию аккумуляторов. Кроме того, стандарт ISO 19848-1 содержит рекомендации по испытаниям и характеристикам аккумуляторов, включая литиевые аккумуляторные батареи, для морского применения.

ISO 26262 также играет важную роль в функциональной безопасности электрических и электронных систем морских судов, а также других транспортных средств. Этот стандарт требует, чтобы система управления батареями (BMS) была спроектирована так, чтобы, помимо других требований безопасности, обеспечивать визуальные или звуковые предупреждения оператору о низком заряде батареи. Хотя соблюдение стандартов ISO является добровольным, соблюдение этих рекомендаций способствует безопасности, эффективности и долговечности аккумуляторных систем.

Краткое содержание

Литиевые аккумуляторные батареи быстро становятся предпочтительным решением для хранения энергии в морских целях благодаря их высокой плотности энергии и увеличенному сроку службы в сложных условиях. Эти батареи универсальны и могут использоваться для широкого спектра морских применений: от питания электрических лодок до резервного питания навигационных систем. Кроме того, постоянная разработка новых аккумуляторных систем расширяет диапазон возможных применений, включая глубоководные исследования и другие сложные условия. Ожидается, что внедрение литиевых аккумуляторных батарей в морскую отрасль приведет к сокращению выбросов парниковых газов и произведет революцию в логистике и транспортировке.