Napredek v tehnologiji baterije za sisteme za shranjevanje morske energije

Predgovor

Ko se svet preusmeri v bolj zelene energetske rešitve, so litijeve baterije pridobile večjo pozornost. Medtem ko so električna vozila že več kot desetletje v središču pozornosti, je bil potencial sistemov za shranjevanje električne energije v morskih nastavitvah spregledan. Vendar pa se je pojavilo raziskave, ki so se osredotočale na optimizacijo uporabe litijevih baterij za shranjevanje in polnjenje protokolov za različne aplikacije za čolne. Litij-ionski fosfatni baterije globokega cikla v tem primeru so še posebej privlačne zaradi visoke gostote energije, dobre kemične stabilnosti in dolgotrajne življenjske dobe v strogih zahtevah morskih pogonskih sistemov

Ko namestitev pomnilniških litijevih baterij pridobiva na zagonu, tako tudi izvajanje predpisov za zagotovitev varnosti. ISO/TS 23625 je eden takšnih predpisov, ki se osredotoča na izbiro baterije, namestitev in varnost. Ključnega pomena je opozoriti, da je varnost najpomembnejša, ko gre za uporabo litijevih baterij, zlasti glede nevarnosti požara.

Sistemi za shranjevanje morske energije

Sistemi za shranjevanje morske energije postajajo vse bolj priljubljena rešitev v morski industriji, saj se svet premakne v bolj trajnostno in okolju prijazno prihodnost. Kot že ime pove, so ti sistemi zasnovani tako, da shranijo energijo v morskem okolju in jih je mogoče uporabiti za različne namene, od poganjanja ladij in čolnov do zagotavljanja rezervne moči v nujnih primerih.

Najpogostejša vrsta sistema za shranjevanje morske energije je litij-ionska baterija zaradi njegove visoko energijske gostote, zanesljivosti in varnosti. Litij-ionske baterije so lahko tudi prilagojene tako, da ustrezajo posebnim zahtevam moči različnih morskih aplikacij.

Ena ključnih prednosti sistemov za shranjevanje morske energije je njihova sposobnost nadomeščanja dizelskih generatorjev. Z uporabo litij-ionskih baterij lahko ti sistemi ponujajo zanesljiv in trajnostni vir energije za različne aplikacije. To vključuje pomožno moč, razsvetljavo in druge električne potrebe na krovu ladje ali plovila. Poleg teh aplikacij se lahko sistemi za shranjevanje morske energije uporabljajo tudi za napajanje električnih pogonskih sistemov, zaradi česar so sposobna izvedljiva alternativa običajnim dizelskim motorjem. Posebej so primerni za manjše plovila, ki delujejo na razmeroma omejenem območju.

Na splošno so sistemi za shranjevanje morske energije ključni sestavni del prehoda na bolj trajnostno in okolju prijazno prihodnost v morski industriji.

Prednosti litijevih baterij

Ena najbolj očitnih prednosti uporabe litijevih baterij v primerjavi z dizelskim generatorjem je pomanjkanje izpustov strupenih in toplogrednih plinov. Če se baterije napolnijo z uporabo čistih virov, kot so sončne panele ali vetrne turbine, bi lahko predstavljalo 100 -odstotno čisto energijo. Prav tako so manj dragi v smislu vzdrževanja z manj sestavnimi deli. Proizvajajo veliko manj hrupa, zaradi česar so idealni za priključne situacije v bližini stanovanjskih ali naseljenih območij.

Litijeve baterije shranjevanja niso edina vrsta baterij, ki jih je mogoče uporabiti. Pravzaprav lahko morske baterijske sisteme razdelimo na primarne baterije (ki jih ni mogoče napolniti) in sekundarne baterije (ki jih je mogoče neprekinjeno napolniti). Slednje je v dolgoročni uporabi bolj ekonomsko koristno, tudi če upoštevamo degradacijo zmogljivosti. Sprva so bile uporabljene baterije s svinčeno kislino, litijeve baterije pa veljajo za na novo nastajajoče baterije. Vendar pa so raziskave pokazale, da zagotavljajo večjo energijsko gostoto in dolgotrajno življenje, kar pomeni, da so bolj primerne za uporabo na daljšem dosegu ter potrebe po visoki obremenitvi in visoki hitrosti.

Ne glede na te prednosti raziskovalci niso pokazali nobenih znakov samozadovoljstva. Skozi leta so se številni modeli in študije osredotočili na izboljšanje zmogljivosti litijevih baterij za izboljšanje njihove morske uporabe. To vključuje nove kemijske mešanice za elektrode in spremenjene elektrolite, da bi se varovali pred požari in toplotnim bekanjem.

Izbira litijeve baterije

Pri izbiri pomnilniških litijevih baterij je treba upoštevati več značilnosti za litijev sistem za pomnilnik pomnilnika. Zmogljivost je ključna specifikacija, ki jo je treba upoštevati pri izbiri ABATTERY za shranjevanje morske energije. Določa, koliko energije lahko shrani, in pozneje, količino dela, ki ga je mogoče izdelati, preden ga napolnite. To je temeljni oblikovalski parameter v pogonskih aplikacijah, kjer zmogljivost narekuje kilometrino ali razdaljo, ki jo lahko prehodi čoln. V morskem kontekstu, kjer je prostor pogosto omejen, je pomembno najti baterijo z visoko energijsko gostoto. Baterije z večjo energijo so bolj kompaktne in lahke, kar je še posebej pomembno na čolnih, kjer sta prostor in teža v premiji.

Ocene napetosti in toka so tudi pomembne specifikacije, ki jih je treba upoštevati pri izbiri pomnilniških litijevih baterij za sisteme za shranjevanje morske energije. Te specifikacije določajo, kako hitro lahko baterija napolni in odvaja, kar je pomembno za aplikacije, kjer se lahko potrebe po energiji hitro razlikujejo.

Pomembno je izbrati baterijo, ki je zasnovana posebej za morsko uporabo. Morska okolja so ostra, z izpostavljenostjo slani vodi, vlagi in ekstremnih temperaturah. Litijeve baterije, ki so zasnovane za morsko uporabo, bodo običajno značilne za hidroizolacijo in korozijsko odpornost, pa tudi druge lastnosti, kot sta vibracijska odpornost in udarna odpornost, da se zagotovi zanesljive zmogljivosti v zahtevnih pogojih.

Ključna je tudi požarna varnost. V morskih aplikacijah je omejena količina prostora za shranjevanje baterij in kakršno koli požarno širjenje lahko privede do strupenih izpustov in drage škode. Za omejitev širjenja je mogoče sprejeti ukrepe namestitve. Roypow, kitajsko podjetje za proizvodnjo litij-ionskih baterij, je en primer, kjer so vgrajeni mikro pripomočki nameščeni v okvir baterije. Ti aparati se aktivirajo bodisi z električnim signalom bodisi s kurjenjem toplotne črte. To bo aktiviralo aerosolni generator, ki kemično razgradi hladilno tekočino z redoksno reakcijo in ga razširi, da bo ogenj hitro ugasnil, preden se razširi. Ta metoda je idealna za hitre intervencije, ki je zelo primerna za tesne vesoljske aplikacije, kot so litijeve baterije po morju.

Varnost in zahteve

Uporaba shranjevalnih litijevih baterij za morske aplikacije narašča, vendar mora biti varnost glavna prednostna naloga, da se zagotovi pravilno zasnovo in namestitev. Litijeve baterije so ranljive za nevarnosti toplotnega bega in požara, če jih ne ravnate pravilno, zlasti v ostrim morskemu okolju z izpostavljenostjo slani vodi in visoko vlažnostjo. Za reševanje teh pomislekov so bili vzpostavljeni standardi in predpisi ISO. Eden od teh standardov je ISO/TS 23625, ki ponuja smernice za izbiro in namestitev litijevih baterij v morskih aplikacijah. Ta standard določa zahteve za oblikovanje baterije, namestitev, vzdrževanje in spremljanje, da se zagotovi trajnost baterije in varno delovanje baterije. Poleg tega ISO 19848-1 ponuja smernice o testiranju in zmogljivosti baterij, vključno s shranjevalnimi litijevimi baterijami, v morskih aplikacijah.

ISO 26262 ima tudi pomembno vlogo pri funkcionalni varnosti električnih in elektronskih sistemov znotraj morskih žil, pa tudi drugih vozil. Ta standardni nalaga, da mora biti sistem za upravljanje baterij (BMS) zasnovan tako, da operaterju zagotavlja vizualna ali slišna opozorila, ko je baterija med drugimi varnostnimi zahtevami nizka. Medtem ko je spoštovanje standardov ISO prostovoljno, skladnost s temi smernicami spodbuja varnost, učinkovitost in dolgo življenjsko dobo baterijskih sistemov.

Povzetek

Litijeve baterije shranjevanja se hitro pojavljajo kot prednostna rešitev za shranjevanje energije za morske aplikacije zaradi njihove visoke gostote energije in podaljšane življenjske dobe v zahtevnih pogojih. Te baterije so vsestranske in se lahko uporabljajo za vrsto morskih aplikacij, od napajanja električnih čolnov do zagotavljanja rezervne napajanja za navigacijske sisteme. Neprekinjeni razvoj novih baterijskih sistemov širi obseg možnih aplikacij, da vključujejo raziskovanje globokega morna druga zahtevna okolja. Pričakuje se, da bo sprejemanje skladiščnih litijevih baterij v morski industriji zmanjšanje emisij toplogrednih plinov in revolucionarno logistiko in prevoz.