ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีแบตเตอรี่สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานทางทะเล

คำนำ

เมื่อโลกเปลี่ยนไปสู่การแก้ปัญหาพลังงานสีเขียวแบตเตอรี่ลิเธียมได้รับความสนใจเพิ่มขึ้น ในขณะที่ยานพาหนะไฟฟ้าอยู่ในสปอตไลท์มานานกว่าทศวรรษศักยภาพของระบบจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าในการตั้งค่าทางทะเลได้ถูกมองข้าม อย่างไรก็ตามมีการวิจัยที่มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมแบตเตอรี่และโปรโตคอลการชาร์จสำหรับการใช้เรือที่แตกต่างกัน แบตเตอรี่ Lithium-ion ฟอสเฟตลึกในกรณีนี้มีความน่าสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานสูงความเสถียรทางเคมีที่ดีและอายุการใช้งานรอบเป็นเวลานานภายใต้ความต้องการที่เข้มงวดของระบบขับเคลื่อนทางทะเล

เนื่องจากการติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมจัดเก็บข้อมูลจะได้รับแรงผลักดันดังนั้นการดำเนินการตามกฎระเบียบเพื่อความปลอดภัยเช่นกัน ISO/TS 23625 เป็นกฎระเบียบดังกล่าวที่มุ่งเน้นไปที่การเลือกแบตเตอรี่การติดตั้งและความปลอดภัย เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญยิ่งเมื่อพูดถึงการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับอันตรายจากไฟไหม้

ระบบจัดเก็บพลังงานทางทะเล

ระบบจัดเก็บพลังงานทางทะเลกำลังกลายเป็นโซลูชั่นที่ได้รับความนิยมมากขึ้นในอุตสาหกรรมทางทะเลเนื่องจากโลกก้าวไปสู่อนาคตที่ยั่งยืนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ตามชื่อที่แนะนำระบบเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อเก็บพลังงานในการตั้งค่าทางทะเลและสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลายตั้งแต่เรือขับเคลื่อนและเรือไปจนถึงการให้พลังงานสำรองในกรณีฉุกเฉิน

ระบบการจัดเก็บพลังงานทางทะเลที่พบมากที่สุดคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานสูงความน่าเชื่อถือและความปลอดภัย แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังสามารถปรับให้เหมาะกับความต้องการพลังงานเฉพาะของแอพพลิเคชั่นทางทะเลที่แตกต่างกัน

หนึ่งในประโยชน์ที่สำคัญของระบบจัดเก็บพลังงานทางทะเลคือความสามารถในการเปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล ด้วยการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนระบบเหล่านี้สามารถนำเสนอแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้และยั่งยืนสำหรับแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึงพลังงานเสริมแสงและความต้องการไฟฟ้าอื่น ๆ บนเรือหรือเรือ นอกเหนือจากการใช้งานเหล่านี้ระบบจัดเก็บพลังงานทางทะเลยังสามารถใช้ในการใช้พลังงานระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าทำให้เป็นทางเลือกที่ทำงานได้สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลทั่วไป พวกเขาเหมาะอย่างยิ่งสำหรับเรือขนาดเล็กที่ทำงานในพื้นที่ที่ค่อนข้าง จำกัด

โดยรวมแล้วระบบจัดเก็บพลังงานทางทะเลเป็นองค์ประกอบสำคัญของการเปลี่ยนไปสู่อนาคตที่ยั่งยืนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นในอุตสาหกรรมทางทะเล

ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียม

หนึ่งในข้อได้เปรียบที่เห็นได้ชัดที่สุดของการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมที่เก็บของเมื่อเทียบกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลคือการขาดการปล่อยก๊าซที่เป็นพิษและเรือนกระจก หากแบตเตอรี่ถูกชาร์จโดยใช้แหล่งข้อมูลที่สะอาดเช่นแผงโซลาร์เซลล์หรือกังหันลมอาจเป็นพลังงานสะอาด 100% พวกเขายังมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าในแง่ของการบำรุงรักษาที่มีส่วนประกอบน้อยลง พวกเขาสร้างเสียงรบกวนน้อยลงทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์การเชื่อมต่อใกล้กับที่อยู่อาศัยหรือพื้นที่ที่มีประชากร

แบตเตอรี่ที่เก็บลิเธียมไม่ใช่แบตเตอรี่ชนิดเดียวที่สามารถใช้งานได้ ในความเป็นจริงระบบแบตเตอรี่ทางทะเลสามารถแบ่งออกเป็นแบตเตอรี่หลัก (ซึ่งไม่สามารถชาร์จใหม่ได้) และแบตเตอรี่รอง (ซึ่งสามารถชาร์จใหม่ได้อย่างต่อเนื่อง) หลังมีประโยชน์ทางเศรษฐกิจมากขึ้นในการใช้งานระยะยาวแม้ว่าจะพิจารณาความเสื่อมโทรมของกำลังการผลิต แบตเตอรี่ตะกั่วกรดถูกนำมาใช้ในขั้นต้นและแบตเตอรี่ลิเธียมที่เก็บของจะถือว่าเป็นแบตเตอรี่ที่เพิ่งเกิดขึ้นใหม่ อย่างไรก็ตามการวิจัยแสดงให้เห็นว่าพวกเขาให้ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นและชีวิตที่ยืดเยื้อซึ่งหมายความว่าพวกเขาเหมาะสำหรับการใช้งานระยะยาวและความต้องการความเร็วสูงและความต้องการความเร็วสูง

โดยไม่คำนึงถึงข้อได้เปรียบเหล่านี้นักวิจัยไม่ได้แสดงสัญญาณของความพึงพอใจ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาการออกแบบและการศึกษาจำนวนมากได้มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมที่จัดเก็บเพื่อปรับปรุงการใช้งานทางทะเล ซึ่งรวมถึงการผสมผสานทางเคมีใหม่สำหรับอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ที่ปรับเปลี่ยนเพื่อป้องกันไฟและความร้อน

การเลือกแบตเตอรี่ลิเธียม

มีหลายลักษณะที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกแบตเตอรี่ลิเธียมที่เก็บของสำหรับระบบแบตเตอรี่ลิเธียมที่เก็บของทะเล ความจุเป็นข้อกำหนดที่สำคัญที่ควรพิจารณาเมื่อเลือก abattery สำหรับการจัดเก็บพลังงานทางทะเล มันกำหนดจำนวนพลังงานที่สามารถจัดเก็บและต่อมาปริมาณงานที่สามารถผลิตได้ก่อนที่จะชาร์จใหม่มันเป็นพารามิเตอร์การออกแบบพื้นฐานในการใช้งานการขับเคลื่อนที่ความจุกำหนดระยะทางหรือระยะทางที่เรือสามารถเดินทางได้ ในบริบททางทะเลที่พื้นที่มักมี จำกัด สิ่งสำคัญคือการหาแบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง แบตเตอรี่ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นนั้นมีขนาดกะทัดรัดและมีน้ำหนักเบามากขึ้นซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเรือที่พื้นที่และน้ำหนักอยู่ในระดับพรีเมี่ยม

การจัดอันดับแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าเป็นข้อกำหนดที่สำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานทางทะเล ข้อกำหนดเหล่านี้กำหนดว่าแบตเตอรี่สามารถชาร์จและคายประจุได้เร็วแค่ไหนซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับแอปพลิเคชันที่ความต้องการพลังงานอาจแตกต่างกันอย่างรวดเร็ว

การเลือกแบตเตอรี่ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้ทางทะเล สภาพแวดล้อมทางทะเลนั้นรุนแรงโดยมีการสัมผัสกับน้ำเค็มความชื้นและอุณหภูมิสูง การจัดเก็บแบตเตอรี่ลิเธียมที่ออกแบบมาสำหรับการใช้ทางทะเลมักจะมีการกันน้ำและความต้านทานการกัดกร่อนรวมถึงคุณสมบัติอื่น ๆ เช่นความต้านทานการสั่นสะเทือนและความต้านทานต่อแรงกระแทกเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในสภาวะที่ท้าทาย

ความปลอดภัยจากอัคคีภัยก็มีความสำคัญเช่นกัน ในแอปพลิเคชันทางทะเลมีพื้นที่ จำกัด สำหรับการจัดเก็บแบตเตอรี่และการแพร่กระจายไฟใด ๆ อาจนำไปสู่การปล่อยควันพิษและความเสียหายที่มีค่าใช้จ่ายสูง สามารถใช้มาตรการติดตั้งเพื่อ จำกัด การแพร่กระจาย Roypow บริษัท ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจีนเป็นตัวอย่างหนึ่งที่วางถังเครื่องดับเพลิงขนาดเล็กในตัวในกรอบแบตเตอรี่ เครื่องดับเพลิงเหล่านี้ถูกเปิดใช้งานโดยสัญญาณไฟฟ้าหรือโดยการเผาสายความร้อน สิ่งนี้จะเปิดใช้งานเครื่องกำเนิดสเปรย์ที่สลายตัวทางเคมีของสารหล่อเย็นผ่านปฏิกิริยารีดอกซ์และแพร่กระจายเพื่อดับไฟอย่างรวดเร็วก่อนที่มันจะแพร่กระจาย วิธีนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการแทรกแซงอย่างรวดเร็วเหมาะสำหรับการใช้งานพื้นที่แน่นเช่นแบตเตอรี่ลิเธียมที่เก็บของทะเล

ความปลอดภัยและข้อกำหนด

การใช้แบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับการจัดเก็บข้อมูลสำหรับแอปพลิเคชันทางทะเลกำลังเพิ่มขึ้น แต่ความปลอดภัยจะต้องมีความสำคัญสูงสุดเพื่อให้แน่ใจว่าการออกแบบและการติดตั้งที่เหมาะสม แบตเตอรี่ลิเธียมมีความเสี่ยงต่อการหลบหนีความร้อนและอันตรายจากไฟไหม้หากไม่ได้รับการจัดการอย่างถูกต้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่รุนแรงด้วยการสัมผัสกับน้ำเค็มและความชื้นสูง เพื่อจัดการกับข้อกังวลเหล่านี้ได้มีการกำหนดมาตรฐานและข้อบังคับของ ISO หนึ่งในมาตรฐานเหล่านี้คือ ISO/TS 23625 ซึ่งให้แนวทางสำหรับการเลือกและติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมในแอปพลิเคชันทางทะเล มาตรฐานนี้ระบุการออกแบบแบตเตอรี่การติดตั้งการบำรุงรักษาและข้อกำหนดการตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่าความทนทานของแบตเตอรี่และการทำงานที่ปลอดภัย นอกจากนี้ ISO 19848-1 ยังให้คำแนะนำเกี่ยวกับการทดสอบและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่รวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมที่เก็บในการใช้งานทางทะเล

ISO 26262 ยังมีบทบาทสำคัญในความปลอดภัยในการทำงานของระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ภายในเรือทางทะเลรวมถึงยานพาหนะอื่น ๆ มาตรฐานนี้ได้รับคำสั่งว่าระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) จะต้องได้รับการออกแบบมาเพื่อให้คำเตือนด้วยภาพหรือเสียงแก่ผู้ปฏิบัติงานเมื่อแบตเตอรี่มีพลังงานต่ำท่ามกลางข้อกำหนดด้านความปลอดภัยอื่น ๆ ในขณะที่การปฏิบัติตามมาตรฐาน ISO นั้นเป็นไปโดยสมัครใจการปฏิบัติตามแนวทางเหล่านี้ส่งเสริมความปลอดภัยประสิทธิภาพและอายุการใช้งานที่ยาวนานของระบบแบตเตอรี่

สรุป

แบตเตอรี่ลิเธียมจัดเก็บข้อมูลเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเป็นโซลูชันการจัดเก็บพลังงานที่ต้องการสำหรับการใช้งานทางทะเลเนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานสูงและอายุการใช้งานที่ยืดเยื้อภายใต้เงื่อนไขที่ต้องการ แบตเตอรี่เหล่านี้มีความหลากหลายและสามารถใช้สำหรับแอพพลิเคชั่นทางทะเลตั้งแต่การขับเคลื่อนเรือไฟฟ้าไปจนถึงการให้พลังงานสำรองสำหรับระบบนำทางที่ห้าการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของระบบแบตเตอรี่ใหม่กำลังขยายช่วงของการใช้งานที่เป็นไปได้เพื่อรวมการสำรวจทะเลลึกและการสำรวจทะเลลึก สภาพแวดล้อมที่ท้าทายอื่น ๆ การยอมรับแบตเตอรี่ลิเธียมในอุตสาหกรรมทางทะเลคาดว่าจะลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและปฏิวัติการขนส่งและการขนส่ง