ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแบตเตอรี่สำหรับระบบจัดเก็บพลังงานทางทะเล

คำนำ

ในขณะที่โลกเปลี่ยนไปสู่การแก้ปัญหาพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แบตเตอรี่ลิเธียมก็ได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้น แม้ว่ายานพาหนะไฟฟ้าจะเป็นที่สนใจมานานกว่าทศวรรษ แต่ศักยภาพของระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าในพื้นที่ทางทะเลก็ถูกมองข้ามไป อย่างไรก็ตาม มีการวิจัยเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโดยมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมในการจัดเก็บและโปรโตคอลการชาร์จสำหรับการใช้งานบนเรือที่แตกต่างกัน แบตเตอรี่รอบลึกลิเธียมไอออนฟอสเฟตในกรณีนี้มีความน่าสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง มีความเสถียรทางเคมีที่ดี และมีอายุการใช้งานยาวนานภายใต้ข้อกำหนดที่เข้มงวดของระบบขับเคลื่อนทางทะเล

เนื่องจากการติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับจัดเก็บได้รับแรงผลักดัน การปฏิบัติตามกฎระเบียบเพื่อความปลอดภัยก็เช่นกัน ISO/TS 23625 เป็นกฎระเบียบประการหนึ่งที่มุ่งเน้นไปที่การเลือกแบตเตอรี่ การติดตั้ง และความปลอดภัย สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญยิ่งเมื่อพูดถึงการใช้แบตเตอรี่ลิเธียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับอันตรายจากไฟไหม้

ระบบกักเก็บพลังงานทางทะเล

ระบบกักเก็บพลังงานทางทะเลกำลังกลายเป็นโซลูชันที่ได้รับความนิยมมากขึ้นในอุตสาหกรรมทางทะเล ในขณะที่โลกกำลังก้าวไปสู่อนาคตที่ยั่งยืนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ตามชื่อที่แนะนำ ระบบเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อกักเก็บพลังงานในสภาพแวดล้อมทางทะเล และสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย ตั้งแต่การขับเคลื่อนเรือและเรือไปจนถึงการจ่ายพลังงานสำรองในกรณีฉุกเฉิน

ระบบจัดเก็บพลังงานทางทะเลประเภทที่พบบ่อยที่สุดคือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงาน ความน่าเชื่อถือ และความปลอดภัยสูง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังสามารถปรับแต่งให้ตรงตามข้อกำหนดด้านพลังงานเฉพาะของการใช้งานทางทะเลต่างๆ ได้

ประโยชน์หลักประการหนึ่งของระบบกักเก็บพลังงานทางทะเลคือความสามารถในการเปลี่ยนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล ด้วยการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ระบบเหล่านี้สามารถนำเสนอแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้และยั่งยืนสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึงกำลังเสริม แสงสว่าง และความต้องการไฟฟ้าอื่นๆ บนเรือหรือเรือ นอกเหนือจากการใช้งานเหล่านี้แล้ว ระบบกักเก็บพลังงานทางทะเลยังสามารถใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ทำให้เป็นทางเลือกที่เป็นไปได้แทนเครื่องยนต์ดีเซลทั่วไป เหมาะอย่างยิ่งกับเรือขนาดเล็กที่ปฏิบัติการในพื้นที่ที่ค่อนข้างจำกัด

โดยรวมแล้ว ระบบกักเก็บพลังงานทางทะเลเป็นองค์ประกอบสำคัญของการเปลี่ยนแปลงสู่อนาคตที่ยั่งยืนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในอุตสาหกรรมทางทะเล

ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียม

ข้อได้เปรียบที่ชัดเจนที่สุดประการหนึ่งของการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมแบบจัดเก็บเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลคือการไม่มีสารพิษและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก หากชาร์จแบตเตอรี่โดยใช้แหล่งพลังงานสะอาด เช่น แผงโซลาร์เซลล์หรือกังหันลม แบตเตอรี่ก็อาจก่อให้เกิดพลังงานสะอาด 100% นอกจากนี้ยังมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าในแง่ของการบำรุงรักษาโดยมีส่วนประกอบน้อยลง พวกมันปล่อยเสียงรบกวนน้อยกว่ามาก ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถานการณ์การเชื่อมต่อใกล้พื้นที่อยู่อาศัยหรือบริเวณที่มีผู้คนอาศัยอยู่

การจัดเก็บ แบตเตอรี่ลิเธียมไม่ใช่แบตเตอรี่ชนิดเดียวที่สามารถใช้ได้ ในความเป็นจริง ระบบแบตเตอรี่สำหรับใช้งานในทะเลสามารถแบ่งออกเป็นแบตเตอรี่หลัก (ซึ่งไม่สามารถชาร์จใหม่ได้) และแบตเตอรี่สำรอง (ซึ่งสามารถชาร์จใหม่ได้อย่างต่อเนื่อง) อย่างหลังมีประโยชน์เชิงเศรษฐกิจมากกว่าในการใช้งานระยะยาว แม้ว่าจะพิจารณาถึงการลดกำลังการผลิตก็ตาม เริ่มแรกมีการใช้แบตเตอรี่ตะกั่วกรด และแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับจัดเก็บถือเป็นแบตเตอรี่เกิดใหม่ อย่างไรก็ตาม การวิจัยแสดงให้เห็นว่ามีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าและมีอายุการใช้งานยาวนาน ซึ่งหมายความว่าเหมาะสำหรับการใช้งานในระยะยาว และความต้องการโหลดสูงและความเร็วสูง

นักวิจัยไม่ได้แสดงอาการพึงพอใจใดๆ เลยโดยไม่คำนึงถึงข้อดีเหล่านี้ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา การออกแบบและการศึกษาจำนวนมากมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับจัดเก็บ เพื่อปรับปรุงการใช้งานทางทะเล ซึ่งรวมถึงการผสมสารเคมีใหม่สำหรับอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ดัดแปลง เพื่อป้องกันเพลิงไหม้และความร้อนที่ไหลออก

การเลือกใช้แบตเตอรี่ลิเธียม

มีคุณสมบัติหลายประการที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับจัดเก็บสำหรับระบบแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับจัดเก็บทางทะเล กำลังการผลิตเป็นข้อกำหนดสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกแบตเตอรี่สำหรับจัดเก็บพลังงานทางทะเล โดยจะกำหนดว่าสามารถเก็บพลังงานได้มากเพียงใด และต่อมาคือปริมาณงานที่สามารถผลิตได้ก่อนที่จะชาร์จใหม่ นี่คือพารามิเตอร์การออกแบบพื้นฐานในการใช้งานระบบขับเคลื่อน ซึ่งความจุจะกำหนดระยะทางหรือระยะทางที่เรือสามารถเดินทางได้ ในบริบททางทะเล ซึ่งพื้นที่มักมีจำกัด สิ่งสำคัญคือต้องหาแบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง แบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงจะมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบากว่า ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งกับเรือที่มีพื้นที่และน้ำหนักอยู่ในระดับพรีเมี่ยม

พิกัดแรงดันและกระแสยังเป็นข้อกำหนดสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับจัดเก็บสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานทางทะเล ข้อมูลจำเพาะเหล่านี้กำหนดความเร็วของแบตเตอรี่ที่สามารถชาร์จและคายประจุได้ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานที่ความต้องการพลังงานอาจแตกต่างกันอย่างรวดเร็ว

สิ่งสำคัญคือต้องเลือกแบตเตอรี่ที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานในทะเลโดยเฉพาะ สภาพแวดล้อมทางทะเลมีความรุนแรง โดยต้องสัมผัสกับน้ำเค็ม ความชื้น และอุณหภูมิที่สูงมาก แบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับจัดเก็บที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานทางทะเลโดยทั่วไปจะมีคุณสมบัติกันน้ำและทนต่อการกัดกร่อน เช่นเดียวกับคุณสมบัติอื่นๆ เช่น ความต้านทานการสั่นสะเทือนและความต้านทานแรงกระแทก เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในสภาวะที่ท้าทาย

ความปลอดภัยจากอัคคีภัยก็มีความสำคัญเช่นกัน ในการใช้งานทางทะเล มีพื้นที่สำหรับจัดเก็บแบตเตอรี่จำนวนจำกัด และการแพร่กระจายของไฟอาจนำไปสู่การปล่อยควันพิษและความเสียหายอันมีค่าใช้จ่ายสูง สามารถใช้มาตรการติดตั้งเพื่อจำกัดการแพร่กระจายได้ RoyPow บริษัทผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของจีน เป็นตัวอย่างหนึ่งที่มีการวางเครื่องดับเพลิงขนาดเล็กในตัวไว้ในกรอบของชุดแบตเตอรี่ เครื่องดับเพลิงเหล่านี้ทำงานโดยใช้สัญญาณไฟฟ้าหรือโดยการเผาไหม้ท่อระบายความร้อน วิธีนี้จะเปิดใช้งานเครื่องกำเนิดละอองลอยที่จะสลายสารหล่อเย็นทางเคมีผ่านปฏิกิริยารีดอกซ์ และกระจายเพื่อดับไฟอย่างรวดเร็วก่อนที่จะลุกลาม วิธีนี้เหมาะสำหรับการแทรกแซงอย่างรวดเร็ว และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในพื้นที่จำกัด เช่น แบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับจัดเก็บในทะเล

ความปลอดภัยและข้อกำหนด

การใช้แบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับการจัดเก็บสำหรับการใช้งานทางทะเลกำลังเพิ่มขึ้น แต่ความปลอดภัยจะต้องมีความสำคัญสูงสุดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการออกแบบและการติดตั้งที่เหมาะสม แบตเตอรี่ลิเธียมมีความเสี่ยงที่จะเกิดอันตรายจากความร้อนและไฟไหม้ได้หากไม่ได้รับการจัดการอย่างถูกต้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมทางทะเลที่รุนแรงซึ่งมีน้ำเค็มและมีความชื้นสูง เพื่อจัดการกับข้อกังวลเหล่านี้ จึงมีการกำหนดมาตรฐานและข้อบังคับของ ISO หนึ่งในมาตรฐานเหล่านี้คือ ISO/TS 23625 ซึ่งให้แนวทางในการเลือกและติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมในการใช้งานทางทะเล มาตรฐานนี้ระบุข้อกำหนดการออกแบบ การติดตั้ง การบำรุงรักษา และการตรวจสอบแบตเตอรี่ เพื่อให้มั่นใจถึงความทนทานและการทำงานที่ปลอดภัยของแบตเตอรี่ นอกจากนี้ ISO 19848-1 ยังให้คำแนะนำเกี่ยวกับการทดสอบและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ รวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับจัดเก็บในการใช้งานทางทะเล

ISO 26262 ยังมีบทบาทสำคัญในด้านความปลอดภัยในการทำงานของระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ภายในเรือเดินทะเล เช่นเดียวกับยานพาหนะอื่นๆ มาตรฐานนี้กำหนดว่าระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) จะต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้คำเตือนด้วยภาพหรือเสียงแก่ผู้ปฏิบัติงานเมื่อแบตเตอรี่เหลือน้อย นอกเหนือไปจากข้อกำหนดด้านความปลอดภัยอื่นๆ แม้ว่าการปฏิบัติตามมาตรฐาน ISO จะเป็นไปโดยสมัครใจ แต่การปฏิบัติตามหลักเกณฑ์เหล่านี้จะช่วยส่งเสริมความปลอดภัย ประสิทธิภาพ และอายุการใช้งานที่ยาวนานของระบบแบตเตอรี่

สรุป

แบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับจัดเก็บกำลังเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในฐานะโซลูชันการจัดเก็บพลังงานที่ต้องการสำหรับการใช้งานทางทะเล เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูงและมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นภายใต้สภาวะที่มีความต้องการสูง แบตเตอรี่เหล่านี้มีความอเนกประสงค์และสามารถนำไปใช้ในการใช้งานทางทะเลได้หลากหลาย ตั้งแต่การจ่ายไฟให้กับเรือไฟฟ้าไปจนถึงการให้พลังงานสำรองสำหรับระบบนำทาง นอกจากนี้ การพัฒนาระบบแบตเตอรี่ใหม่อย่างต่อเนื่องกำลังขยายขอบเขตการใช้งานที่เป็นไปได้ให้ครอบคลุมการสำรวจใต้ทะเลลึกและ สภาพแวดล้อมที่ท้าทายอื่น ๆ การนำแบตเตอรี่ลิเธียมมาใช้ในอุตสาหกรรมทางทะเลคาดว่าจะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและปฏิวัติการขนส่งและการขนส่ง