Những tiến bộ trong công nghệ pin cho hệ thống lưu trữ năng lượng biển

Lời nói đầu

Khi thế giới chuyển sang các giải pháp năng lượng xanh hơn, pin lithium đã thu hút sự chú ý tăng lên. Mặc dù xe điện đã được chú ý trong hơn một thập kỷ, tiềm năng của các hệ thống lưu trữ năng lượng điện trong các thiết lập biển đã bị bỏ qua. Tuy nhiên, đã có một sự gia tăng trong nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa việc sử dụng pin lithium lưu trữ và các giao thức sạc cho các ứng dụng thuyền khác nhau. Pin chu kỳ sâu lithium-ion phosphate trong trường hợp này đặc biệt hấp dẫn do mật độ năng lượng cao, độ ổn định hóa học tốt và tuổi thọ kéo dài theo các yêu cầu nghiêm ngặt của các hệ thống đẩy biển

Khi việc lắp đặt pin lithium lưu trữ tăng động lực, việc thực hiện các quy định cũng vậy để đảm bảo an toàn. ISO/TS 23625 là một trong những quy định như vậy tập trung vào việc lựa chọn pin, cài đặt và an toàn. Điều quan trọng cần lưu ý là sự an toàn là tối quan trọng khi sử dụng pin lithium, đặc biệt là liên quan đến các mối nguy hiểm hỏa hoạn.

Hệ thống lưu trữ năng lượng hàng hải

Các hệ thống lưu trữ năng lượng biển đang trở thành một giải pháp ngày càng phổ biến trong ngành công nghiệp biển khi thế giới hướng tới một tương lai bền vững và thân thiện với môi trường hơn. Như tên cho thấy, các hệ thống này được thiết kế để lưu trữ năng lượng trong môi trường biển và có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, từ đẩy tàu và thuyền đến cung cấp sức mạnh dự phòng trong trường hợp khẩn cấp.

Loại hệ thống lưu trữ năng lượng biển phổ biến nhất là pin lithium-ion, do mật độ năng lượng, độ tin cậy và an toàn cao. Pin lithium-ion cũng có thể được điều chỉnh để đáp ứng các yêu cầu năng lượng cụ thể của các ứng dụng biển khác nhau.

Một trong những lợi ích chính của các hệ thống lưu trữ năng lượng biển là khả năng thay thế các máy phát điện diesel. Bằng cách sử dụng pin lithium-ion, các hệ thống này có thể cung cấp một nguồn năng lượng đáng tin cậy và bền vững cho nhiều ứng dụng. Điều này bao gồm năng lượng phụ trợ, ánh sáng và các nhu cầu điện khác trên tàu hoặc tàu. Ngoài các ứng dụng này, các hệ thống lưu trữ năng lượng biển cũng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các hệ thống đẩy điện, khiến chúng trở thành một sự thay thế khả thi cho các động cơ diesel thông thường. Chúng đặc biệt phù hợp với các tàu nhỏ hơn hoạt động trong một khu vực tương đối hạn chế.

Nhìn chung, các hệ thống lưu trữ năng lượng biển là một thành phần chính của quá trình chuyển đổi sang một tương lai bền vững và thân thiện với môi trường hơn trong ngành công nghiệp biển.

Ưu điểm của pin lithium

Một trong những lợi thế rõ ràng nhất của việc sử dụng pin lithium lưu trữ so với máy phát điện diesel là thiếu khí thải độc hại và nhà kính. Nếu pin được sạc bằng các nguồn sạch như tấm pin mặt trời hoặc tua -bin gió, nó có thể tạo thành một năng lượng sạch 100%. Chúng cũng ít tốn kém hơn về mặt bảo trì với ít thành phần hơn. Họ tạo ra ít tiếng ồn hơn nhiều, làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các tình huống gần khu dân cư hoặc dân cư.

Pin lithium lưu trữ không phải là loại pin duy nhất có thể được sử dụng. Trên thực tế, các hệ thống pin biển có thể được chia thành pin chính (không thể sạc lại) và pin thứ cấp (có thể được sạc lại liên tục). Loại thứ hai có lợi kinh tế hơn trong một ứng dụng dài hạn, ngay cả khi xem xét suy thoái năng lực. Pin axit chì ban đầu được sử dụng và pin lithium lưu trữ được coi là pin mới nổi. Tuy nhiên, nghiên cứu đã chỉ ra rằng chúng cung cấp mật độ năng lượng cao hơn và tuổi thọ kéo dài, có nghĩa là chúng phù hợp hơn cho các ứng dụng tầm xa, và nhu cầu tải cao và tốc độ cao.

Bất kể những lợi thế này, các nhà nghiên cứu đã không cho thấy bất kỳ dấu hiệu tự mãn nào. Trong những năm qua, nhiều thiết kế và nghiên cứu đã tập trung vào việc cải thiện hiệu suất của pin lithium lưu trữ để cải thiện ứng dụng hàng hải của họ. Điều này bao gồm các hỗn hợp hóa học mới cho các điện cực và các chất điện giải biến đổi để bảo vệ chống lại các đám cháy và runaways nhiệt.

Lựa chọn pin lithium

Có nhiều đặc điểm cần xem xét khi chọn pin lithium lưu trữ cho hệ thống pin lithium lưu trữ hàng hải. Năng lực là một đặc điểm kỹ thuật quan trọng cần xem xét khi chọn abattery để lưu trữ năng lượng biển. Nó xác định lượng năng lượng của nó có thể lưu trữ và sau đó, lượng công việc có thể được sản xuất trước khi sạc lại. Đây là một tham số thiết kế cơ bản trong các ứng dụng đẩy trong đó công suất chỉ ra số dặm hoặc khoảng cách mà thuyền có thể di chuyển. Trong bối cảnh biển, nơi không gian thường bị hạn chế, điều quan trọng là tìm pin có mật độ năng lượng cao. Pin mật độ năng lượng cao hơn nhỏ gọn và nhẹ hơn, điều này đặc biệt quan trọng trên những chiếc thuyền nơi không gian và trọng lượng ở mức cao.

Điện áp và xếp hạng hiện tại cũng là thông số kỹ thuật quan trọng cần xem xét khi chọn pin lithium lưu trữ cho các hệ thống lưu trữ năng lượng biển. Những thông số kỹ thuật này xác định pin có thể sạc và xả nhanh như thế nào, điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng trong đó nhu cầu năng lượng có thể thay đổi nhanh chóng.

Điều quan trọng là chọn một pin được thiết kế dành riêng cho việc sử dụng biển. Môi trường biển khắc nghiệt, tiếp xúc với nước mặn, độ ẩm và nhiệt độ khắc nghiệt. Pin lithium lưu trữ được thiết kế để sử dụng biển thường sẽ có khả năng chống chống thấm và chống ăn mòn, cũng như các tính năng khác như khả năng chống rung và khả năng chống sốc để đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy trong điều kiện thách thức.

An toàn hỏa hoạn cũng rất quan trọng. Trong các ứng dụng biển, có một lượng không gian hạn chế để lưu trữ pin và bất kỳ sự lan truyền nào có thể dẫn đến các bản phát hành khói độc hại và thiệt hại tốn kém. Các biện pháp cài đặt có thể được thực hiện để hạn chế sự lây lan. Roypow, một công ty sản xuất pin lithium-ion của Trung Quốc, là một ví dụ trong đó các bình chữa cháy vi mô tích hợp được đặt trong khung bộ pin. Các bình chữa cháy này được kích hoạt bởi tín hiệu điện hoặc bằng cách đốt dòng nhiệt. Điều này sẽ kích hoạt một máy phát aerosol phân hủy hóa học chất làm mát thông qua phản ứng oxi hóa khử và lan truyền nó để dập tắt ngọn lửa một cách nhanh chóng trước khi nó lan rộng. Phương pháp này là lý tưởng cho các can thiệp nhanh chóng, rất phù hợp cho các ứng dụng không gian chặt chẽ như pin lithium lưu trữ biển.

An toàn và yêu cầu

Việc sử dụng pin lithium lưu trữ cho các ứng dụng hàng hải đang tăng lên, nhưng an toàn phải là ưu tiên hàng đầu để đảm bảo thiết kế và lắp đặt phù hợp. Pin lithium dễ bị tổn thương bởi các mối nguy hiểm và hỏa hoạn nếu không được xử lý chính xác, đặc biệt là trong môi trường biển khắc nghiệt với phơi nhiễm nước mặn và độ ẩm cao. Để giải quyết những mối quan tâm này, các tiêu chuẩn và quy định ISO đã được thiết lập. Một trong những tiêu chuẩn này là ISO/TS 23625, cung cấp các hướng dẫn để chọn và lắp đặt pin lithium trong các ứng dụng hàng hải. Tiêu chuẩn này chỉ định các yêu cầu thiết kế, lắp đặt, bảo trì và giám sát pin để đảm bảo độ bền và hoạt động an toàn của pin. Ngoài ra, ISO 19848-1 cung cấp hướng dẫn về thử nghiệm và hiệu suất của pin, bao gồm cả pin lithium lưu trữ, trong các ứng dụng hàng hải.

ISO 26262 cũng đóng một vai trò quan trọng trong sự an toàn chức năng của các hệ thống điện và điện tử trong các tàu biển, cũng như các phương tiện khác. Tiêu chuẩn này bắt buộc hệ thống quản lý pin (BMS) phải được thiết kế để cung cấp các cảnh báo trực quan hoặc âm thanh cho người vận hành khi pin thấp, trong số các yêu cầu an toàn khác. Mặc dù tuân thủ các tiêu chuẩn ISO là tự nguyện, nhưng việc tuân thủ các hướng dẫn này thúc đẩy sự an toàn, hiệu quả và tuổi thọ của các hệ thống pin.

Bản tóm tắt

Pin lithium lưu trữ đang nhanh chóng nổi lên như một giải pháp lưu trữ năng lượng ưa thích cho các ứng dụng biển do mật độ năng lượng cao và tuổi thọ kéo dài trong điều kiện đòi hỏi. Các pin này rất linh hoạt và có thể được sử dụng cho một loạt các ứng dụng biển, từ việc cung cấp năng lượng cho các thuyền điện đến cung cấp năng lượng dự phòng cho các hệ thống định vị. môi trường thách thức khác. Việc áp dụng pin lithium lưu trữ trong ngành công nghiệp biển được dự kiến sẽ làm giảm lượng khí thải nhà kính và cách mạng hóa hậu cần và vận chuyển.