Kemajuan dalam teknologi baterai untuk sistem penyimpanan energi kelautan

Kata pengantar

Seiring dunia beralih ke solusi energi yang lebih ramah lingkungan, baterai lithium semakin mendapat perhatian. Meskipun kendaraan listrik telah menjadi sorotan selama lebih dari satu dekade, potensi sistem penyimpanan energi listrik di lingkungan maritim masih kurang diperhatikan. Namun, telah terjadi peningkatan penelitian yang berfokus pada optimalisasi penggunaan baterai lithium penyimpanan dan protokol pengisian daya untuk berbagai aplikasi kapal. Baterai lithium-ion fosfat siklus dalam (deep cycle) dalam hal ini sangat menarik karena kepadatan energinya yang tinggi, stabilitas kimia yang baik, dan masa pakai siklus yang lama di bawah persyaratan ketat sistem propulsi maritim.

Seiring dengan meningkatnya penggunaan baterai lithium untuk penyimpanan energi, demikian pula penerapan regulasi untuk memastikan keselamatan. ISO/TS 23625 adalah salah satu regulasi yang berfokus pada pemilihan, pemasangan, dan keselamatan baterai. Sangat penting untuk dicatat bahwa keselamatan adalah yang utama dalam penggunaan baterai lithium, terutama terkait bahaya kebakaran.

Sistem penyimpanan energi kelautan

Sistem penyimpanan energi kelautan menjadi solusi yang semakin populer di industri kelautan seiring dunia bergerak menuju masa depan yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan. Sesuai namanya, sistem ini dirancang untuk menyimpan energi di lingkungan laut dan dapat digunakan untuk berbagai tujuan, mulai dari menggerakkan kapal dan perahu hingga menyediakan daya cadangan jika terjadi keadaan darurat.

Jenis sistem penyimpanan energi kelautan yang paling umum adalah baterai lithium-ion, karena kepadatan energinya yang tinggi, keandalan, dan keamanannya. Baterai lithium-ion juga dapat disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan daya spesifik dari berbagai aplikasi kelautan.

Salah satu manfaat utama sistem penyimpanan energi kelautan adalah kemampuannya untuk menggantikan generator diesel. Dengan memanfaatkan baterai lithium-ion, sistem ini dapat menawarkan sumber daya listrik yang andal dan berkelanjutan untuk berbagai aplikasi. Ini termasuk daya bantu, penerangan, dan kebutuhan listrik lainnya di atas kapal. Selain aplikasi tersebut, sistem penyimpanan energi kelautan juga dapat digunakan untuk memberi daya pada sistem propulsi listrik, menjadikannya alternatif yang layak untuk mesin diesel konvensional. Sistem ini sangat cocok untuk kapal-kapal kecil yang beroperasi di area yang relatif terbatas.

Secara keseluruhan, sistem penyimpanan energi kelautan merupakan komponen kunci dalam transisi menuju masa depan yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan di industri kelautan.

Keunggulan baterai lithium

Salah satu keunggulan paling nyata dari penggunaan baterai lithium penyimpanan dibandingkan dengan generator diesel adalah tidak adanya emisi gas beracun dan gas rumah kaca. Jika baterai diisi menggunakan sumber energi bersih seperti panel surya atau turbin angin, maka dapat menghasilkan energi bersih 100%. Biaya perawatannya juga lebih rendah karena komponennya lebih sedikit. Baterai ini menghasilkan suara yang jauh lebih rendah, sehingga ideal untuk situasi berlabuh di dekat area perumahan atau daerah padat penduduk.

Baterai lithium penyimpanan bukanlah satu-satunya jenis baterai yang dapat digunakan. Faktanya, sistem baterai kelautan dapat dibagi menjadi baterai primer (yang tidak dapat diisi ulang) dan baterai sekunder (yang dapat diisi ulang terus menerus). Baterai sekunder lebih menguntungkan secara ekonomi dalam aplikasi jangka panjang, bahkan jika mempertimbangkan degradasi kapasitas. Baterai timbal-asam awalnya digunakan, dan baterai lithium penyimpanan dianggap sebagai baterai yang baru muncul. Namun, penelitian telah menunjukkan bahwa baterai lithium penyimpanan memberikan kepadatan energi yang lebih tinggi dan masa pakai yang lebih lama, artinya lebih cocok untuk aplikasi jarak jauh, serta kebutuhan beban tinggi dan kecepatan tinggi.

Terlepas dari keunggulan-keunggulan ini, para peneliti belum menunjukkan tanda-tanda berpuas diri. Selama bertahun-tahun, banyak desain dan studi telah difokuskan pada peningkatan kinerja baterai lithium penyimpanan untuk meningkatkan aplikasinya di bidang kelautan. Ini termasuk campuran kimia baru untuk elektroda dan elektrolit yang dimodifikasi untuk mencegah kebakaran dan pelepasan panas yang tak terkendali.

Pemilihan baterai lithium

Ada beberapa karakteristik yang perlu dipertimbangkan saat memilih baterai lithium penyimpanan untuk sistem baterai lithium penyimpanan di kapal. Kapasitas adalah spesifikasi penting yang perlu dipertimbangkan saat memilih baterai untuk penyimpanan energi di kapal. Kapasitas menentukan berapa banyak energi yang dapat disimpan dan selanjutnya, jumlah kerja yang dapat dihasilkan sebelum diisi ulang. Ini adalah parameter desain mendasar dalam aplikasi propulsi di mana kapasitas menentukan jarak tempuh kapal. Dalam konteks kelautan, di mana ruang seringkali terbatas, penting untuk menemukan baterai dengan kepadatan energi yang tinggi. Baterai dengan kepadatan energi yang lebih tinggi lebih ringkas dan ringan, yang sangat penting pada kapal di mana ruang dan berat sangat berharga.

Tegangan dan arus juga merupakan spesifikasi penting yang perlu dipertimbangkan saat memilih baterai lithium untuk sistem penyimpanan energi kelautan. Spesifikasi ini menentukan seberapa cepat baterai dapat diisi dan dikosongkan, yang penting untuk aplikasi di mana kebutuhan daya dapat berubah dengan cepat.

Penting untuk memilih baterai yang dirancang khusus untuk penggunaan di lingkungan laut. Lingkungan laut sangat keras, dengan paparan air asin, kelembapan, dan suhu ekstrem. Baterai lithium penyimpanan yang dirancang untuk penggunaan di lingkungan laut biasanya memiliki fitur tahan air dan tahan korosi, serta fitur lain seperti tahan getaran dan tahan guncangan untuk memastikan kinerja yang andal dalam kondisi yang menantang.

Keselamatan kebakaran juga sangat penting. Dalam aplikasi kelautan, ruang penyimpanan baterai sangat terbatas dan penyebaran api dapat menyebabkan pelepasan asap beracun dan kerusakan yang mahal. Langkah-langkah pemasangan dapat diambil untuk membatasi penyebarannya. RoyPow, sebuah perusahaan manufaktur baterai lithium-ion asal Tiongkok, adalah salah satu contohnya yang menempatkan alat pemadam api mikro terintegrasi di dalam rangka paket baterai. Alat pemadam api ini diaktifkan oleh sinyal listrik atau dengan membakar saluran termal. Ini akan mengaktifkan generator aerosol yang secara kimiawi menguraikan pendingin melalui reaksi redoks dan menyebarkannya untuk memadamkan api dengan cepat sebelum menyebar. Metode ini ideal untuk intervensi cepat, sangat cocok untuk aplikasi ruang sempit seperti baterai lithium penyimpanan di kapal.

Keselamatan dan persyaratan

Penggunaan baterai lithium penyimpanan untuk aplikasi kelautan semakin meningkat, tetapi keselamatan harus menjadi prioritas utama untuk memastikan desain dan pemasangan yang tepat. Baterai lithium rentan terhadap pelarian termal dan bahaya kebakaran jika tidak ditangani dengan benar, terutama di lingkungan laut yang keras dengan paparan air asin dan kelembaban tinggi. Untuk mengatasi masalah ini, standar dan peraturan ISO telah ditetapkan. Salah satu standar tersebut adalah ISO/TS 23625, yang memberikan pedoman untuk memilih dan memasang baterai lithium dalam aplikasi kelautan. Standar ini menetapkan persyaratan desain, pemasangan, pemeliharaan, dan pemantauan baterai untuk memastikan daya tahan dan pengoperasian baterai yang aman. Selain itu, ISO 19848-1 memberikan panduan tentang pengujian dan kinerja baterai, termasuk baterai lithium penyimpanan, dalam aplikasi kelautan.

ISO 26262 juga memainkan peran penting dalam keselamatan fungsional sistem listrik dan elektronik di dalam kapal laut, serta kendaraan lainnya. Standar ini mewajibkan sistem manajemen baterai (BMS) dirancang untuk memberikan peringatan visual atau suara kepada operator ketika daya baterai rendah, di antara persyaratan keselamatan lainnya. Meskipun kepatuhan terhadap standar ISO bersifat sukarela, kepatuhan terhadap pedoman ini meningkatkan keselamatan, efisiensi, dan umur panjang sistem baterai.

Ringkasan

Baterai lithium penyimpanan dengan cepat muncul sebagai solusi penyimpanan energi pilihan untuk aplikasi kelautan karena kepadatan energinya yang tinggi dan masa pakainya yang lama dalam kondisi yang menuntut. Baterai ini serbaguna dan dapat digunakan untuk berbagai aplikasi kelautan, mulai dari memberi daya pada perahu listrik hingga menyediakan daya cadangan untuk sistem navigasi. Selain itu, pengembangan berkelanjutan sistem baterai baru memperluas jangkauan aplikasi yang mungkin untuk mencakup eksplorasi laut dalam dan lingkungan menantang lainnya. Adopsi baterai lithium penyimpanan di industri kelautan diharapkan dapat mengurangi emisi gas rumah kaca dan merevolusi logistik dan transportasi.