Напредък в технологията на батериите за морски системи за съхранение на енергия

Предговор

С насочването на света към по-екологични енергийни решения, литиевите батерии получават все по-голямо внимание. Докато електрическите превозни средства са в светлината на прожекторите повече от десетилетие, потенциалът на системите за съхранение на електрическа енергия в морски условия е пренебрегван. Въпреки това, има бум в изследванията, фокусирани върху оптимизиране на използването на литиеви батерии за съхранение и протоколите за зареждане за различни приложения на лодки. Литиево-йонните фосфатни батерии с дълбок цикличен разряд/заряд в този случай са особено привлекателни поради високата си енергийна плътност, добрата химическа стабилност и удължения живот на циклите при строгите изисквания на морските задвижващи системи.

С нарастването на инсталирането на литиеви батерии, се увеличава и прилагането на разпоредби за осигуряване на безопасност. ISO/TS 23625 е един такъв стандарт, който се фокусира върху избора, инсталирането и безопасността на батерии. Важно е да се отбележи, че безопасността е от първостепенно значение, когато става въпрос за използване на литиеви батерии, особено по отношение на опасностите от пожар.

Системи за съхранение на морска енергия

Системите за съхранение на морска енергия се превръщат във все по-популярно решение в морската индустрия, тъй като светът се движи към по-устойчиво и екологично бъдеще. Както подсказва името, тези системи са предназначени за съхранение на енергия в морска среда и могат да се използват за различни цели, от задвижване на кораби и лодки до осигуряване на резервно захранване в случай на спешност.

Най-разпространеният тип система за съхранение на енергия в морската среда е литиево-йонната батерия, поради високата си енергийна плътност, надеждност и безопасност. Литиево-йонните батерии могат да бъдат пригодени и за специфичните изисквания за захранване на различни морски приложения.

Едно от ключовите предимства на морските системи за съхранение на енергия е способността им да заменят дизеловите генератори. Чрез използването на литиево-йонни батерии, тези системи могат да предложат надежден и устойчив източник на енергия за различни приложения. Това включва спомагателно захранване, осветление и други електрически нужди на борда на кораб или плавателен съд. В допълнение към тези приложения, морските системи за съхранение на енергия могат да се използват и за захранване на електрически задвижващи системи, което ги прави жизнеспособна алтернатива на конвенционалните дизелови двигатели. Те са особено подходящи за по-малки плавателни съдове, работещи в относително ограничен район.

Като цяло, системите за съхранение на морска енергия са ключов компонент от прехода към по-устойчиво и екологично бъдеще в морската индустрия.

Предимства на литиевите батерии

Едно от най-очевидните предимства на използването на литиеви батерии за съхранение в сравнение с дизеловите генератори е липсата на токсични емисии и емисии на парникови газове. Ако батериите се зареждат с помощта на чисти източници като слънчеви панели или вятърни турбини, това може да представлява 100% чиста енергия. Те са и по-евтини от гледна точка на поддръжка с по-малко компоненти. Те произвеждат много по-малко шум, което ги прави идеални за докинг ситуации в близост до жилищни или населени райони.

Литиевите батерии за съхранение не са единственият вид батерии, които могат да се използват. Всъщност, морските батерийни системи могат да бъдат разделени на първични батерии (които не могат да се презареждат) и вторични батерии (които могат да се презареждат непрекъснато). Последните са по-икономично изгодни при дългосрочно приложение, дори когато се има предвид намаляването на капацитета. Първоначално са използвани оловно-киселинни батерии, а литиевите батерии за съхранение се считат за нововъзникващи батерии. Изследванията обаче показват, че те осигуряват по-висока енергийна плътност и по-дълъг живот, което означава, че са по-подходящи за приложения на дълги разстояния, както и за високи натоварвания и висока скорост.

Независимо от тези предимства, изследователите не са показали никакви признаци на самодоволство. През годините множество проекти и проучвания са се фокусирали върху подобряване на производителността на литиево-йонните батерии, за да се подобри тяхното морско приложение. Това включва нови химически смеси за електродите и модифицирани електролити, за да се предпазят от пожари и термични аварии.

Избор на литиева батерия

Има множество характеристики, които трябва да се вземат предвид при избора на литиеви батерии за съхранение на морска енергия. Капацитетът е критична спецификация, която трябва да се вземе предвид при избора на батерия за съхранение на морска енергия. Той определя колко енергия може да се съхранява и следователно количеството работа, което може да се извърши преди презареждането ѝ. Това е основен конструктивен параметър в задвижващите приложения, където капацитетът диктува пробега или разстоянието, което лодката може да измине. В морски контекст, където пространството често е ограничено, е важно да се намери батерия с висока енергийна плътност. Батериите с по-висока енергийна плътност са по-компактни и леки, което е особено важно за лодки, където пространството и теглото са ограничени.

Номиналните напрежения и ток също са важни спецификации, които трябва да се вземат предвид при избора на литиеви батерии за съхранение на енергия в морски системи. Тези спецификации определят колко бързо батерията може да се зарежда и разрежда, което е важно за приложения, където енергийните нужди могат да варират бързо.

Важно е да изберете батерия, специално проектирана за морска употреба. Морската среда е сурова, с излагане на солена вода, влажност и екстремни температури. Литиевите батерии за съхранение, предназначени за морска употреба, обикновено са водоустойчиви и устойчиви на корозия, както и други характеристики като устойчивост на вибрации и удари, за да осигурят надеждна работа в трудни условия.

Противопожарната безопасност също е от решаващо значение. В морските приложения пространството за съхранение на батерии е ограничено и всяко разпространение на огън може да доведе до отделяне на токсични изпарения и скъпи щети. Могат да се предприемат мерки за монтаж, за да се ограничи разпространението. RoyPow, китайска компания за производство на литиево-йонни батерии, е един пример, където вградени микро пожарогасители се поставят в рамката на батерийния пакет. Тези пожарогасители се активират или чрез електрически сигнал, или чрез изгаряне на термичната линия. Това ще активира аерозолен генератор, който химически разлага охлаждащата течност чрез редокс реакция и я разпространява, за да потуши бързо огъня, преди да се разпространи. Този метод е идеален за бързи интервенции, подходящ за приложения в тесни пространства, като например литиеви батерии за съхранение в морски условия.

Безопасност и изисквания

Използването на литиеви батерии за съхранение на енергия за морски приложения е във възход, но безопасността трябва да бъде основен приоритет, за да се гарантира правилно проектиране и монтаж. Литиевите батерии са уязвими към термично претоварване и опасност от пожар, ако не се борави правилно, особено в суровата морска среда с излагане на солена вода и висока влажност. За да се справят с тези опасения, са създадени стандарти и разпоредби ISO. Един от тези стандарти е ISO/TS 23625, който предоставя насоки за избор и монтаж на литиеви батерии в морски приложения. Този стандарт определя изискванията за проектиране, монтаж, поддръжка и мониторинг на батериите, за да се гарантира дълготрайността и безопасната работа на батериите. Освен това, ISO 19848-1 предоставя насоки за тестване и производителност на батерии, включително литиеви батерии за съхранение на енергия, в морски приложения.

ISO 26262 също играе важна роля във функционалната безопасност на електрическите и електронните системи в морските плавателни съдове, както и в други превозни средства. Този стандарт изисква системата за управление на батериите (BMS) да бъде проектирана така, че да предоставя визуални или звукови предупреждения на оператора, когато батерията е с нисък заряд, наред с други изисквания за безопасност. Въпреки че спазването на стандартите на ISO е доброволно, спазването на тези насоки насърчава безопасността, ефективността и дълготрайността на батерийните системи.

Обобщение

Литиевите батерии за съхранение бързо се утвърждават като предпочитано решение за съхранение на енергия за морски приложения, поради високата си енергийна плътност и удължения живот при тежки условия. Тези батерии са универсални и могат да се използват за редица морски приложения, от захранване на електрически лодки до осигуряване на резервно захранване за навигационни системи. Освен това, непрекъснатото разработване на нови батерийни системи разширява обхвата на възможните приложения, включително дълбоководни изследвания и други предизвикателни среди. Очаква се приемането на литиеви батерии за съхранение в морската индустрия да намали емисиите на парникови газове и да революционизира логистиката и транспорта.