Datblygiadau mewn technoleg batri ar gyfer systemau storio ynni morol

Rhagair

Wrth i'r byd symud tuag at atebion ynni mwy gwyrdd, mae batris lithiwm wedi denu mwy o sylw. Er bod cerbydau trydan wedi bod yn y chwyddwydr ers dros ddegawd, mae potensial systemau storio ynni trydan mewn lleoliadau morol wedi'i anwybyddu. Fodd bynnag, bu cynnydd mewn ymchwil sy'n canolbwyntio ar optimeiddio defnydd batris lithiwm storio a phrotocolau gwefru ar gyfer gwahanol gymwysiadau cychod. Mae batris cylch dwfn ffosffad lithiwm-ion yn yr achos hwn yn arbennig o ddeniadol oherwydd eu dwyseddau ynni uchel, sefydlogrwydd cemegol da, a bywyd cylch hir o dan ofynion llym systemau gyriant morol.

Wrth i osod batris lithiwm storio ennill momentwm, felly hefyd y mae gweithredu rheoliadau i sicrhau diogelwch. Mae ISO/TS 23625 yn un rheoliad o'r fath sy'n canolbwyntio ar ddewis, gosod a diogelwch batris. Mae'n hanfodol nodi bod diogelwch yn hollbwysig o ran defnyddio batris lithiwm, yn enwedig o ran peryglon tân.

Systemau storio ynni morol

Mae systemau storio ynni morol yn dod yn ateb cynyddol boblogaidd yn y diwydiant morol wrth i'r byd symud tuag at ddyfodol mwy cynaliadwy ac ecogyfeillgar. Fel mae'r enw'n awgrymu, mae'r systemau hyn wedi'u cynllunio i storio ynni mewn lleoliad morol a gellir eu defnyddio at amrywiaeth o ddibenion, o yrru llongau a chychod i ddarparu pŵer wrth gefn rhag ofn argyfwng.

Y math mwyaf cyffredin o system storio ynni morol yw batri lithiwm-ion, oherwydd ei ddwysedd ynni uchel, ei ddibynadwyedd a'i ddiogelwch. Gellir teilwra batris lithiwm-ion hefyd i fodloni gofynion pŵer penodol gwahanol gymwysiadau morol.

Un o brif fanteision systemau storio ynni morol yw eu gallu i ddisodli generaduron diesel. Drwy ddefnyddio batris lithiwm-ion, gall y systemau hyn gynnig ffynhonnell bŵer ddibynadwy a chynaliadwy ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau. Mae hyn yn cynnwys pŵer ategol, goleuadau, ac anghenion trydanol eraill ar fwrdd llong neu gwch. Yn ogystal â'r cymwysiadau hyn, gellir defnyddio systemau storio ynni morol hefyd i bweru systemau gyriant trydan, gan eu gwneud yn ddewis arall hyfyw i beiriannau diesel confensiynol. Maent yn arbennig o addas ar gyfer llongau llai sy'n gweithredu mewn ardal gymharol gyfyngedig.

At ei gilydd, mae systemau storio ynni morol yn elfen allweddol o'r newid i ddyfodol mwy cynaliadwy ac ecogyfeillgar yn y diwydiant morol.

Manteision batris lithiwm

Un o fanteision mwyaf amlwg defnyddio batris lithiwm storio o'i gymharu â generadur diesel yw'r diffyg allyriadau nwyon gwenwynig a nwyon tŷ gwydr. Os caiff y batris eu gwefru gan ddefnyddio ffynonellau glân fel paneli solar neu dyrbinau gwynt, gallai fod yn ynni 100% glân. Maent hefyd yn llai costus o ran cynnal a chadw gyda llai o gydrannau. Maent yn cynhyrchu llawer llai o sŵn, gan eu gwneud yn ddelfrydol ar gyfer sefyllfaoedd docio ger ardaloedd preswyl neu boblog.

Nid batris lithiwm storio yw'r unig fath o fatris y gellir eu defnyddio. Mewn gwirionedd, gellir rhannu systemau batri morol yn fatris cynradd (na ellir eu hailwefru) a batris eilaidd (y gellir eu hailwefru'n barhaus). Mae'r olaf yn fwy buddiol yn economaidd mewn cymhwysiad hirdymor, hyd yn oed wrth ystyried dirywiad capasiti. Defnyddiwyd batris asid plwm i ddechrau, ac ystyrir bod batris lithiwm storio yn fatris sy'n dod i'r amlwg yn ddiweddar. Fodd bynnag, mae ymchwil wedi dangos eu bod yn darparu dwyseddau ynni uwch a bywyd hirach, sy'n golygu eu bod yn fwy addas ar gyfer cymwysiadau pellter hir, a gofynion llwyth uchel a chyflymder uchel.

Er gwaethaf y manteision hyn, nid yw ymchwilwyr wedi dangos unrhyw arwyddion o hunanfodlonrwydd. Dros y blynyddoedd, mae nifer o ddyluniadau ac astudiaethau wedi canolbwyntio ar wella perfformiad batris lithiwm storio i wella eu cymhwysiad morol. Mae hyn yn cynnwys cymysgeddau cemegol newydd ar gyfer yr electrodau ac electrolytau wedi'u haddasu er mwyn amddiffyn rhag tanau a rhediadau thermol.

Dewis batri lithiwm

Mae sawl nodwedd i'w hystyried wrth ddewis batris lithiwm storio ar gyfer system batri lithiwm storio morol. Mae capasiti yn fanyleb hollbwysig i'w hystyried wrth ddewis batri ar gyfer storio ynni morol. Mae'n pennu faint o ynni y gall ei storio ac, felly, faint o waith y gellir ei gynhyrchu cyn ei ailwefru. Mae hwn yn baramedr dylunio sylfaenol mewn cymwysiadau gyriant lle mae capasiti yn pennu'r milltiroedd neu'r pellter y gall y cwch deithio. Mewn cyd-destun morol, lle mae lle yn aml yn gyfyngedig, mae'n bwysig dod o hyd i fatri â dwysedd ynni uchel. Mae batris dwysedd ynni uwch yn fwy cryno ac yn ysgafnach, sy'n arbennig o bwysig ar gychod lle mae lle a phwysau yn brin.

Mae graddfeydd foltedd a cherrynt hefyd yn fanylebau pwysig i'w hystyried wrth ddewis batris lithiwm storio ar gyfer systemau storio ynni morol. Mae'r manylebau hyn yn pennu pa mor gyflym y gall y batri wefru a rhyddhau, sy'n bwysig ar gyfer cymwysiadau lle gall gofynion pŵer amrywio'n gyflym.

Mae'n bwysig dewis batri sydd wedi'i gynllunio'n benodol ar gyfer defnydd morol. Mae amgylcheddau morol yn llym, gydag amlygiad i ddŵr halen, lleithder a thymheredd eithafol. Bydd batris lithiwm storio sydd wedi'u cynllunio ar gyfer defnydd morol fel arfer yn cynnwys gwrth-ddŵr a gwrthsefyll cyrydiad, yn ogystal â nodweddion eraill fel gwrthsefyll dirgryniad a gwrthsefyll sioc i sicrhau perfformiad dibynadwy mewn amodau heriol.

Mae diogelwch tân hefyd yn hanfodol. Mewn cymwysiadau morol, mae lle cyfyngedig ar gyfer storio batris a gallai unrhyw ledaeniad tân arwain at ryddhau mwg gwenwynig a difrod costus. Gellir cymryd mesurau gosod i gyfyngu ar y lledaeniad. Mae RoyPow, cwmni gweithgynhyrchu batris lithiwm-ion Tsieineaidd, yn un enghraifft lle mae diffoddwyr micro adeiledig yn cael eu gosod yn ffrâm y pecyn batri. Mae'r diffoddwyr hyn yn cael eu actifadu naill ai gan signal trydanol neu drwy losgi'r llinell thermol. Bydd hyn yn actifadu generadur aerosol sy'n dadelfennu'r oerydd yn gemegol trwy adwaith redoks ac yn ei ledaenu i ddiffodd y tân yn gyflym cyn iddo ledaenu. Mae'r dull hwn yn ddelfrydol ar gyfer ymyriadau cyflym, ac yn addas iawn ar gyfer cymwysiadau gofod cyfyng fel batris lithiwm storio morol.

Diogelwch a gofynion

Mae'r defnydd o fatris lithiwm storio ar gyfer cymwysiadau morol ar gynnydd, ond rhaid i ddiogelwch fod yn flaenoriaeth uchel i sicrhau dylunio a gosod priodol. Mae batris lithiwm yn agored i beryglon rhedeg thermol a thân os na chânt eu trin yn gywir, yn enwedig yn yr amgylchedd morol llym gydag amlygiad i ddŵr hallt a lleithder uchel. I fynd i'r afael â'r pryderon hyn, mae safonau a rheoliadau ISO wedi'u sefydlu. Un o'r safonau hyn yw ISO/TS 23625, sy'n darparu canllawiau ar gyfer dewis a gosod batris lithiwm mewn cymwysiadau morol. Mae'r safon hon yn nodi'r gofynion dylunio, gosod, cynnal a chadw a monitro batris i sicrhau gwydnwch a gweithrediad diogel y batri. Yn ogystal, mae ISO 19848-1 yn darparu canllawiau ar brofi a pherfformiad batris, gan gynnwys batris lithiwm storio, mewn cymwysiadau morol.

Mae ISO 26262 hefyd yn chwarae rhan arwyddocaol yn niogelwch swyddogaethol systemau trydanol ac electronig mewn llongau morol, yn ogystal â cherbydau eraill. Mae'r safon hon yn gorchymyn bod rhaid i'r system rheoli batri (BMS) gael ei chynllunio i roi rhybuddion gweledol neu glywadwy i'r gweithredwr pan fydd y batri'n isel ar bŵer, ymhlith gofynion diogelwch eraill. Er bod glynu wrth safonau ISO yn wirfoddol, mae cydymffurfio â'r canllawiau hyn yn hyrwyddo diogelwch, effeithlonrwydd a hirhoedledd systemau batri.

Crynodeb

Mae batris lithiwm storio yn dod i'r amlwg yn gyflym fel ateb storio ynni dewisol ar gyfer cymwysiadau morol oherwydd eu dwysedd ynni uchel a'u hoes hir o dan amodau heriol. Mae'r batris hyn yn amlbwrpas a gellir eu defnyddio ar gyfer ystod o gymwysiadau morol, o bweru cychod trydan i ddarparu pŵer wrth gefn ar gyfer systemau llywio. Ar ben hynny, mae datblygiad parhaus systemau batri newydd yn ehangu'r ystod o gymwysiadau posibl i gynnwys archwilio môr dwfn ac amgylcheddau heriol eraill. Disgwylir i fabwysiadu batris lithiwm storio yn y diwydiant morol leihau allyriadau nwyon tŷ gwydr a chwyldroi logisteg a chludiant.