Progrès dans la technologie des batteries pour les systèmes de stockage d'énergie marine

Préface

Alors que le monde évolue vers des solutions énergétiques plus vertes, les batteries au lithium suscitent un intérêt croissant. Si les véhicules électriques sont sous le feu des projecteurs depuis plus de dix ans, le potentiel des systèmes de stockage d'énergie électrique en milieu marin a été négligé. Cependant, de nombreuses recherches se concentrent sur l'optimisation de l'utilisation et des protocoles de charge des batteries au lithium pour différentes applications nautiques. Les batteries lithium-ion phosphate à décharge profonde sont particulièrement attractives en raison de leurs densités énergétiques élevées, de leur bonne stabilité chimique et de leur durée de vie prolongée, compte tenu des exigences strictes des systèmes de propulsion marins.

L'installation de batteries de stockage au lithium s'accélère, tout comme la mise en œuvre de réglementations visant à garantir la sécurité. La norme ISO/TS 23625, notamment, se concentre sur le choix, l'installation et la sécurité des batteries. Il est essentiel de rappeler que la sécurité est primordiale lors de l'utilisation de batteries au lithium, notamment en ce qui concerne les risques d'incendie.

Systèmes de stockage d'énergie marine

Les systèmes de stockage d'énergie marine gagnent en popularité dans l'industrie maritime, à l'heure où le monde évolue vers un avenir plus durable et plus écologique. Comme leur nom l'indique, ces systèmes sont conçus pour stocker l'énergie en milieu marin et peuvent être utilisés à diverses fins, de la propulsion des navires et des bateaux à la fourniture d'une alimentation de secours en cas d'urgence.

Le type de système de stockage d'énergie marin le plus courant est la batterie lithium-ion, en raison de sa densité énergétique élevée, de sa fiabilité et de sa sécurité. Les batteries lithium-ion peuvent également être adaptées aux besoins énergétiques spécifiques de différentes applications marines.

L'un des principaux avantages des systèmes de stockage d'énergie marine est leur capacité à remplacer les générateurs diesel. Grâce à l'utilisation de batteries lithium-ion, ces systèmes offrent une source d'énergie fiable et durable pour diverses applications, notamment l'alimentation auxiliaire, l'éclairage et d'autres besoins électriques à bord d'un navire. Outre ces applications, les systèmes de stockage d'énergie marine peuvent également alimenter des systèmes de propulsion électrique, ce qui en fait une alternative viable aux moteurs diesel conventionnels. Ils sont particulièrement adaptés aux petits navires opérant dans une zone relativement restreinte.

Dans l’ensemble, les systèmes de stockage d’énergie marine sont un élément clé de la transition vers un avenir plus durable et plus respectueux de l’environnement dans l’industrie maritime.

Avantages des batteries au lithium

L'un des avantages les plus évidents des batteries de stockage au lithium par rapport aux générateurs diesel est l'absence d'émissions toxiques et de gaz à effet de serre. Rechargées à l'aide de sources propres telles que des panneaux solaires ou des éoliennes, ces batteries peuvent constituer une énergie 100 % propre. Elles sont également moins coûteuses en termes de maintenance, car elles comportent moins de composants. Elles sont beaucoup moins bruyantes, ce qui les rend idéales pour les installations à quai à proximité de zones résidentielles ou peuplées.

Les batteries de stockage au lithium ne sont pas les seuls types de batteries utilisables. En effet, les systèmes de batteries marines se divisent en batteries primaires (non rechargeables) et batteries secondaires (rechargeables en continu). Ces dernières sont plus avantageuses économiquement pour une utilisation à long terme, même en tenant compte de la dégradation de capacité. Les batteries au plomb-acide ont été initialement utilisées, et les batteries de stockage au lithium sont considérées comme des batteries émergentes. Cependant, des recherches ont montré qu'elles offrent des densités énergétiques plus élevées et une durée de vie prolongée, ce qui les rend plus adaptées aux applications longue portée, aux charges et aux vitesses élevées.

Malgré ces avantages, les chercheurs ne se sont pas laissés aller. Au fil des ans, de nombreuses conceptions et études ont porté sur l'amélioration des performances des batteries de stockage au lithium afin d'optimiser leur application marine. Cela inclut de nouveaux mélanges chimiques pour les électrodes et des électrolytes modifiés afin de les protéger contre les incendies et les emballements thermiques.

Sélection de batterie au lithium

Plusieurs caractéristiques sont à prendre en compte lors du choix d'une batterie de stockage d'énergie marine. La capacité est un critère essentiel à prendre en compte pour le choix d'une batterie destinée au stockage d'énergie marine. Elle détermine la quantité d'énergie qu'elle peut stocker et, par conséquent, la quantité de travail pouvant être produite avant recharge. Il s'agit d'un paramètre de conception fondamental pour les applications de propulsion, où la capacité détermine la distance parcourue par le bateau. Dans un contexte maritime où l'espace est souvent limité, il est important de choisir une batterie à haute densité énergétique. Les batteries à haute densité énergétique sont plus compactes et plus légères, ce qui est particulièrement important sur les bateaux où l'espace et le poids sont des facteurs clés.

La tension et le courant nominaux sont également des spécifications importantes à prendre en compte lors du choix des batteries au lithium pour les systèmes de stockage d'énergie marine. Ces spécifications déterminent la vitesse de charge et de décharge de la batterie, un facteur important pour les applications où la demande énergétique peut varier rapidement.

Il est important de choisir une batterie spécialement conçue pour un usage marin. Les environnements marins sont difficiles, exposés à l'eau salée, à l'humidité et aux températures extrêmes. Les batteries de stockage au lithium conçues pour un usage marin sont généralement étanches et résistantes à la corrosion, ainsi qu'à d'autres caractéristiques telles que la résistance aux vibrations et aux chocs, pour garantir des performances fiables dans des conditions difficiles.

La sécurité incendie est également cruciale. Dans les applications marines, l'espace de stockage des batteries est limité et toute propagation du feu peut entraîner des dégagements de fumées toxiques et des dommages coûteux. Des mesures d'installation peuvent être prises pour limiter la propagation. RoyPow, fabricant chinois de batteries lithium-ion, est un exemple de micro-extincteurs intégrés au châssis du bloc-batterie. Ces extincteurs sont activés soit par un signal électrique, soit par la combustion de la ligne thermique. Cela active un générateur d'aérosol qui décompose chimiquement le liquide de refroidissement par une réaction redox et le diffuse pour éteindre rapidement le feu avant qu'il ne se propage. Cette méthode est idéale pour les interventions rapides et convient parfaitement aux applications en espace restreint comme les batteries de stockage au lithium marines.

Sécurité et exigences

L'utilisation de batteries de stockage au lithium pour les applications marines est en plein essor, mais la sécurité doit être une priorité absolue pour garantir une conception et une installation appropriées. Les batteries au lithium sont vulnérables à l'emballement thermique et aux risques d'incendie si elles ne sont pas manipulées correctement, en particulier dans un environnement marin difficile, exposé à l'eau salée et à une forte humidité. Pour répondre à ces préoccupations, des normes et réglementations ISO ont été établies. L'une de ces normes est la norme ISO/TS 23625, qui fournit des lignes directrices pour la sélection et l'installation de batteries au lithium dans les applications marines. Cette norme spécifie les exigences de conception, d'installation, de maintenance et de surveillance des batteries afin de garantir leur durabilité et leur fonctionnement en toute sécurité. De plus, la norme ISO 19848-1 fournit des conseils sur les essais et les performances des batteries, y compris les batteries de stockage au lithium, dans les applications marines.

La norme ISO 26262 joue également un rôle important dans la sécurité fonctionnelle des systèmes électriques et électroniques des navires et autres véhicules. Cette norme exige que le système de gestion de batterie (BMS) soit conçu pour fournir des avertissements visuels ou sonores à l'opérateur lorsque la batterie est faible, entre autres exigences de sécurité. Bien que l'adhésion aux normes ISO soit volontaire, le respect de ces directives favorise la sécurité, l'efficacité et la longévité des systèmes de batterie.

Résumé

Les batteries de stockage au lithium s'imposent rapidement comme une solution de stockage d'énergie privilégiée pour les applications marines, grâce à leur densité énergétique élevée et à leur durée de vie prolongée dans des conditions exigeantes. Polyvalentes, elles peuvent être utilisées pour de nombreuses applications marines, de l'alimentation des bateaux électriques à l'alimentation de secours des systèmes de navigation. De plus, le développement continu de nouveaux systèmes de batteries élargit le champ des applications possibles, notamment l'exploration sous-marine et d'autres environnements difficiles. L'adoption des batteries de stockage au lithium dans l'industrie maritime devrait réduire les émissions de gaz à effet de serre et révolutionner la logistique et le transport.