Avances na tecnoloxía de baterías para sistemas de almacenamento de enerxía mariña

Prefacio

A medida que o mundo se move cara a solucións enerxéticas máis ecolóxicas, as baterías de litio recibiron unha atención crecente. Aínda que os vehículos eléctricos levan máis dunha década no punto de mira, o potencial dos sistemas de almacenamento de enerxía eléctrica en entornos mariños foi pasado por alto. Non obstante, houbo un aumento na investigación centrada na optimización do uso das baterías de litio de almacenamento e os protocolos de carga para diferentes aplicacións de embarcacións. As baterías de ciclo profundo de fosfato de ións de litio, neste caso, son particularmente atractivas debido ás súas altas densidades de enerxía, boa estabilidade química e vida útil prolongada baixo os estritos requisitos dos sistemas de propulsión mariña.

A medida que a instalación de baterías de almacenamento de litio gaña impulso, tamén o fai a implementación de normativas para garantir a seguridade. A norma ISO/TS 23625 é unha desas normativas que se centra na selección, instalación e seguridade das baterías. É fundamental ter en conta que a seguridade é primordial cando se trata do uso de baterías de litio, especialmente no que respecta aos riscos de incendio.

Sistemas de almacenamento de enerxía mariña

Os sistemas de almacenamento de enerxía mariña están a converterse nunha solución cada vez máis popular na industria mariña a medida que o mundo avanza cara a un futuro máis sostible e respectuoso co medio ambiente. Como o seu nome indica, estes sistemas están deseñados para almacenar enerxía nun entorno mariño e pódense usar para unha variedade de fins, desde propulsar buques e embarcacións ata proporcionar enerxía de reserva en caso de emerxencia.

O tipo máis común de sistema de almacenamento de enerxía mariña é unha batería de ións de litio, debido á súa alta densidade enerxética, fiabilidade e seguridade. As baterías de ións de litio tamén se poden adaptar para satisfacer os requisitos de enerxía específicos de diferentes aplicacións mariñas.

Unha das principais vantaxes dos sistemas de almacenamento de enerxía mariña é a súa capacidade para substituír os xeradores diésel. Ao utilizar baterías de ións de litio, estes sistemas poden ofrecer unha fonte de enerxía fiable e sostible para unha variedade de aplicacións. Isto inclúe enerxía auxiliar, iluminación e outras necesidades eléctricas a bordo dun barco ou embarcación. Ademais destas aplicacións, os sistemas de almacenamento de enerxía mariña tamén se poden usar para alimentar sistemas de propulsión eléctrica, o que os converte nunha alternativa viable aos motores diésel convencionais. Son especialmente axeitados para embarcacións máis pequenas que operan nunha área relativamente limitada.

En xeral, os sistemas de almacenamento de enerxía mariña son un compoñente clave da transición cara a un futuro máis sostible e respectuoso co medio ambiente na industria mariña.

Vantaxes das baterías de litio

Unha das vantaxes máis evidentes de empregar baterías de litio de almacenamento en comparación cos xeradores diésel é a ausencia de emisións de gases tóxicos e de efecto invernadoiro. Se as baterías se cargan con fontes limpas como paneis solares ou aeroxeradores, poderían constituír unha enerxía 100 % limpa. Tamén son menos custosas en termos de mantemento con menos compoñentes. Producen moito menos ruído, o que as fai ideais para situacións de acoplamento preto de zonas residenciais ou poboadas.

As baterías de litio de almacenamento non son o único tipo de baterías que se poden empregar. De feito, os sistemas de baterías mariñas pódense dividir en baterías primarias (que non se poden recargar) e baterías secundarias (que se poden recargar continuamente). Estas últimas son economicamente máis beneficiosas nunha aplicación a longo prazo, mesmo tendo en conta a degradación da capacidade. Inicialmente utilizáronse baterías de chumbo-ácido, e as baterías de litio de almacenamento considéranse baterías emerxentes. Non obstante, a investigación demostrou que proporcionan maiores densidades de enerxía e unha vida útil prolongada, o que significa que son máis axeitadas para aplicacións de longo alcance e demandas de alta carga e alta velocidade.

Independentemente destas vantaxes, os investigadores non mostraron ningún sinal de complacencia. Ao longo dos anos, numerosos deseños e estudos centráronse en mellorar o rendemento das baterías de litio de almacenamento para optimizar a súa aplicación mariña. Isto inclúe novas mesturas químicas para os eléctrodos e electrólitos modificados para protexer contra incendios e fugas térmicas.

Selección de batería de litio

Hai moitas características a ter en conta ao seleccionar baterías de litio de almacenamento para un sistema de baterías de litio de almacenamento mariño. A capacidade é unha especificación fundamental a ter en conta ao seleccionar unha batería para o almacenamento de enerxía mariña. Determina canta enerxía pode almacenar e, posteriormente, a cantidade de traballo que se pode producir antes de recargala. Este é un parámetro de deseño fundamental nas aplicacións de propulsión onde a capacidade dita a quilometraxe ou a distancia que pode percorrer o barco. Nun contexto mariño, onde o espazo adoita ser limitado, é importante atopar unha batería cunha alta densidade de enerxía. As baterías de maior densidade de enerxía son máis compactas e lixeiras, o que é especialmente importante en barcos onde o espazo e o peso son moi importantes.

As clasificacións de tensión e corrente tamén son especificacións importantes a ter en conta ao seleccionar baterías de litio para sistemas de almacenamento de enerxía mariña. Estas especificacións determinan a rapidez coa que a batería pode cargarse e descargarse, o que é importante para aplicacións onde as demandas de enerxía poden variar rapidamente.

É importante escoller unha batería deseñada especificamente para uso mariño. Os ambientes mariños son hostiles, con exposición á auga salgada, á humidade e a temperaturas extremas. As baterías de litio de almacenamento deseñadas para uso mariño adoitan presentar impermeabilización e resistencia á corrosión, así como outras características como resistencia ás vibracións e aos golpes para garantir un rendemento fiable en condicións difíciles.

A seguridade contra incendios tamén é crucial. Nas aplicacións mariñas, hai unha cantidade limitada de espazo para o almacenamento de baterías e calquera propagación do lume podería provocar liberacións de fumes tóxicos e danos custosos. Pódense tomar medidas de instalación para limitar a propagación. RoyPow, unha empresa chinesa fabricante de baterías de ións de litio, é un exemplo onde se colocan microextintores integrados no marco do paquete de baterías. Estes extintores actívanse mediante un sinal eléctrico ou queimando a liña térmica. Isto activará un xerador de aerosois que descompón quimicamente o refrixerante mediante unha reacción redox e o espalla para extinguir o lume rapidamente antes de que se propague. Este método é ideal para intervencións rápidas, moi axeitado para aplicacións en espazos reducidos como as baterías de litio de almacenamento mariño.

Seguridade e requisitos

O uso de baterías de litio de almacenamento para aplicacións mariñas está en auxe, pero a seguridade debe ser unha prioridade máxima para garantir un deseño e unha instalación axeitados. As baterías de litio son vulnerables aos riscos de fuga térmica e incendio se non se manipulan correctamente, especialmente no ambiente mariño hostil con exposición á auga salgada e alta humidade. Para abordar estas preocupacións, establecéronse normas e regulamentos ISO. Unha destas normas é a ISO/TS 23625, que proporciona directrices para seleccionar e instalar baterías de litio en aplicacións mariñas. Esta norma especifica os requisitos de deseño, instalación, mantemento e monitorización da batería para garantir a durabilidade e o funcionamento seguro da batería. Ademais, a ISO 19848-1 proporciona orientación sobre as probas e o rendemento das baterías, incluídas as baterías de litio de almacenamento, en aplicacións mariñas.

A norma ISO 26262 tamén xoga un papel importante na seguridade funcional dos sistemas eléctricos e electrónicos dentro dos buques mariños, así como doutros vehículos. Esta norma esixe que o sistema de xestión de baterías (BMS) estea deseñado para proporcionar avisos visuais ou audibles ao operador cando a batería teña pouca enerxía, entre outros requisitos de seguridade. Aínda que o cumprimento das normas ISO é voluntario, o cumprimento destas directrices promove a seguridade, a eficiencia e a lonxevidade dos sistemas de baterías.

Resumo

As baterías de litio de almacenamento están a converterse rapidamente nunha solución de almacenamento de enerxía preferida para aplicacións mariñas debido á súa alta densidade de enerxía e á súa longa vida útil en condicións esixentes. Estas baterías son versátiles e pódense usar para unha ampla gama de aplicacións mariñas, desde alimentar barcos eléctricos ata proporcionar enerxía de reserva para sistemas de navegación. Ademais, o desenvolvemento continuo de novos sistemas de baterías está a ampliar a gama de posibles aplicacións para incluír a exploración en augas profundas e outros entornos desafiantes. Espérase que a adopción de baterías de litio de almacenamento na industria mariña reduza as emisións de gases de efecto invernadoiro e revolucione a loxística e o transporte.