प्रस्तावना
जैसे-जैसे दुनिया हरित ऊर्जा समाधानों की ओर बढ़ रही है, लिथियम बैटरियों पर भी ध्यान बढ़ रहा है। हालाँकि इलेक्ट्रिक वाहन एक दशक से भी ज़्यादा समय से चर्चा में हैं, लेकिन समुद्री परिस्थितियों में विद्युत ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की क्षमता को नज़रअंदाज़ किया जाता रहा है। हालाँकि, विभिन्न नाव अनुप्रयोगों के लिए भंडारण लिथियम बैटरियों के उपयोग और चार्जिंग प्रोटोकॉल को अनुकूलित करने पर केंद्रित अनुसंधान में तेज़ी आई है। इस मामले में लिथियम-आयन फ़ॉस्फ़ेट डीप साइकिल बैटरियाँ अपने उच्च ऊर्जा घनत्व, अच्छी रासायनिक स्थिरता और समुद्री प्रणोदन प्रणालियों की कठोर आवश्यकताओं के तहत लंबे चक्र जीवन के कारण विशेष रूप से आकर्षक हैं।
जैसे-जैसे स्टोरेज लिथियम बैटरियों की स्थापना में तेज़ी आ रही है, सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए नियमों का कार्यान्वयन भी बढ़ रहा है। ISO/TS 23625 ऐसा ही एक नियम है जो बैटरी के चयन, स्थापना और सुरक्षा पर केंद्रित है। यह ध्यान रखना ज़रूरी है कि लिथियम बैटरियों के उपयोग में सुरक्षा सर्वोपरि है, खासकर आग के खतरों के मामले में।
समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ
जैसे-जैसे दुनिया एक अधिक टिकाऊ और पर्यावरण-अनुकूल भविष्य की ओर बढ़ रही है, समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ समुद्री उद्योग में एक तेज़ी से लोकप्रिय समाधान बनती जा रही हैं। जैसा कि नाम से ही ज़ाहिर है, ये प्रणालियाँ समुद्री परिवेश में ऊर्जा भंडारण के लिए डिज़ाइन की गई हैं और इनका उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है, जहाजों और नावों को चलाने से लेकर आपात स्थिति में बैकअप बिजली प्रदान करने तक।
समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणाली का सबसे आम प्रकार लिथियम-आयन बैटरी है, जो अपने उच्च ऊर्जा घनत्व, विश्वसनीयता और सुरक्षा के कारण है। लिथियम-आयन बैटरियों को विभिन्न समुद्री अनुप्रयोगों की विशिष्ट ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए भी अनुकूलित किया जा सकता है।
समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियों का एक प्रमुख लाभ यह है कि ये डीज़ल जनरेटरों की जगह ले सकती हैं। लिथियम-आयन बैटरियों का उपयोग करके, ये प्रणालियाँ विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए एक विश्वसनीय और टिकाऊ ऊर्जा स्रोत प्रदान कर सकती हैं। इसमें जहाज या जलयान पर सहायक शक्ति, प्रकाश व्यवस्था और अन्य विद्युत आवश्यकताएँ शामिल हैं। इन अनुप्रयोगों के अलावा, समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियों का उपयोग विद्युत प्रणोदन प्रणालियों को शक्ति प्रदान करने के लिए भी किया जा सकता है, जिससे ये पारंपरिक डीज़ल इंजनों का एक व्यवहार्य विकल्प बन जाती हैं। ये अपेक्षाकृत सीमित क्षेत्र में संचालित होने वाले छोटे जहाजों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं।
कुल मिलाकर, समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियां समुद्री उद्योग में अधिक टिकाऊ और पर्यावरण-अनुकूल भविष्य की ओर संक्रमण का एक प्रमुख घटक हैं।
लिथियम बैटरी के लाभ
डीज़ल जनरेटर की तुलना में स्टोरेज लिथियम बैटरियों के इस्तेमाल का एक सबसे स्पष्ट लाभ यह है कि इनसे ज़हरीली और ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन कम होता है। अगर बैटरियों को सौर पैनल या पवन टर्बाइन जैसे स्वच्छ स्रोतों से चार्ज किया जाए, तो ये 100% स्वच्छ ऊर्जा प्रदान कर सकती हैं। कम उपकरणों के कारण इनका रखरखाव भी कम खर्चीला होता है। ये बहुत कम शोर पैदा करती हैं, जिससे ये आवासीय या आबादी वाले इलाकों के पास डॉकिंग के लिए आदर्श बन जाती हैं।
स्टोरेज लिथियम बैटरियाँ ही एकमात्र प्रकार की बैटरियाँ नहीं हैं जिनका उपयोग किया जा सकता है। वास्तव में, समुद्री बैटरी प्रणालियों को प्राथमिक बैटरियों (जिन्हें रिचार्ज नहीं किया जा सकता) और द्वितीयक बैटरियों (जिन्हें लगातार रिचार्ज किया जा सकता है) में विभाजित किया जा सकता है। दीर्घकालिक अनुप्रयोगों में, क्षमता में गिरावट को ध्यान में रखते हुए भी, द्वितीयक बैटरियाँ आर्थिक रूप से अधिक लाभदायक होती हैं। शुरुआत में लेड-एसिड बैटरियों का उपयोग किया जाता था, और स्टोरेज लिथियम बैटरियों को नई उभरती हुई बैटरियाँ माना जाता है। हालाँकि, शोध से पता चला है कि वे उच्च ऊर्जा घनत्व और लंबी आयु प्रदान करती हैं, जिसका अर्थ है कि वे लंबी दूरी के अनुप्रयोगों, और उच्च भार और उच्च गति की माँगों के लिए बेहतर अनुकूल हैं।
इन फायदों के बावजूद, शोधकर्ताओं ने कोई लापरवाही नहीं दिखाई है। पिछले कुछ वर्षों में, कई डिज़ाइन और अध्ययनों ने स्टोरेज लिथियम बैटरियों के प्रदर्शन को बेहतर बनाने पर ध्यान केंद्रित किया है ताकि उनके समुद्री उपयोग को बेहतर बनाया जा सके। इसमें इलेक्ट्रोड के लिए नए रासायनिक मिश्रण और आग और तापीय रिसाव से बचाव के लिए संशोधित इलेक्ट्रोलाइट्स शामिल हैं।
लिथियम बैटरी का चयन
समुद्री भंडारण लिथियम बैटरी प्रणाली के लिए भंडारण लिथियम बैटरी चुनते समय कई विशेषताओं पर विचार करना आवश्यक है। समुद्री ऊर्जा भंडारण के लिए बैटरी चुनते समय क्षमता एक महत्वपूर्ण मानदंड है। यह निर्धारित करता है कि यह कितनी ऊर्जा संग्रहीत कर सकती है और इसके बाद, इसे रिचार्ज करने से पहले कितना कार्य किया जा सकता है। यह प्रणोदन अनुप्रयोगों में एक मूलभूत डिज़ाइन पैरामीटर है जहाँ क्षमता नाव द्वारा तय की जा सकने वाली दूरी या माइलेज को निर्धारित करती है। समुद्री संदर्भ में, जहाँ स्थान अक्सर सीमित होता है, उच्च ऊर्जा घनत्व वाली बैटरी चुनना महत्वपूर्ण है। उच्च ऊर्जा घनत्व वाली बैटरियाँ अधिक सुगठित और हल्की होती हैं, जो उन नावों पर विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहाँ स्थान और भार सीमित होते हैं।
समुद्री ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए स्टोरेज लिथियम बैटरियों का चयन करते समय वोल्टेज और करंट रेटिंग भी महत्वपूर्ण विनिर्देश हैं जिन पर विचार किया जाना चाहिए। ये विनिर्देश यह निर्धारित करते हैं कि बैटरी कितनी जल्दी चार्ज और डिस्चार्ज हो सकती है, जो उन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जहाँ बिजली की माँग में तेज़ी से बदलाव हो सकता है।
ऐसी बैटरी चुनना ज़रूरी है जो विशेष रूप से समुद्री उपयोग के लिए डिज़ाइन की गई हो। समुद्री वातावरण कठोर होता है, जहाँ खारे पानी, नमी और अत्यधिक तापमान का सामना करना पड़ता है। समुद्री उपयोग के लिए डिज़ाइन की गई स्टोरेज लिथियम बैटरियों में आमतौर पर जलरोधकता और संक्षारण प्रतिरोध के साथ-साथ कंपन और आघात प्रतिरोध जैसी अन्य विशेषताएँ भी होती हैं जो चुनौतीपूर्ण परिस्थितियों में विश्वसनीय प्रदर्शन सुनिश्चित करती हैं।
अग्नि सुरक्षा भी महत्वपूर्ण है। समुद्री अनुप्रयोगों में, बैटरी भंडारण के लिए सीमित स्थान होता है और आग फैलने से ज़हरीला धुआँ निकल सकता है और भारी नुकसान हो सकता है। इसके प्रसार को सीमित करने के लिए स्थापना संबंधी उपाय किए जा सकते हैं। चीनी लिथियम-आयन बैटरी निर्माण कंपनी रॉयपाउ, एक उदाहरण है जहाँ बैटरी पैक फ्रेम में अंतर्निहित सूक्ष्म अग्निशामक यंत्र लगाए जाते हैं। ये अग्निशामक या तो विद्युत संकेत द्वारा या तापीय लाइन को जलाकर सक्रिय होते हैं। इससे एक एरोसोल जनरेटर सक्रिय हो जाता है जो रेडॉक्स अभिक्रिया के माध्यम से शीतलक को रासायनिक रूप से विघटित करता है और आग को फैलने से पहले ही बुझाने के लिए उसे फैला देता है। यह विधि त्वरित हस्तक्षेप के लिए आदर्श है, और समुद्री भंडारण लिथियम बैटरी जैसे सीमित स्थान वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
सुरक्षा और आवश्यकताएँ
समुद्री अनुप्रयोगों के लिए स्टोरेज लिथियम बैटरियों का उपयोग बढ़ रहा है, लेकिन उचित डिज़ाइन और स्थापना सुनिश्चित करने के लिए सुरक्षा सर्वोच्च प्राथमिकता होनी चाहिए। लिथियम बैटरियों का यदि सही तरीके से उपयोग न किया जाए, तो वे तापीय रिसाव और आग के खतरों के प्रति संवेदनशील होती हैं, खासकर खारे पानी और उच्च आर्द्रता वाले कठोर समुद्री वातावरण में। इन चिंताओं को दूर करने के लिए, ISO मानक और नियम स्थापित किए गए हैं। इनमें से एक मानक ISO/TS 23625 है, जो समुद्री अनुप्रयोगों में लिथियम बैटरियों के चयन और स्थापना के लिए दिशानिर्देश प्रदान करता है। यह मानक बैटरी के स्थायित्व और सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए बैटरी के डिज़ाइन, स्थापना, रखरखाव और निगरानी आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करता है। इसके अतिरिक्त, ISO 19848-1 समुद्री अनुप्रयोगों में स्टोरेज लिथियम बैटरियों सहित बैटरियों के परीक्षण और प्रदर्शन पर मार्गदर्शन प्रदान करता है।
आईएसओ 26262 समुद्री जहाजों और अन्य वाहनों में विद्युत और इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों की कार्यात्मक सुरक्षा में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह मानक यह अनिवार्य करता है कि बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) को अन्य सुरक्षा आवश्यकताओं के साथ-साथ बैटरी के कम होने पर ऑपरेटर को दृश्य या श्रव्य चेतावनी देने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। हालाँकि आईएसओ मानकों का पालन स्वैच्छिक है, लेकिन इन दिशानिर्देशों का अनुपालन बैटरी प्रणालियों की सुरक्षा, दक्षता और दीर्घायु को बढ़ावा देता है।
सारांश
स्टोरेज लिथियम बैटरियाँ अपने उच्च ऊर्जा घनत्व और कठिन परिस्थितियों में लंबे जीवनकाल के कारण समुद्री अनुप्रयोगों के लिए एक पसंदीदा ऊर्जा भंडारण समाधान के रूप में तेज़ी से उभर रही हैं। ये बैटरियाँ बहुमुखी हैं और इनका उपयोग समुद्री अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जा सकता है, इलेक्ट्रिक नावों को शक्ति प्रदान करने से लेकर नेविगेशन प्रणालियों के लिए बैकअप पावर प्रदान करने तक। इसके अलावा, नई बैटरी प्रणालियों का निरंतर विकास संभावित अनुप्रयोगों की सीमा का विस्तार कर रहा है, जिसमें गहरे समुद्र में अन्वेषण और अन्य चुनौतीपूर्ण वातावरण शामिल हैं। समुद्री उद्योग में स्टोरेज लिथियम बैटरियों को अपनाने से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में कमी आने और रसद एवं परिवहन में क्रांतिकारी बदलाव आने की उम्मीद है।
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