Napredak u tehnologiji baterija za sustave za pohranu energije u moru

Predgovor

Kako se svijet pomiče prema zelenijim energetskim rješenjima, litijeve baterije privlače sve veću pozornost. Dok su električna vozila u središtu pozornosti već više od desetljeća, potencijal sustava za pohranu električne energije u pomorskim okruženjima bio je zanemaren. Međutim, došlo je do porasta istraživanja usmjerenih na optimizaciju korištenja litijevih baterija za pohranu i protokola punjenja za različite primjene na plovilima. Litij-ionske fosfatne baterije dubokog ciklusa u ovom su slučaju posebno atraktivne zbog visoke gustoće energije, dobre kemijske stabilnosti i produljenog vijeka trajanja ciklusa pod strogim zahtjevima brodskih pogonskih sustava.

Kako ugradnja litijevih baterija za pohranu podataka dobiva na zamahu, tako se povećava i provedba propisa kojima se osigurava sigurnost. ISO/TS 23625 je jedan takav propis koji se fokusira na odabir, ugradnju i sigurnost baterija. Važno je napomenuti da je sigurnost najvažnija kada je u pitanju korištenje litijevih baterija, posebno u pogledu opasnosti od požara.

Sustavi za pohranu energije u moru

Sustavi za pohranu energije u moru postaju sve popularnije rješenje u pomorskoj industriji kako se svijet kreće prema održivijoj i ekološki prihvatljivijoj budućnosti. Kao što i samo ime govori, ovi sustavi dizajnirani su za pohranu energije u pomorskom okruženju i mogu se koristiti u razne svrhe, od pogona brodova i plovila do osiguravanja rezervnog napajanja u slučaju nužde.

Najčešći tip sustava za pohranu energije u moru je litij-ionska baterija, zbog svoje visoke gustoće energije, pouzdanosti i sigurnosti. Litij-ionske baterije također se mogu prilagoditi specifičnim zahtjevima za napajanje različitih pomorskih primjena.

Jedna od ključnih prednosti sustava za pohranu energije u moru je njihova sposobnost zamjene dizelskih generatora. Korištenjem litij-ionskih baterija, ovi sustavi mogu ponuditi pouzdan i održiv izvor energije za razne primjene. To uključuje pomoćnu energiju, rasvjetu i druge električne potrebe na brodu ili plovilu. Osim ovih primjena, sustavi za pohranu energije u moru mogu se koristiti i za napajanje električnih pogonskih sustava, što ih čini održivom alternativom konvencionalnim dizelskim motorima. Posebno su prikladni za manja plovila koja rade na relativno ograničenom području.

Sveukupno, sustavi za pohranu energije u moru ključna su komponenta prijelaza na održiviju i ekološki prihvatljiviju budućnost u pomorskoj industriji.

Prednosti litijevih baterija

Jedna od najočitijih prednosti korištenja litijevih baterija za pohranu u usporedbi s dizelskim generatorom je nedostatak emisija otrovnih tvari i stakleničkih plinova. Ako se baterije pune pomoću čistih izvora poput solarnih panela ili vjetroturbina, to bi moglo predstavljati 100% čistu energiju. Također su jeftinije u smislu održavanja s manje komponenti. Proizvode puno manje buke, što ih čini idealnim za pristajanje u blizini stambenih ili naseljenih područja.

Litijeve baterije za pohranu nisu jedina vrsta baterija koja se može koristiti. Zapravo, brodski baterijski sustavi mogu se podijeliti na primarne baterije (koje se ne mogu puniti) i sekundarne baterije (koje se mogu kontinuirano puniti). Potonje su ekonomski isplativije u dugotrajnoj primjeni, čak i kada se uzme u obzir smanjenje kapaciteta. U početku su se koristile olovno-kiselinske baterije, a litijeve baterije za pohranu smatraju se novonastalim baterijama. Međutim, istraživanja su pokazala da one pružaju veću gustoću energije i dulji vijek trajanja, što znači da su prikladnije za primjene na velike udaljenosti te zahtjeve za velikim opterećenjem i velikom brzinom.

Unatoč ovim prednostima, istraživači nisu pokazali nikakve znakove samozadovoljstva. Tijekom godina, brojni dizajni i studije usredotočili su se na poboljšanje performansi litijevih baterija za pohranu kako bi se poboljšala njihova primjena u pomorstvu. To uključuje nove kemijske mješavine za elektrode i modificirane elektrolite kako bi se zaštitili od požara i toplinskih bijegova.

Odabir litijeve baterije

Prilikom odabira litijevih baterija za pohranu energije u brodskom sustavu postoji više karakteristika koje treba uzeti u obzir. Kapacitet je ključna specifikacija koju treba uzeti u obzir pri odabiru baterije za pohranu energije u brodskom sustavu. On određuje koliko energije može pohraniti, a posljedično i količinu rada koju može obaviti prije ponovnog punjenja. Ovo je temeljni parametar dizajna u pogonskim primjenama gdje kapacitet diktira kilometražu ili udaljenost koju brod može prijeći. U pomorskom kontekstu, gdje je prostor često ograničen, važno je pronaći bateriju s visokom gustoćom energije. Baterije veće gustoće energije su kompaktnije i lakše, što je posebno važno na brodovima gdje su prostor i težina ograničeni.

Nazivni napon i struja također su važne specifikacije koje treba uzeti u obzir pri odabiru litijevih baterija za pohranu energije u brodskim sustavima. Ove specifikacije određuju koliko se brzo baterija može puniti i prazniti, što je važno za primjene gdje se zahtjevi za energijom mogu brzo mijenjati.

Važno je odabrati bateriju koja je posebno dizajnirana za pomorsku upotrebu. Pomorski okoliši su surovi, s izloženošću slanoj vodi, vlazi i ekstremnim temperaturama. Litijeve baterije za pohranu koje su dizajnirane za pomorsku upotrebu obično imaju otpornost na vodu i koroziju, kao i druge značajke poput otpornosti na vibracije i udarce kako bi se osigurale pouzdane performanse u zahtjevnim uvjetima.

Zaštita od požara također je ključna. U pomorskim primjenama prostor za pohranu baterija ograničen je, a svako širenje požara moglo bi dovesti do oslobađanja otrovnih isparenja i skupih šteta. Mogu se poduzeti mjere instalacije kako bi se ograničilo širenje. RoyPow, kineska tvrtka za proizvodnju litij-ionskih baterija, jedan je od primjera gdje se ugrađeni mikro aparati za gašenje požara postavljaju u okvir baterijskog paketa. Ovi aparati za gašenje požara aktiviraju se električnim signalom ili paljenjem toplinske linije. To će aktivirati generator aerosola koji kemijski razgrađuje rashladnu tekućinu redoks reakcijom i širi je kako bi brzo ugasio požar prije nego što se proširi. Ova metoda idealna je za brze intervencije, dobro prilagođena primjenama u skučenom prostoru poput litijevih baterija za pohranu u pomorskim prostorima.

Sigurnost i zahtjevi

Upotreba litijevih baterija za pohranu u pomorskim primjenama je u porastu, ali sigurnost mora biti glavni prioritet kako bi se osigurao pravilan dizajn i ugradnja. Litijeve baterije su osjetljive na toplinski gubitak i opasnosti od požara ako se s njima ne rukuje ispravno, posebno u surovom morskom okruženju s izloženošću slanoj vodi i visokom vlagom. Kako bi se riješili ti problemi, uspostavljeni su ISO standardi i propisi. Jedan od tih standarda je ISO/TS 23625, koji pruža smjernice za odabir i ugradnju litijevih baterija u pomorskim primjenama. Ovaj standard specificira zahtjeve za dizajn, ugradnju, održavanje i praćenje baterija kako bi se osigurala trajnost i siguran rad baterije. Osim toga, ISO 19848-1 pruža smjernice o ispitivanju i performansama baterija, uključujući litijeve baterije za pohranu, u pomorskim primjenama.

ISO 26262 također igra značajnu ulogu u funkcionalnoj sigurnosti električnih i elektroničkih sustava unutar brodova, kao i drugih vozila. Ovaj standard nalaže da sustav upravljanja baterijama (BMS) mora biti dizajniran tako da pruža vizualna ili zvučna upozorenja operateru kada je baterija niska, između ostalih sigurnosnih zahtjeva. Iako je pridržavanje ISO standarda dobrovoljno, usklađenost s ovim smjernicama potiče sigurnost, učinkovitost i dugovječnost baterijskih sustava.

Sažetak

Litijeve baterije za pohranu brzo se pojavljuju kao preferirano rješenje za pohranu energije za pomorske primjene zbog svoje visoke gustoće energije i produljenog vijeka trajanja u zahtjevnim uvjetima. Ove baterije su svestrane i mogu se koristiti za niz pomorskih primjena, od napajanja električnih brodova do osiguravanja rezervnog napajanja za navigacijske sustave. Nadalje, kontinuirani razvoj novih baterijskih sustava proširuje raspon mogućih primjena, uključujući istraživanje dubokog mora i druga izazovna okruženja. Očekuje se da će primjena litijevih baterija za pohranu u pomorskoj industriji smanjiti emisije stakleničkih plinova i revolucionirati logistiku i transport.