Ծովային էներգիայի կուտակման համակարգերի համար մարտկոցային տեխնոլոգիայի առաջընթացներ

Նախաբան

Քանի որ աշխարհը անցնում է դեպի ավելի կանաչ էներգիայի լուծումներ, լիթիումային մարտկոցները ավելի ու ավելի մեծ ուշադրության են արժանանում: Մինչդեռ էլեկտրական տրանսպորտային միջոցները ուշադրության կենտրոնում են ավելի քան մեկ տասնամյակ, ծովային միջավայրերում էլեկտրաէներգիայի կուտակման համակարգերի ներուժը անտեսվել է: Այնուամենայնիվ, հետազոտությունների աճ է նկատվել, որոնք կենտրոնանում են լիթիումային մարտկոցների կուտակման օպտիմալացման և տարբեր նավային կիրառությունների համար լիցքավորման արձանագրությունների վրա: Այս դեպքում լիթիում-իոնային ֆոսֆատային խորը ցիկլի մարտկոցները հատկապես գրավիչ են իրենց բարձր էներգիայի խտության, լավ քիմիական կայունության և ծովային շարժիչային համակարգերի խիստ պահանջների պայմաններում երկարացված ցիկլի կյանքի շնորհիվ:

Լիթիումային մարտկոցների տեղադրմանը զուգընթաց թափ է հավաքվում նաև անվտանգությունն ապահովելու կանոնակարգերի ներդրումը: ISO/TS 23625-ը այդպիսի կանոնակարգերից մեկն է, որը կենտրոնանում է մարտկոցների ընտրության, տեղադրման և անվտանգության վրա: Կարևոր է նշել, որ անվտանգությունը գերակա է լիթիումային մարտկոցների օգտագործման ժամանակ, մասնավորապես՝ հրդեհային վտանգների առումով:

Ծովային էներգիայի կուտակման համակարգեր

Ծովային էներգիայի կուտակման համակարգերը դառնում են ավելի ու ավելի տարածված լուծում ծովային արդյունաբերության մեջ, քանի որ աշխարհը շարժվում է դեպի ավելի կայուն և էկոլոգիապես մաքուր ապագա։ Ինչպես անունն է հուշում, այս համակարգերը նախատեսված են ծովային միջավայրում էներգիա կուտակելու համար և կարող են օգտագործվել տարբեր նպատակներով՝ նավերի և նավակների շարժիչ ուժից մինչև արտակարգ իրավիճակների դեպքում պահեստային էլեկտրաէներգիա ապահովելը։

Ծովային էներգիայի կուտակման համակարգի ամենատարածված տեսակը լիթիում-իոնային մարտկոցն է՝ իր բարձր էներգիայի խտության, հուսալիության և անվտանգության շնորհիվ: Լիթիում-իոնային մարտկոցները կարող են նաև հարմարեցվել տարբեր ծովային կիրառությունների հատուկ էներգիայի պահանջներին համապատասխան:

Ծովային էներգիայի կուտակման համակարգերի հիմնական առավելություններից մեկը դիզելային գեներատորները փոխարինելու դրանց ունակությունն է: Լիթիում-իոնային մարտկոցներ օգտագործելով՝ այս համակարգերը կարող են ապահովել հուսալի և կայուն էներգիայի աղբյուր տարբեր կիրառությունների համար: Սա ներառում է օժանդակ էներգիայի մատակարարում, լուսավորություն և նավի կամ նավի վրա այլ էլեկտրական կարիքներ: Այս կիրառություններից բացի, ծովային էներգիայի կուտակման համակարգերը կարող են օգտագործվել նաև էլեկտրական շարժիչային համակարգերը սնուցելու համար, ինչը դրանք դարձնում է ավանդական դիզելային շարժիչների կենսունակ այլընտրանք: Դրանք հատկապես հարմար են համեմատաբար սահմանափակ տարածքում գործող փոքր նավերի համար:

Ընդհանուր առմամբ, ծովային էներգիայի կուտակման համակարգերը ծովային արդյունաբերության մեջ ավելի կայուն և էկոլոգիապես մաքուր ապագայի անցման հիմնական բաղադրիչն են։

Լիթիումային մարտկոցների առավելությունները

Դիզելային գեներատորի համեմատ լիթիումային մարտկոցների օգտագործման ամենաակնհայտ առավելություններից մեկը թունավոր և ջերմոցային գազերի արտանետումների բացակայությունն է: Եթե մարտկոցները լիցքավորվեն մաքուր աղբյուրներով, ինչպիսիք են արևային վահանակները կամ քամու տուրբինները, դա կարող է կազմել 100% մաքուր էներգիա: Դրանք նաև ավելի էժան են սպասարկման առումով՝ ավելի քիչ բաղադրիչներով: Դրանք շատ ավելի քիչ աղմուկ են առաջացնում, ինչը դրանք իդեալական է դարձնում բնակելի կամ բնակեցված տարածքների մոտ կայանման համար:

Լիթիումային կուտակիչ մարտկոցները միակ տեսակի մարտկոցները չեն, որոնք կարող են օգտագործվել: Փաստորեն, ծովային մարտկոցային համակարգերը կարելի է բաժանել առաջնային մարտկոցների (որոնք չեն կարող լիցքավորվել) և երկրորդային մարտկոցների (որոնք կարող են անընդհատ լիցքավորվել): Վերջինս ավելի տնտեսապես շահավետ է երկարաժամկետ կիրառման դեպքում, նույնիսկ հաշվի առնելով հզորության նվազումը: Սկզբում օգտագործվել են կապարաթթվային մարտկոցներ, իսկ կուտակիչ լիթիումային մարտկոցները համարվում են նորահայտ մարտկոցներ: Այնուամենայնիվ, հետազոտությունները ցույց են տվել, որ դրանք ապահովում են ավելի բարձր էներգիայի խտություն և երկարատև ծառայության ժամկետ, ինչը նշանակում է, որ դրանք ավելի հարմար են երկարատև կիրառությունների, բարձր բեռնվածության և բարձր արագության պահանջների համար:

Այս առավելություններից անկախ, հետազոտողները որևէ ինքնագոհության նշան չեն ցուցաբերել: Տարիների ընթացքում բազմաթիվ նախագծեր և ուսումնասիրություններ կենտրոնացել են լիթիումային կուտակիչ մարտկոցների աշխատանքի բարելավման վրա՝ դրանց ծովային կիրառումը բարելավելու համար: Սա ներառում է էլեկտրոդների համար նոր քիմիական խառնուրդներ և մոդիֆիկացված էլեկտրոլիտներ՝ հրդեհներից և ջերմային արտահոսքերից պաշտպանվելու համար:

Լիթիումային մարտկոցի ընտրություն

Ծովային լիթիումային մարտկոցների համակարգի համար պահեստային լիթիումային մարտկոցներ ընտրելիս պետք է հաշվի առնել բազմաթիվ բնութագրեր: Ծովային էներգիայի կուտակման համար մարտկոց ընտրելիս հզորությունը կարևորագույն չափանիշ է: Այն որոշում է, թե որքան էներգիա կարող է այն կուտակել և, հետևաբար, աշխատանքի քանակը, որը կարող է արտադրվել վերալիցքավորումից առաջ: Սա շարժիչային կիրառություններում նախագծման հիմնարար պարամետր է, որտեղ հզորությունը որոշում է նավի կողմից անցնող վազքը կամ հեռավորությունը: Ծովային համատեքստում, որտեղ տարածքը հաճախ սահմանափակ է, կարևոր է գտնել բարձր էներգիայի խտությամբ մարտկոց: Բարձր էներգիայի խտությամբ մարտկոցներն ավելի կոմպակտ և թեթև են, ինչը հատկապես կարևոր է այն նավակների համար, որտեղ տարածքը և քաշը չափազանց կարևոր են:

Ծովային էներգիայի կուտակման համակարգերի համար լիթիումային մարտկոցներ ընտրելիս հաշվի առնելու կարևոր չափանիշներ են նաև լարման և հոսանքի գնահատականները: Այս չափանիշները որոշում են, թե որքան արագ կարող է մարտկոցը լիցքավորվել և լիցքաթափվել, ինչը կարևոր է այն կիրառությունների համար, որտեղ էներգիայի պահանջարկը կարող է արագ փոխվել:

Կարևոր է ընտրել մարտկոց, որը նախատեսված է հատուկ ծովային օգտագործման համար: Ծովային միջավայրերը խիստ են՝ ենթարկված աղի ջրի, խոնավության և ծայրահեղ ջերմաստիճանների ազդեցությանը: Ծովային օգտագործման համար նախատեսված լիթիումային կուտակիչ մարտկոցները սովորաբար առանձնանում են ջրամեկուսացման և կոռոզիոն դիմադրողականությամբ, ինչպես նաև այլ հատկանիշներով, ինչպիսիք են թրթռման և հարվածային դիմադրությունը՝ դժվարին պայմաններում հուսալի աշխատանք ապահովելու համար:

Հրդեհային անվտանգությունը նույնպես կարևոր է: Ծովային կիրառություններում մարտկոցների պահեստավորման համար տարածքը սահմանափակ է, և հրդեհի ցանկացած տարածում կարող է հանգեցնել թունավոր ծխի արտանետման և թանկարժեք վնասների: Տեղադրման միջոցառումներ կարող են ձեռնարկվել տարածումը սահմանափակելու համար: RoyPow-ն՝ չինական լիթիում-իոնային մարտկոցներ արտադրող ընկերությունը, օրինակ է, որտեղ ներկառուցված միկրոմարիչ սարքերը տեղադրվում են մարտկոցների շրջանակում: Այս մարիչ սարքերը ակտիվանում են կամ էլեկտրական ազդանշանով, կամ ջերմային գծի այրմամբ: Սա կակտիվացնի աէրոզոլային գեներատոր, որը քիմիապես քայքայում է սառեցնող հեղուկը օքսիդա-վերականգնման ռեակցիայի միջոցով և տարածում այն՝ հրդեհը արագորեն մարելու համար, նախքան այն տարածվի: Այս մեթոդը իդեալական է արագ միջամտությունների համար, լավ հարմար է նեղ տարածության կիրառությունների համար, ինչպիսիք են ծովային լիթիումային մարտկոցները:

Անվտանգություն և պահանջներ

Ծովային կիրառությունների համար կուտակիչ լիթիումային մարտկոցների օգտագործումը աճում է, սակայն անվտանգությունը պետք է լինի գերակա խնդիր՝ պատշաճ նախագծումն ու տեղադրումն ապահովելու համար: Լիթիումային մարտկոցները խոցելի են ջերմային փախուստի և հրդեհի վտանգի նկատմամբ, եթե ճիշտ չեն օգտագործվում, հատկապես ծովային կոշտ միջավայրում՝ աղի ջրի ազդեցության և բարձր խոնավության պայմաններում: Այս մտահոգությունները լուծելու համար մշակվել են ISO ստանդարտներ և կանոնակարգեր: Այդ ստանդարտներից մեկը ISO/TS 23625-ն է, որը տրամադրում է ուղեցույցներ ծովային կիրառությունների համար լիթիումային մարտկոցներ ընտրելու և տեղադրելու համար: Այս ստանդարտը սահմանում է մարտկոցների նախագծման, տեղադրման, սպասարկման և մոնիթորինգի պահանջները՝ մարտկոցի դիմացկունությունն ու անվտանգ շահագործումն ապահովելու համար: Բացի այդ, ISO 19848-1-ը տրամադրում է ուղեցույցներ ծովային կիրառությունների համար մարտկոցների, այդ թվում՝ կուտակիչ լիթիումային մարտկոցների փորձարկման և աշխատանքի վերաբերյալ:

ISO 26262 ստանդարտը նաև կարևոր դեր է խաղում ծովային նավերի, ինչպես նաև այլ տրանսպորտային միջոցների էլեկտրական և էլեկտրոնային համակարգերի ֆունկցիոնալ անվտանգության գործում: Այս ստանդարտը պահանջում է, որ մարտկոցի կառավարման համակարգը (BMS) պետք է նախագծված լինի այնպես, որ օպերատորին տրամադրի տեսողական կամ լսելի նախազգուշացումներ, երբ մարտկոցի լիցքը ցածր է, այլ անվտանգության պահանջների հետ մեկտեղ: Չնայած ISO ստանդարտներին հետևելը կամավոր է, այս ուղեցույցներին համապատասխանությունը նպաստում է մարտկոցային համակարգերի անվտանգությանը, արդյունավետությանը և երկարակեցությանը:

Ամփոփում

Լիթիումային կուտակիչ մարտկոցները արագորեն դառնում են ծովային կիրառությունների համար էներգիայի կուտակման նախընտրելի լուծում՝ իրենց բարձր էներգիայի խտության և պահանջկոտ պայմաններում երկարացված ծառայության ժամկետի շնորհիվ: Այս մարտկոցները բազմակողմանի են և կարող են օգտագործվել ծովային կիրառությունների լայն շրջանակում՝ էլեկտրական նավակների սնուցումից մինչև նավիգացիոն համակարգերի համար պահեստային էներգիայի ապահովում: Ավելին, նոր մարտկոցային համակարգերի շարունակական զարգացումը ընդլայնում է հնարավոր կիրառությունների շրջանակը՝ ներառելով խորջրյա հետազոտությունները և այլ մարտահրավերներով լի միջավայրեր: Կուտակիչ լիթիումային մարտկոցների կիրառումը ծովային արդյունաբերության մեջ, կանխատեսվում է, որ կնվազեցնի ջերմոցային գազերի արտանետումները և կհեղափոխի լոգիստիկան և տրանսպորտը: