Kemajuan teknologi baterai untuk sistem penyimpanan energi laut

Kata pengantar

Seiring dunia beralih ke solusi energi yang lebih ramah lingkungan, baterai litium semakin mendapat perhatian. Meskipun kendaraan listrik telah menjadi sorotan selama lebih dari satu dekade, potensi sistem penyimpanan energi listrik di sektor kelautan masih terabaikan. Namun, terdapat lonjakan penelitian yang berfokus pada optimalisasi penggunaan baterai litium penyimpanan dan protokol pengisian daya untuk berbagai aplikasi kapal. Baterai siklus dalam litium-ion fosfat dalam hal ini sangat menarik karena kepadatan energinya yang tinggi, stabilitas kimia yang baik, dan masa pakai siklus yang panjang di bawah persyaratan ketat sistem propulsi kelautan.

Seiring dengan meningkatnya penggunaan baterai litium penyimpanan, penerapan regulasi untuk memastikan keselamatan pun semakin meningkat. ISO/TS 23625 adalah salah satu regulasi yang berfokus pada pemilihan, pemasangan, dan keselamatan baterai. Penting untuk dicatat bahwa keselamatan adalah hal terpenting dalam penggunaan baterai litium, terutama terkait bahaya kebakaran.

Sistem penyimpanan energi laut

Sistem penyimpanan energi laut menjadi solusi yang semakin populer di industri kelautan seiring dunia bergerak menuju masa depan yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan. Sesuai namanya, sistem ini dirancang untuk menyimpan energi di lingkungan laut dan dapat digunakan untuk berbagai keperluan, mulai dari penggerak kapal dan perahu hingga penyediaan daya cadangan jika terjadi keadaan darurat.

Jenis sistem penyimpanan energi laut yang paling umum adalah baterai litium-ion, karena kepadatan energinya yang tinggi, keandalan, dan keamanannya. Baterai litium-ion juga dapat disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan daya spesifik berbagai aplikasi kelautan.

Salah satu manfaat utama sistem penyimpanan energi laut adalah kemampuannya untuk menggantikan generator diesel. Dengan memanfaatkan baterai litium-ion, sistem ini dapat menawarkan sumber daya yang andal dan berkelanjutan untuk berbagai aplikasi. Ini termasuk daya tambahan, penerangan, dan kebutuhan listrik lainnya di atas kapal. Selain aplikasi-aplikasi ini, sistem penyimpanan energi laut juga dapat digunakan untuk menggerakkan sistem propulsi listrik, menjadikannya alternatif yang layak untuk mesin diesel konvensional. Sistem ini sangat cocok untuk kapal-kapal kecil yang beroperasi di area yang relatif terbatas.

Secara keseluruhan, sistem penyimpanan energi laut merupakan komponen kunci dari transisi menuju masa depan yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan dalam industri kelautan.

Keuntungan baterai lithium

Salah satu keuntungan paling nyata dari penggunaan baterai lithium penyimpanan dibandingkan generator diesel adalah minimnya emisi gas rumah kaca dan beracun. Jika baterai diisi menggunakan sumber energi bersih seperti panel surya atau turbin angin, energi yang dihasilkan bisa 100% bersih. Baterai ini juga lebih hemat biaya perawatan karena komponennya lebih sedikit. Baterai ini menghasilkan kebisingan yang jauh lebih rendah, sehingga ideal untuk docking di dekat pemukiman atau area padat penduduk.

Baterai Litium penyimpanan bukan satu-satunya jenis baterai yang dapat digunakan. Faktanya, sistem baterai laut dapat dibagi menjadi baterai primer (yang tidak dapat diisi ulang) dan baterai sekunder (yang dapat diisi ulang terus-menerus). Baterai sekunder lebih menguntungkan secara ekonomi dalam aplikasi jangka panjang, meskipun mempertimbangkan penurunan kapasitas. Baterai timbal-asam awalnya digunakan, dan baterai litium penyimpanan dianggap sebagai baterai yang baru muncul. Namun, penelitian telah menunjukkan bahwa baterai ini menawarkan kepadatan energi yang lebih tinggi dan masa pakai yang lebih lama, yang berarti lebih cocok untuk aplikasi jarak jauh, serta tuntutan beban dan kecepatan tinggi.

Terlepas dari keunggulan-keunggulan ini, para peneliti belum menunjukkan tanda-tanda berpuas diri. Selama bertahun-tahun, berbagai desain dan studi telah berfokus pada peningkatan kinerja baterai litium penyimpanan untuk meningkatkan aplikasi kelautannya. Hal ini mencakup campuran kimia baru untuk elektroda dan elektrolit yang dimodifikasi guna mencegah kebakaran dan thermal runaway.

Pemilihan baterai lithium

Ada beberapa karakteristik yang perlu dipertimbangkan ketika memilih baterai litium penyimpanan untuk sistem baterai litium penyimpanan kelautan. Kapasitas merupakan spesifikasi penting yang perlu dipertimbangkan ketika memilih baterai untuk penyimpanan energi kelautan. Kapasitas menentukan berapa banyak energi yang dapat disimpan dan, selanjutnya, jumlah kerja yang dapat dihasilkan sebelum diisi ulang. Ini merupakan parameter desain fundamental dalam aplikasi propulsi di mana kapasitas menentukan jarak tempuh kapal. Dalam konteks kelautan, di mana ruang seringkali terbatas, penting untuk menemukan baterai dengan kepadatan energi yang tinggi. Baterai dengan kepadatan energi yang lebih tinggi lebih ringkas dan ringan, yang khususnya penting pada kapal yang ruang dan beratnya sangat penting.

Tegangan dan arus juga merupakan spesifikasi penting yang perlu dipertimbangkan saat memilih baterai litium untuk sistem penyimpanan energi kelautan. Spesifikasi ini menentukan seberapa cepat baterai dapat diisi dan dikosongkan, yang penting untuk aplikasi di mana kebutuhan daya dapat berubah dengan cepat.

Penting untuk memilih baterai yang dirancang khusus untuk penggunaan di laut. Lingkungan laut itu keras, dengan paparan air asin, kelembapan, dan suhu ekstrem. Baterai litium penyimpanan yang dirancang untuk penggunaan di laut biasanya memiliki fitur kedap air dan ketahanan korosi, serta fitur lain seperti ketahanan getaran dan guncangan untuk memastikan kinerja yang andal dalam kondisi yang menantang.

Keamanan kebakaran juga krusial. Dalam aplikasi kelautan, ruang penyimpanan baterai terbatas, dan penyebaran api dapat menyebabkan pelepasan asap beracun dan kerusakan yang mahal. Langkah-langkah pemasangan dapat diambil untuk membatasi penyebaran. RoyPow, sebuah perusahaan manufaktur baterai litium-ion Tiongkok, adalah salah satu contoh di mana alat pemadam mikro terintegrasi ditempatkan di rangka kemasan baterai. Alat pemadam ini diaktifkan oleh sinyal listrik atau dengan membakar saluran termal. Ini akan mengaktifkan generator aerosol yang secara kimiawi menguraikan cairan pendingin melalui reaksi redoks dan menyebarkannya untuk memadamkan api dengan cepat sebelum menyebar. Metode ini ideal untuk intervensi cepat, sangat cocok untuk aplikasi ruang sempit seperti baterai litium penyimpanan laut.

Keamanan dan persyaratan

Penggunaan baterai litium penyimpanan untuk aplikasi kelautan sedang meningkat, tetapi keselamatan harus menjadi prioritas utama untuk memastikan desain dan pemasangan yang tepat. Baterai litium rentan terhadap bahaya termal dan kebakaran jika tidak ditangani dengan benar, terutama di lingkungan laut yang keras dengan paparan air asin dan kelembapan tinggi. Untuk mengatasi masalah ini, standar dan peraturan ISO telah ditetapkan. Salah satu standar tersebut adalah ISO/TS 23625, yang menyediakan panduan untuk memilih dan memasang baterai litium dalam aplikasi kelautan. Standar ini menetapkan persyaratan desain, pemasangan, pemeliharaan, dan pemantauan baterai untuk memastikan daya tahan dan keamanan pengoperasian baterai. Selain itu, ISO 19848-1 memberikan panduan tentang pengujian dan kinerja baterai, termasuk baterai litium penyimpanan, dalam aplikasi kelautan.

ISO 26262 juga memainkan peran penting dalam keselamatan fungsional sistem kelistrikan dan elektronik di kapal laut, serta kendaraan lainnya. Standar ini mewajibkan sistem manajemen baterai (BMS) dirancang untuk memberikan peringatan visual atau audio kepada operator saat daya baterai rendah, di antara persyaratan keselamatan lainnya. Meskipun kepatuhan terhadap standar ISO bersifat sukarela, kepatuhan terhadap pedoman ini meningkatkan keselamatan, efisiensi, dan umur panjang sistem baterai.

Ringkasan

Baterai litium penyimpanan dengan cepat menjadi solusi penyimpanan energi pilihan untuk aplikasi kelautan karena kepadatan energinya yang tinggi dan masa pakainya yang panjang dalam kondisi yang menantang. Baterai ini serbaguna dan dapat digunakan untuk berbagai aplikasi kelautan, mulai dari menggerakkan kapal listrik hingga menyediakan daya cadangan untuk sistem navigasi. Lebih lanjut, pengembangan sistem baterai baru yang berkelanjutan memperluas jangkauan aplikasi yang memungkinkan, termasuk eksplorasi laut dalam dan lingkungan menantang lainnya. Penerapan baterai litium penyimpanan dalam industri kelautan diharapkan dapat mengurangi emisi gas rumah kaca dan merevolusi logistik dan transportasi.