Теңіз энергиясын сақтау жүйелеріне арналған батарея технологиясындағы жетістіктер

Алғысөз

Әлем экологиялық таза энергия шешімдеріне бет бұрған сайын, литий батареяларына көбірек назар аударылуда. Электр көліктері он жылдан астам уақыт бойы назарда болғанымен, теңіздегі электр энергиясын сақтау жүйелерінің әлеуеті назардан тыс қалды. Дегенмен, сақтау литий батареяларын пайдалануды оңтайландыруға және әртүрлі қайық қолданбалары үшін зарядтау хаттамаларына бағытталған зерттеулердің күрт өсуі байқалды. Бұл жағдайда литий-ионды фосфатты терең циклді батареялар жоғары энергия тығыздығына, жақсы химиялық тұрақтылығына және теңіз қозғалтқыш жүйелерінің қатаң талаптары бойынша ұзақ циклді қызмет ету мерзіміне байланысты ерекше тартымды.

Литий батареяларын орнату қарқын алған сайын, қауіпсіздікті қамтамасыз етуге арналған ережелерді енгізу де артып келеді. ISO/TS 23625 стандарты батареяларды таңдауға, орнатуға және қауіпсіздікке бағытталған осындай ережелердің бірі болып табылады. Литий батареяларын пайдалану кезінде, әсіресе өрт қаупіне қатысты қауіпсіздік өте маңызды екенін атап өту маңызды.

Теңіз энергиясын сақтау жүйелері

Әлем тұрақты және экологиялық таза болашаққа бет бұрған сайын теңіз энергиясын сақтау жүйелері теңіз өнеркәсібінде барған сайын танымал шешімге айналуда. Атауынан көрініп тұрғандай, бұл жүйелер теңіз ортасында энергияны сақтауға арналған және кемелер мен қайықтарды қозғалысқа келтіруден бастап төтенше жағдайда резервтік қуатпен қамтамасыз етуге дейін әртүрлі мақсаттарда пайдаланылуы мүмкін.

Теңіз энергиясын сақтау жүйесінің ең көп таралған түрі - литий-ионды батарея, себебі ол жоғары энергия тығыздығына, сенімділігіне және қауіпсіздігіне байланысты. Литий-ионды батареяларды әртүрлі теңіз қолданбаларының нақты қуат талаптарына сай келтіруге болады.

Теңіз энергиясын сақтау жүйелерінің негізгі артықшылықтарының бірі - олардың дизель генераторларын ауыстыру мүмкіндігі. Литий-ионды батареяларды пайдалану арқылы бұл жүйелер әртүрлі қолданбалар үшін сенімді және тұрақты қуат көзін ұсына алады. Бұған кемедегі немесе кемедегі қосалқы қуат, жарықтандыру және басқа да электрлік қажеттіліктер кіреді. Осы қолданбалардан басқа, теңіз энергиясын сақтау жүйелерін электр қозғалтқыш жүйелерін қуаттандыру үшін де пайдалануға болады, бұл оларды дәстүрлі дизельді қозғалтқыштарға балама етеді. Олар әсіресе салыстырмалы түрде шектеулі аумақта жұмыс істейтін шағын кемелерге өте қолайлы.

Жалпы алғанда, теңіз энергиясын сақтау жүйелері теңіз өнеркәсібінде тұрақты және экологиялық таза болашаққа көшудің маңызды құрамдас бөлігі болып табылады.

Литий батареяларының артықшылықтары

Дизель генераторларымен салыстырғанда литий аккумуляторларын пайдаланудың ең айқын артықшылықтарының бірі - улы және парниктік газдар шығарындыларының болмауы. Егер аккумуляторлар күн батареялары немесе жел турбиналары сияқты таза көздерден зарядталса, бұл 100% таза энергияны құрауы мүмкін. Олар сондай-ақ аз компоненттермен техникалық қызмет көрсету тұрғысынан арзанырақ. Олар әлдеқайда аз шу шығарады, бұл оларды тұрғын үйлерге немесе елді мекендерге жақын жердегі доктарға өте ыңғайлы етеді.

Сақтау литий батареялары ғана пайдаланылуы мүмкін батареялардың жалғыз түрі емес. Шын мәнінде, теңіз батарея жүйелерін негізгі батареялар (қайта зарядталмайтын) және қосымша батареялар (үздіксіз қайта зарядтауға болады) деп бөлуге болады. Соңғысы ұзақ мерзімді қолдануда, тіпті сыйымдылықтың төмендеуін ескере отырып, экономикалық тұрғыдан тиімдірек. Бастапқыда қорғасын-қышқылды батареялар қолданылған, ал сақтау литий батареялары жаңадан пайда болған батареялар болып саналады. Дегенмен, зерттеулер олардың жоғары энергия тығыздығы мен ұзақ қызмет ету мерзімін қамтамасыз ететінін көрсетті, яғни олар ұзақ қашықтыққа, жоғары жүктеме мен жоғары жылдамдықты талаптарға жақсырақ сәйкес келеді.

Осы артықшылықтарға қарамастан, зерттеушілер ешқандай немқұрайлылық белгілерін көрсеткен жоқ. Жылдар бойы көптеген жобалар мен зерттеулер литий аккумуляторларының теңізде қолданылуын жақсарту үшін олардың өнімділігін жақсартуға бағытталған. Бұған өрт пен жылулық апаттардан қорғау үшін электродтарға арналған жаңа химиялық қоспалар және модификацияланған электролиттер кіреді.

Литий батареясын таңдау

Теңіздегі литий батарея жүйесіне арналған литий батареяларын таңдаған кезде ескеру қажет бірнеше сипаттамалар бар. Сыйымдылық - теңіз энергиясын сақтауға арналған батареяны таңдаған кезде ескеру қажет маңызды сипаттама. Ол оның қанша энергия сақтай алатынын және кейіннен оны қайта зарядтамас бұрын қанша жұмыс жасай алатынын анықтайды. Бұл қозғалтқыш қолданбаларындағы негізгі жобалау параметрі, мұнда сыйымдылық қайықтың жүріп өту қашықтығын немесе жүріп өту қашықтығын анықтайды. Кеңістік көбінесе шектеулі болатын теңіз жағдайында энергия тығыздығы жоғары батареяны табу маңызды. Энергия тығыздығы жоғары батареялар ықшам және жеңіл, бұл әсіресе кеңістік пен салмақ қымбат қайықтарда маңызды.

Кернеу мен ток көрсеткіштері теңіз энергиясын сақтау жүйелеріне арналған литий батареяларын таңдаған кезде ескеру қажет маңызды сипаттамалар болып табылады. Бұл сипаттамалар батареяның қаншалықты тез зарядталатынын және разрядталатынын анықтайды, бұл қуат қажеттіліктері тез өзгеруі мүмкін қолданбалар үшін маңызды.

Теңізде пайдалануға арналған батареяны таңдау маңызды. Теңіз ортасы қатал, тұзды суға, ылғалдылыққа және экстремалды температураға ұшырайды. Теңізде пайдалануға арналған литий аккумуляторлары әдетте су өткізбейтін және коррозияға төзімді, сондай-ақ қиын жағдайларда сенімді жұмыс істеуді қамтамасыз ету үшін дірілге төзімділік және соққыға төзімділік сияқты басқа да мүмкіндіктерге ие болады.

Өрт қауіпсіздігі де өте маңызды. Теңізде батареяларды сақтауға арналған орын шектеулі, сондықтан өрттің кез келген таралуы улы түтіннің бөлінуіне және қымбат шығындарға әкелуі мүмкін. Таралуды шектеу үшін орнату шараларын қолдануға болады. Қытайдың литий-ионды батареяларды шығаратын RoyPow компаниясы кіріктірілген микро өрт сөндіргіштердің батарея корпусына орналастырылатын бір мысалы болып табылады. Бұл өрт сөндіргіштер электр сигналы арқылы немесе жылу желісін жағу арқылы іске қосылады. Бұл салқындатқыш сұйықтықты тотығу-тотықсыздану реакциясы арқылы химиялық жолмен ыдырататын және оны өрт таралмас бұрын тез сөндіру үшін тарататын аэрозоль генераторын іске қосады. Бұл әдіс жылдам араласу үшін өте қолайлы, теңізде сақтау литий батареялары сияқты тар кеңістікте қолдануға өте қолайлы.

Қауіпсіздік және талаптар

Теңізде сақтау литий батареяларын пайдалану артып келеді, бірақ дұрыс жобалау мен орнатуды қамтамасыз ету үшін қауіпсіздік басты басымдық болуы керек. Литий батареялары, әсіресе тұзды судың әсеріне ұшырайтын және ылғалдылығы жоғары қатал теңіз ортасында дұрыс пайдаланылмаса, термиялық ағып кету және өрт қаупіне ұшырауы мүмкін. Осы мәселелерді шешу үшін ISO стандарттары мен ережелері белгіленді. Осы стандарттарының бірі - теңізде қолдану үшін литий батареяларын таңдау және орнату бойынша нұсқаулықтарды ұсынатын ISO/TS 23625. Бұл стандарт батареяның беріктігі мен қауіпсіз жұмысын қамтамасыз ету үшін батареяны жобалау, орнату, техникалық қызмет көрсету және бақылау талаптарын анықтайды. Сонымен қатар, ISO 19848-1 теңізде қолдану үшін сақтау литий батареяларын қоса алғанда, батареяларды сынау және жұмыс істеу бойынша нұсқаулық береді.

ISO 26262 стандарты теңіз кемелеріндегі, сондай-ақ басқа көлік құралдарындағы электрлік және электрондық жүйелердің функционалдық қауіпсіздігінде де маңызды рөл атқарады. Бұл стандарт батареяны басқару жүйесі (BMS) батарея қуаты аз болған кезде операторға көрнекі немесе дыбыстық ескертулер беру үшін, сондай-ақ басқа қауіпсіздік талаптарын қамтамасыз ету үшін жасалуы керек деп талап етеді. ISO стандарттарын сақтау ерікті болғанымен, осы нұсқауларды сақтау батарея жүйелерінің қауіпсіздігін, тиімділігін және ұзақ қызмет ету мерзімін қамтамасыз етеді.

Қысқаша мазмұны

Литий-литий аккумуляторлары жоғары энергия тығыздығына және қиын жағдайларда ұзақ қызмет ету мерзіміне байланысты теңіз қолданбалары үшін энергия сақтаудың таңдаулы шешімі ретінде тез дамып келеді. Бұл аккумуляторлар жан-жақты және электр қайықтарын қуаттандырудан бастап навигациялық жүйелерді резервтік қуатпен қамтамасыз етуге дейінгі әртүрлі теңіз қолданбаларында қолданыла алады. Сонымен қатар, жаңа аккумулятор жүйелерінің үздіксіз дамуы терең теңізді зерттеуді және басқа да қиын орталарды қамтитын мүмкін қолданбалар ауқымын кеңейтуде. Теңіз өнеркәсібінде литий-литий аккумуляторларын енгізу парниктік газдар шығарындыларын азайтып, логистика мен көлікте төңкеріс жасайды деп күтілуде.