해양 에너지 저장 시스템을 위한 배터리 기술의 발전

머리말

세계가 친환경 에너지 솔루션으로 전환함에 따라 리튬 배터리에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 전기 자동차는 10년 넘게 주목을 받아 왔지만, 해양 환경에서 전기 에너지 저장 시스템의 잠재력은 간과되어 왔습니다. 그러나 다양한 선박 용도에 맞춰 저장 리튬 배터리 사용 및 충전 프로토콜을 최적화하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 특히, 인산리튬이온 딥사이클 배터리는 높은 에너지 밀도, 우수한 화학적 안정성, 그리고 해양 추진 시스템의 엄격한 요건을 충족하는 긴 사이클 수명을 자랑하여 특히 매력적입니다.

저장용 리튬 배터리 설치가 활발해짐에 따라 안전 규정 시행 또한 활발해지고 있습니다. ISO/TS 23625는 배터리 선정, 설치 및 안전에 중점을 둔 규정 중 하나입니다. 리튬 배터리 사용에 있어 안전은 무엇보다 중요하며, 특히 화재 위험에 대한 안전이 매우 중요하다는 점을 명심해야 합니다.

해양 에너지 저장 시스템

세계가 더욱 지속 가능하고 친환경적인 미래를 향해 나아가면서 해양 에너지 저장 시스템(ESS)은 해양 산업에서 점점 더 각광받는 솔루션으로 자리 잡고 있습니다. 이름에서 알 수 있듯이, 이 시스템은 해양 환경에 에너지를 저장하도록 설계되었으며, 선박 추진부터 비상 시 예비 전력 공급까지 다양한 용도로 활용될 수 있습니다.

가장 일반적인 해양 에너지 저장 시스템은 높은 에너지 밀도, 신뢰성, 그리고 안전성을 갖춘 리튬 이온 배터리입니다. 리튬 이온 배터리는 다양한 해양 응용 분야의 특정 전력 요구 사항을 충족하도록 맞춤 제작될 수도 있습니다.

해양 에너지 저장 시스템의 주요 이점 중 하나는 디젤 발전기를 대체할 수 있다는 것입니다. 리튬 이온 배터리를 사용하는 이 시스템은 다양한 용도에 안정적이고 지속 가능한 전력을 제공할 수 있습니다. 여기에는 보조 전원, 조명 및 선박의 기타 전기 요구 사항이 포함됩니다. 이러한 용도 외에도 해양 에너지 저장 시스템은 전기 추진 시스템에도 전력을 공급할 수 있어 기존 디젤 엔진의 실용적인 대안이 될 수 있습니다. 특히 비교적 제한된 지역에서 운항하는 소형 선박에 적합합니다.

전반적으로, 해양 에너지 저장 시스템은 해양 산업이 보다 지속 가능하고 친환경적인 미래로 전환하는 데 있어 핵심적인 요소입니다.

리튬 배터리의 장점

디젤 발전기에 비해 저장용 리튬 배터리를 사용하는 가장 큰 장점 중 하나는 독성 및 온실가스 배출이 없다는 것입니다. 태양광 패널이나 풍력 터빈과 같은 청정 에너지원을 사용하여 배터리를 충전하면 100% 청정 에너지를 생산할 수 있습니다. 또한 부품 수가 적어 유지 보수 비용도 저렴합니다. 소음도 훨씬 적어 주거 지역이나 인구 밀집 지역 근처의 도킹 환경에 이상적입니다.

저장용 리튬 배터리는 사용할 수 있는 유일한 배터리 유형이 아닙니다. 실제로 선박용 배터리 시스템은 재충전이 불가능한 1차 전지와 연속 재충전이 가능한 2차 전지로 나눌 수 있습니다. 2차 전지는 용량 저하를 고려하더라도 장기적으로 사용할 경우 경제적으로 더 유리합니다. 초기에는 납축전지가 사용되었으며, 저장용 리튬 배터리는 새롭게 떠오르는 배터리로 여겨집니다. 그러나 연구 결과, 저장용 리튬 배터리는 더 높은 에너지 밀도와 긴 수명을 제공하여 장거리 주행, 고부하 및 고속 주행에 더 적합한 것으로 나타났습니다.

이러한 장점에도 불구하고, 연구자들은 자만하지 않았습니다. 지난 수년간 수많은 설계와 연구가 저장용 리튬 배터리의 성능 향상을 통해 해양 응용 분야를 개선하는 데 집중되어 왔습니다. 여기에는 화재 및 열 폭주를 방지하기 위한 전극용 새로운 화학 혼합물과 변형 전해질이 포함됩니다.

리튬 배터리 선택

해양 저장용 리튬 배터리 시스템용 저장용 리튬 배터리를 선택할 때는 여러 가지 특성을 고려해야 합니다. 용량은 해양 에너지 저장용 배터리를 선택할 때 고려해야 할 중요한 사양입니다. 용량은 배터리가 저장할 수 있는 에너지의 양과 재충전 전에 생성할 수 있는 일의 양을 결정합니다. 이는 용량이 선박의 주행 거리를 결정하는 추진 장치 분야에서 기본적인 설계 매개변수입니다. 공간이 제한적인 해양 환경에서는 높은 에너지 밀도를 가진 배터리를 찾는 것이 중요합니다. 에너지 밀도가 높은 배터리는 더 작고 가벼우며, 이는 특히 공간과 무게가 중요한 선박에서 매우 중요합니다.

전압 및 전류 정격은 해양 에너지 저장 시스템용 리튬 배터리를 선택할 때 고려해야 할 중요한 사양입니다. 이러한 사양은 배터리의 충전 및 방전 속도를 결정하며, 이는 전력 수요가 급격하게 변동하는 애플리케이션에 중요합니다.

해양용으로 특별히 설계된 배터리를 선택하는 것이 중요합니다. 해양 환경은 염분, 습도, 극한 온도에 노출되는 혹독한 환경입니다. 해양용으로 설계된 리튬 배터리는 일반적으로 방수 및 내식성을 갖추고 있으며, 진동 및 충격에 대한 내성과 같은 다른 기능도 갖추고 있어 까다로운 환경에서도 안정적인 성능을 보장합니다.

화재 안전 또한 매우 중요합니다. 해양 분야에서는 배터리 보관 공간이 제한되어 있어 화재 확산 시 유독 가스가 방출되고 막대한 피해가 발생할 수 있습니다. 이러한 확산을 제한하기 위한 설치 조치를 취할 수 있습니다. 중국 리튬 이온 배터리 제조 회사인 로이파우(RoyPow)는 배터리 팩 프레임에 내장형 마이크로 소화기를 설치한 사례 중 하나입니다. 이 소화기는 전기 신호 또는 열선을 태워 작동시킵니다. 이 소화기는 산화환원 반응을 통해 냉각수를 화학적으로 분해하고 확산시켜 화재 확산 전에 신속하게 진압하는 에어로졸 발생기를 작동시킵니다. 이 방법은 신속한 대응에 이상적이며, 해양 리튬 배터리와 같이 공간이 협소한 곳에 적합합니다.

안전 및 요구 사항

해양 분야에서 리튬 배터리의 사용이 증가하고 있지만, 적절한 설계 및 설치를 위해서는 안전이 최우선 과제입니다. 리튬 배터리는 올바르게 취급하지 않을 경우 열 폭주 및 화재 위험에 취약하며, 특히 염수에 노출되고 습도가 높은 혹독한 해양 환경에서는 더욱 그렇습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 ISO 표준 및 규정이 제정되었습니다. 이러한 표준 중 하나는 ISO/TS 23625로, 해양 분야에서 리튬 배터리의 선정 및 설치에 대한 지침을 제공합니다. 이 표준은 배터리의 내구성과 안전한 작동을 보장하기 위한 배터리 설계, 설치, 유지보수 및 모니터링 요구 사항을 명시합니다. 또한, ISO 19848-1은 해양 분야에서 리튬 배터리를 포함한 배터리의 테스트 및 성능에 대한 지침을 제공합니다.

ISO 26262는 선박 및 기타 차량 내 전기 및 전자 시스템의 기능 안전에도 중요한 역할을 합니다. 이 표준은 배터리 관리 시스템(BMS)이 배터리 전력 부족 시 운전자에게 시각적 또는 청각적 경고를 제공하도록 설계되어야 한다는 것을 명시하고 있으며, 이는 여러 안전 요건 중 하나입니다. ISO 표준 준수는 자발적이지만, 이러한 지침을 준수함으로써 배터리 시스템의 안전성, 효율성 및 수명을 향상시킬 수 있습니다.

요약

저장용 리튬 배터리는 높은 에너지 밀도와 까다로운 조건에서도 긴 수명을 제공하여 해양 분야에서 선호하는 에너지 저장 솔루션으로 빠르게 부상하고 있습니다. 이러한 배터리는 다재다능하여 전기 보트 동력 공급부터 항해 시스템 백업 전원 공급까지 다양한 해양 분야에 사용될 수 있습니다. 또한, 새로운 배터리 시스템의 지속적인 개발로 심해 탐사 및 기타 혹독한 환경까지 적용 범위가 확대되고 있습니다. 해양 산업에서 저장용 리튬 배터리의 도입은 온실가스 배출을 줄이고 물류 및 운송 분야에 혁신을 가져올 것으로 예상됩니다.