Jūrinių energijos kaupimo sistemų akumuliatorių technologijos pažanga

Pratarmė

Pasauliui pereinant prie ekologiškesnių energijos sprendimų, ličio baterijos sulaukia vis daugiau dėmesio. Nors elektrinės transporto priemonės buvo dėmesio centre jau daugiau nei dešimtmetį, elektros energijos kaupimo sistemų potencialas jūrų aplinkoje buvo nepakankamai įvertintas. Tačiau padaugėjo tyrimų, skirtų optimizuoti ličio baterijų naudojimą ir įkrovimo protokolus įvairioms laivų reikmėms. Šiuo atveju ličio jonų fosfato giluminio ciklo baterijos yra ypač patrauklios dėl didelio energijos tankio, gero cheminio stabilumo ir ilgo ciklo tarnavimo laiko, laikantis griežtų jūrų varymo sistemų reikalavimų.

Įgaunant pagreitį ličio baterijų montavimui, sparčiai diegiami ir saugos užtikrinimo reglamentai. ISO/TS 23625 yra vienas iš tokių reglamentų, kuriame daugiausia dėmesio skiriama baterijų pasirinkimui, montavimui ir saugai. Svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad saugumas yra svarbiausias dalykas, kalbant apie ličio baterijų naudojimą, ypač atsižvelgiant į gaisro pavojų.

Jūrų energijos kaupimo sistemos

Jūrinės energijos kaupimo sistemos tampa vis populiaresniu sprendimu jūrų pramonėje, nes pasaulis juda tvaresnės ir ekologiškesnės ateities link. Kaip rodo pavadinimas, šios sistemos yra skirtos energijai kaupti jūrų aplinkoje ir gali būti naudojamos įvairiems tikslams – nuo laivų ir valčių varymo iki atsarginės energijos tiekimo avariniu atveju.

Dažniausias jūrinės energijos kaupimo sistemos tipas yra ličio jonų akumuliatorius dėl didelio energijos tankio, patikimumo ir saugumo. Ličio jonų akumuliatorius taip pat galima pritaikyti prie konkrečių skirtingų jūrinių pritaikymų energijos poreikių.

Vienas iš pagrindinių jūrinių energijos kaupimo sistemų privalumų yra jų gebėjimas pakeisti dyzelinius generatorius. Naudodamos ličio jonų baterijas, šios sistemos gali būti patikimas ir tvarus energijos šaltinis įvairioms reikmėms. Tai apima pagalbinę energiją, apšvietimą ir kitus elektros poreikius laive ar laive. Be šių pritaikymų, jūrinės energijos kaupimo sistemos taip pat gali būti naudojamos elektrinėms varomosioms sistemoms maitinti, todėl jos yra perspektyvi alternatyva įprastiems dyzeliniams varikliams. Jos ypač tinka mažesniems laivams, plaukiojantiems santykinai ribotoje teritorijoje.

Apskritai, jūrinės energijos kaupimo sistemos yra pagrindinis perėjimo prie tvaresnės ir ekologiškesnės jūrų pramonės ateities komponentas.

Ličio baterijų privalumai

Vienas akivaizdžiausių ličio akumuliatorių naudojimo pranašumų, palyginti su dyzeliniais generatoriais, yra toksiškų ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų neišmetimas. Jei akumuliatoriai įkraunami naudojant švarius šaltinius, tokius kaip saulės baterijos ar vėjo turbinos, tai gali būti 100 % švari energija. Jie taip pat pigesni priežiūros požiūriu, nes juose yra mažiau komponentų. Jie kelia daug mažiau triukšmo, todėl idealiai tinka statyti prie gyvenamųjų ar apgyvendintų vietovių.

Ličio jonų akumuliatoriai nėra vieninteliai akumuliatorių tipai, kuriuos galima naudoti. Tiesą sakant, jūrinių akumuliatorių sistemas galima suskirstyti į pirminius akumuliatorius (kurių negalima įkrauti) ir antrinius akumuliatorius (kuriuos galima įkrauti nuolat). Pastarasis yra ekonomiškai naudingesnis ilgalaikiam naudojimui, net atsižvelgiant į talpos mažėjimą. Iš pradžių buvo naudojami švino-rūgšties akumuliatoriai, o ličio jonų akumuliatoriai laikomi naujai atsirandančiomis baterijomis. Tačiau tyrimai parodė, kad jie pasižymi didesniu energijos tankiu ir ilgesne tarnavimo trukme, todėl geriau tinka ilgo nuotolio taikymams, didelėms apkrovoms ir dideliam greičiui.

Nepaisant šių privalumų, tyrėjai nerodo jokių pasitenkinimo požymių. Bėgant metams, daugybė projektų ir tyrimų buvo skirti ličio akumuliatorių našumo gerinimui, siekiant pagerinti jų pritaikymą jūroje. Tai apima naujus cheminių medžiagų mišinius elektrodams ir modifikuotus elektrolitus, siekiant apsaugoti nuo gaisrų ir perkaitimo.

Ličio baterijos pasirinkimas

Renkantis ličio akumuliatorius jūrinei energijos kaupimo sistemai, reikia atsižvelgti į keletą savybių. Talpa yra labai svarbus rodiklis, į kurį reikia atsižvelgti renkantis akumuliatorių jūrinei energijai kaupti. Ji lemia, kiek energijos ji gali kaupti, o vėliau – kiek darbo galima atlikti prieš ją įkraunant. Tai yra pagrindinis projektavimo parametras varymo sistemose, kur talpa lemia laivo nuvažiuojamą atstumą. Jūrų kontekste, kur erdvė dažnai ribota, svarbu rasti akumuliatorių su dideliu energijos tankiu. Didesnio energijos tankio akumuliatoriai yra kompaktiškesni ir lengvesni, o tai ypač svarbu laivuose, kuriuose erdvė ir svoris yra riboti.

Įtampos ir srovės vardinės vertės taip pat yra svarbios specifikacijos, į kurias reikia atsižvelgti renkantis ličio akumuliatorius jūrinėms energijos kaupimo sistemoms. Šios specifikacijos lemia, kaip greitai akumuliatorius gali įkrauti ir išsikrauti, o tai svarbu tais atvejais, kai energijos poreikis gali greitai kisti.

Svarbu pasirinkti akumuliatorių, specialiai sukurtą naudoti jūroje. Jūrinė aplinka yra atšiauri, joje yra sūraus vandens, drėgmės ir ekstremalių temperatūrų. Jūrų naudojimui skirtos ličio baterijos paprastai pasižymi atsparumu vandeniui ir korozijai, taip pat kitomis savybėmis, tokiomis kaip atsparumas vibracijai ir smūgiams, kad būtų užtikrintas patikimas veikimas sudėtingomis sąlygomis.

Priešgaisrinė sauga taip pat yra labai svarbi. Jūrų aplinkoje akumuliatorių laikymui skirta vieta yra ribota, todėl bet koks gaisro plitimas gali sukelti toksiškų garų išsiskyrimą ir brangią žalą. Galima imtis montavimo priemonių plitimui apriboti. Kinijos ličio jonų akumuliatorių gamybos įmonė „RoyPow“ yra vienas iš pavyzdžių, kai akumuliatorių bloko rėme įmontuoti mikro gesintuvai. Šie gesintuvai aktyvuojami elektriniu signalu arba sudegus terminei linijai. Tai aktyvuos aerozolio generatorių, kuris chemiškai skaido aušinimo skystį redokso reakcijos būdu ir paskleidžia jį, kad greitai užgesintų gaisrą, kol jis neišplito. Šis metodas idealiai tinka greitam įsikišimui, puikiai tinka ankštose erdvėse, pavyzdžiui, jūrinėse ličio akumuliatorių saugyklose.

Sauga ir reikalavimai

Ličio akumuliatorių naudojimas laivuose auga, tačiau saugumas turi būti svarbiausias prioritetas, siekiant užtikrinti tinkamą projektavimą ir montavimą. Ličio akumuliatoriai yra jautrūs terminiam išsiveržimui ir gaisro pavojams, jei su jais netinkamai elgiamasi, ypač atšiaurioje jūrinėje aplinkoje, kur yra sūraus vandens ir didelė drėgmė. Siekiant išspręsti šiuos klausimus, buvo nustatyti ISO standartai ir reglamentai. Vienas iš šių standartų yra ISO/TS 23625, kuriame pateikiamos ličio akumuliatorių parinkimo ir montavimo jūrinėse programose gairės. Šiame standarte nurodomi akumuliatorių projektavimo, montavimo, priežiūros ir stebėjimo reikalavimai, siekiant užtikrinti akumuliatoriaus patvarumą ir saugų veikimą. Be to, ISO 19848-1 pateikiamos akumuliatorių, įskaitant ličio akumuliatorius, bandymo ir veikimo jūrinėse programose gairės.

ISO 26262 taip pat atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant jūrų laivų ir kitų transporto priemonių elektros ir elektroninių sistemų funkcinį saugumą. Šis standartas įpareigoja, kad akumuliatorių valdymo sistema (BMS) būtų suprojektuota taip, kad operatoriui būtų pateikiami vaizdiniai arba garsiniai įspėjimai, kai akumuliatorius išsikrauna, be kitų saugos reikalavimų. Nors ISO standartų laikymasis yra savanoriškas, šių gairių laikymasis skatina akumuliatorių sistemų saugą, efektyvumą ir ilgaamžiškumą.

Santrauka

Dėl didelio energijos tankio ir ilgo tarnavimo laiko sudėtingomis sąlygomis ličio akumuliatoriai sparčiai populiarėja kaip pageidaujamas energijos kaupimo sprendimas jūrinėse reikmėse. Šios baterijos yra universalios ir gali būti naudojamos įvairiose jūrinėse reikmėse – nuo elektrinių laivų maitinimo iki atsarginio maitinimo navigacijos sistemoms. Be to, nuolatinis naujų akumuliatorių sistemų kūrimas plečia galimų pritaikymų spektrą, įtraukiant giliavandenius tyrinėjimus ir kitas sudėtingas aplinkas. Tikimasi, kad ličio akumuliatorių diegimas jūrų pramonėje sumažins šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą ir pakeis logistiką bei transportą.