Далайн эрчим хүч хадгалах системд зориулсан батерейны технологийн дэвшил

Өмнөх үг

Дэлхий ертөнц илүү ногоон эрчим хүчний шийдлүүд рүү шилжихийн хэрээр литийн батерейнууд анхаарал татах болсон. Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл арван гаруй жилийн турш анхаарлын төвд байсан ч далайн орчинд цахилгаан эрчим хүч хадгалах системийн боломжийг үл тоомсорлож байна. Гэсэн хэдий ч хадгалах литийн батерейны хэрэглээг оновчтой болгох, янз бүрийн завины хэрэглээнд цэнэглэх протоколыг чиглүүлсэн судалгаа огцом нэмэгдсэн. Энэ тохиолдолд литийн ион фосфатын гүн циклийн батерейнууд нь өндөр энергийн нягтрал, сайн химийн тогтвортой байдал, далайн хөдөлгүүрийн системийн хатуу шаардлагад удаан хугацааны ашиглалтын хугацаатай тул онцгой анхаарал татдаг.

Литиум батерей суурилуулах ажил эрчимжиж байгаатай холбогдуулан аюулгүй байдлыг хангах журмыг хэрэгжүүлэх ажил ч мөн эрчимжиж байна. ISO/TS 23625 нь батерей сонгох, суурилуулах, аюулгүй байдалд анхаарлаа хандуулсан нэг дүрэм юм. Литиум батерейг ашиглах, ялангуяа галын аюулын үед аюулгүй байдал хамгийн чухал гэдгийг тэмдэглэх нь чухал юм.

Далайн эрчим хүчний хадгалалтын системүүд

Дэлхий ертөнц илүү тогтвортой, байгаль орчинд ээлтэй ирээдүй рүү тэмүүлж байгаа тул далайн эрчим хүч хадгалах системүүд нь далайн салбарт улам бүр түгээмэл шийдэл болж байна. Нэрнээс нь харахад эдгээр системүүд нь далайн орчинд эрчим хүч хадгалах зориулалттай бөгөөд хөлөг онгоц, завийг хөдөлгөхөөс эхлээд онцгой байдлын үед нөөц эрчим хүчээр хангах хүртэл янз бүрийн зорилгоор ашиглагдаж болно.

Далайн эрчим хүчний хадгалалтын системийн хамгийн түгээмэл төрөл бол лити-ион батерей бөгөөд энэ нь өндөр эрчим хүчний нягтрал, найдвартай байдал, аюулгүй байдлаас шалтгаалан юм. Лити-ион батерейг мөн далайн янз бүрийн хэрэглээний тодорхой эрчим хүчний шаардлагыг хангахын тулд тохируулан өөрчилж болно.

Далайн эрчим хүч хадгалах системийн гол давуу талуудын нэг нь дизель генераторыг орлох чадвар юм. Лити-ион батерейг ашигласнаар эдгээр системүүд нь янз бүрийн хэрэглээнд найдвартай, тогтвортой эрчим хүчний эх үүсвэрийг санал болгож чадна. Үүнд хөлөг онгоц эсвэл хөлөг онгоцон дээрх туслах эрчим хүч, гэрэлтүүлэг болон бусад цахилгааны хэрэгцээ орно. Эдгээр хэрэглээнээс гадна далайн эрчим хүч хадгалах системийг цахилгаан хөдөлгүүрийн системийг ажиллуулахад ашиглаж болох бөгөөд энэ нь уламжлалт дизель хөдөлгүүрийн боломжит хувилбар болгож байна. Эдгээр нь харьцангуй хязгаарлагдмал талбайд ажилладаг жижиг хөлөг онгоцнуудад онцгой тохиромжтой.

Ерөнхийдөө далайн эрчим хүчний хадгалалтын систем нь далайн салбарын илүү тогтвортой, байгаль орчинд ээлтэй ирээдүй рүү шилжих шилжилтийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

Литиум батерейны давуу талууд

Дизель генератортой харьцуулахад хадгалах литийн батерей ашиглах хамгийн тод давуу талуудын нэг бол хортой болон хүлэмжийн хийн ялгаруулалтгүй байдал юм. Хэрэв батерейг нарны хавтан эсвэл салхин турбин зэрэг цэвэр эх үүсвэрээр цэнэглэвэл 100% цэвэр эрчим хүч гаргаж авах боломжтой. Мөн тэдгээр нь цөөн бүрэлдэхүүн хэсэгтэй тул засвар үйлчилгээний хувьд хямд байдаг. Тэд дуу чимээ бага гаргадаг тул орон сууц эсвэл хүн ам ихтэй газрын ойролцоо байрлуулахад тохиромжтой.

Хадгалах литийн батерей нь ашиглаж болох цорын ганц төрлийн батерей биш юм. Үнэндээ далайн батерейны системийг анхдагч батерей (цэнэглэх боломжгүй) болон хоёрдогч батерей (тасралтгүй цэнэглэж болно) гэж хувааж болно. Сүүлийнх нь багтаамжийн бууралтыг харгалзан үзсэн ч урт хугацааны хэрэглээнд эдийн засгийн хувьд илүү ашигтай байдаг. Хар тугалганы хүчлийн батерейг анх ашиглаж байсан бөгөөд хадгалах литийн батерейг шинээр гарч ирж буй батерей гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч судалгаагаар тэдгээр нь илүү өндөр эрчим хүчний нягтрал, удаан ашиглалтын хугацааг хангадаг бөгөөд энэ нь урт хугацааны хэрэглээ, өндөр ачаалал, өндөр хурдны шаардлагад илүү тохиромжтой гэсэн үг юм.

Эдгээр давуу талуудаас үл хамааран судлаачид сэтгэл хангалуун байгаа шинж тэмдэг илрээгүй байна. Олон жилийн турш олон тооны загвар, судалгаанууд нь хадгалах литийн батерейны гүйцэтгэлийг сайжруулахын тулд тэдгээрийн далайн хэрэглээг сайжруулахад чиглэгдсэн. Үүнд гал түймэр болон дулааны алдагдлаас хамгаалахын тулд электродуудад зориулсан шинэ химийн хольцууд болон өөрчлөгдсөн электролитууд орно.

Литиум батерейны сонголт

Далайн литийн батерейны системд зориулж хадгалах литийн батерей сонгохдоо анхаарах ёстой олон шинж чанар байдаг. Далайн эрчим хүчний хадгалалтын батерей сонгохдоо багтаамж нь анхаарах ёстой чухал үзүүлэлт юм. Энэ нь хэр их энерги хадгалах боломжтойг болон дараа нь дахин цэнэглэхээс өмнө үйлдвэрлэх ажлын хэмжээг тодорхойлдог. Энэ нь хөдөлгүүрийн хэрэглээнд хүчин чадал нь завины туулах миль буюу зайг тодорхойлдог үндсэн дизайны параметр юм. Далайн нөхцөлд, орон зай хязгаарлагдмал байдаг тул өндөр энергийн нягтралтай батерей олох нь чухал юм. Өндөр энергийн нягтралтай батерей нь илүү авсаархан, хөнгөн байдаг бөгөөд энэ нь зай болон жин нь өндөр байдаг завинд онцгой чухал юм.

Далайн эрчим хүчний хадгалалтын системд зориулсан литийн батерейг сонгохдоо хүчдэл болон гүйдлийн зэрэглэлийг анхаарах чухал үзүүлэлтүүд юм. Эдгээр үзүүлэлтүүд нь батерейг хэр хурдан цэнэглэж, цэнэггүй болгохыг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь эрчим хүчний хэрэгцээ хурдан өөрчлөгдөж болох хэрэглээнд чухал ач холбогдолтой юм.

Далайн хэрэглээнд зориулан тусгайлан бүтээсэн батерей сонгох нь чухал юм. Далайн орчин нь давстай ус, чийгшил, хэт өндөр температурт өртдөг хатуу ширүүн байдаг. Далайн хэрэглээнд зориулагдсан хадгалах литийн батерейнууд нь ихэвчлэн ус нэвтэрдэггүй, зэврэлтэнд тэсвэртэй, мөн хүнд нөхцөлд найдвартай ажиллагааг хангах чичиргээ, цохилтод тэсвэртэй зэрэг бусад шинж чанартай байдаг.

Галын аюулгүй байдал бас чухал юм. Далайн хэрэглээнд батерей хадгалах зай хязгаарлагдмал байдаг бөгөөд галын тархалт нь хортой утаа ялгаруулж, үнэтэй хохирол учруулж болзошгүй юм. Тархалтыг хязгаарлахын тулд суурилуулах арга хэмжээ авч болно. Хятадын лити-ион батерей үйлдвэрлэдэг RoyPow компани нь батерейны хайрцагт суурилуулсан бичил гал унтраагч байрлуулсан нэг жишээ юм. Эдгээр гал унтраагчийг цахилгаан дохиогоор эсвэл дулааны шугамыг шатаах замаар идэвхжүүлдэг. Энэ нь хөргөлтийн бодисыг исэлдэн ангижрах урвалаар химийн аргаар задалж, гал тархахаас өмнө хурдан унтраахын тулд тараадаг аэрозолийн үүсгүүрийг идэвхжүүлнэ. Энэ арга нь хурдан арга хэмжээ авахад тохиромжтой бөгөөд далайн литийн батерей гэх мэт нягт зайтай хэрэглээнд тохиромжтой.

Аюулгүй байдал ба шаардлага

Далайн хэрэглээнд хадгалах литийн батерейны хэрэглээ нэмэгдэж байгаа ч зохих ёсоор дизайн хийх, суурилуулахын тулд аюулгүй байдлыг нэн тэргүүнд тавих ёстой. Лити батерейг зөв ашиглаагүй тохиолдолд, ялангуяа давстай усанд өртөх, өндөр чийгшилтэй далайн хатуу ширүүн орчинд дулааны алдалт болон галын аюулд өртөмтгий байдаг. Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд ISO стандарт, журмыг тогтоосон. Эдгээр стандартуудын нэг нь ISO/TS 23625 бөгөөд далайн хэрэглээнд литийн батерейг сонгох, суурилуулах удирдамжийг өгдөг. Энэхүү стандарт нь батерейны бат бөх чанар, аюулгүй ажиллагааг хангахын тулд батерейны дизайн, суурилуулалт, засвар үйлчилгээ, хяналтын шаардлагыг тодорхойлдог. Нэмж дурдахад, ISO 19848-1 нь далайн хэрэглээнд хадгалах литийн батерей зэрэг батерейны туршилт, гүйцэтгэлийн талаар удирдамж өгдөг.

ISO 26262 нь далайн хөлөг онгоц болон бусад тээврийн хэрэгслийн цахилгаан болон электрон системийн үйл ажиллагааны аюулгүй байдалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэхүү стандарт нь батерейны цэнэг багатай үед болон бусад аюулгүй байдлын шаардлагын хамт операторт харааны болон дуут анхааруулга өгөх зориулалттай батерейны удирдлагын систем (BMS)-ийг зохион бүтээх ёстой гэж заасан. ISO стандартыг дагаж мөрдөх нь сайн дурын үндсэн дээр хийгддэг боловч эдгээр удирдамжийг дагаж мөрдөх нь батерейны системийн аюулгүй байдал, үр ашиг, урт наслалтыг дэмждэг.

Хураангуй

Хадгалах литийн батерейнууд нь өндөр эрчим хүчний нягтралтай, хүнд нөхцөлд удаан эдэлгээтэй тул далайн хэрэглээнд зориулсан эрчим хүчний хадгалах шийдлийн давуу тал болж хурдацтай гарч ирж байна. Эдгээр батерейнууд нь олон талын хэрэглээтэй бөгөөд цахилгаан завийг ажиллуулахаас эхлээд навигацийн системд нөөц эрчим хүчээр хангах хүртэл далайн хэрэглээний олон төрөлд ашиглагдаж болно. Цаашилбал, шинэ батерейны системийг тасралтгүй хөгжүүлснээр далайн гүний хайгуул болон бусад хүнд хэцүү орчныг багтаасан хэрэглээний хүрээг тэлж байна. Далайн үйлдвэрлэлд хадгалах литийн батерейг нэвтрүүлснээр хүлэмжийн хийн ялгарлыг бууруулж, ложистик, тээвэрлэлтэд хувьсгал хийнэ гэж үзэж байна.