सागरी ऊर्जा साठवण प्रणालींसाठी बॅटरी तंत्रज्ञानातील प्रगती

प्रस्तावना

जग पर्यावरणपूरक ऊर्जा उपायांकडे वळत असताना, लिथियम बॅटरीकडे अधिक लक्ष वेधले गेले आहे. गेल्या दशकाहून अधिक काळ इलेक्ट्रिक वाहने चर्चेत असताना, सागरी वातावरणात इलेक्ट्रिक ऊर्जा साठवणूक प्रणालींच्या क्षमतेकडे दुर्लक्ष केले गेले आहे. तथापि, वेगवेगळ्या बोट अनुप्रयोगांसाठी स्टोरेज लिथियम बॅटरीचा वापर आणि चार्जिंग प्रोटोकॉल ऑप्टिमायझेशनवर लक्ष केंद्रित करणाऱ्या संशोधनात वाढ झाली आहे. या प्रकरणात लिथियम-आयन फॉस्फेट डीप सायकल बॅटरी त्यांच्या उच्च ऊर्जा घनतेमुळे, चांगल्या रासायनिक स्थिरतेमुळे आणि सागरी प्रणोदन प्रणालींच्या कठोर आवश्यकतांनुसार दीर्घ सायकल आयुष्यामुळे विशेषतः आकर्षक आहेत.

स्टोरेज लिथियम बॅटरीजच्या स्थापनेला गती मिळत असताना, सुरक्षितता सुनिश्चित करण्यासाठी नियमांची अंमलबजावणी देखील वेगाने होते. ISO/TS 23625 हा असाच एक नियम आहे जो बॅटरी निवड, स्थापना आणि सुरक्षिततेवर लक्ष केंद्रित करतो. लिथियम बॅटरीजच्या वापराच्या बाबतीत, विशेषतः आगीच्या धोक्यांबाबत, सुरक्षितता ही सर्वात महत्त्वाची आहे हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे.

सागरी ऊर्जा साठवण प्रणाली

जग अधिक शाश्वत आणि पर्यावरणपूरक भविष्याकडे वाटचाल करत असताना, सागरी ऊर्जा साठवण प्रणाली सागरी उद्योगात वाढत्या प्रमाणात लोकप्रिय होत आहेत. नावाप्रमाणेच, या प्रणाली सागरी वातावरणात ऊर्जा साठवण्यासाठी डिझाइन केल्या आहेत आणि जहाजे आणि बोटी चालवण्यापासून ते आपत्कालीन परिस्थितीत बॅकअप पॉवर प्रदान करण्यापर्यंत विविध कारणांसाठी वापरल्या जाऊ शकतात.

सागरी ऊर्जा साठवण प्रणालीचा सर्वात सामान्य प्रकार म्हणजे लिथियम-आयन बॅटरी, तिच्या उच्च ऊर्जा घनतेमुळे, विश्वासार्हता आणि सुरक्षिततेमुळे. वेगवेगळ्या सागरी अनुप्रयोगांच्या विशिष्ट उर्जा आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी लिथियम-आयन बॅटरी देखील तयार केल्या जाऊ शकतात.

सागरी ऊर्जा साठवण प्रणालींचा एक महत्त्वाचा फायदा म्हणजे डिझेल जनरेटर बदलण्याची त्यांची क्षमता. लिथियम-आयन बॅटरी वापरून, या प्रणाली विविध अनुप्रयोगांसाठी एक विश्वासार्ह आणि शाश्वत ऊर्जा स्रोत देऊ शकतात. यामध्ये जहाज किंवा जहाजावर सहाय्यक वीज, प्रकाशयोजना आणि इतर विद्युत गरजा समाविष्ट आहेत. या अनुप्रयोगांव्यतिरिक्त, सागरी ऊर्जा साठवण प्रणालींचा वापर इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन सिस्टमला उर्जा देण्यासाठी देखील केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे त्या पारंपारिक डिझेल इंजिनांना एक व्यवहार्य पर्याय बनतात. त्या विशेषतः मर्यादित क्षेत्रात कार्यरत असलेल्या लहान जहाजांसाठी योग्य आहेत.

एकंदरीत, सागरी ऊर्जा साठवण प्रणाली ही सागरी उद्योगात अधिक शाश्वत आणि पर्यावरणपूरक भविष्याकडे संक्रमणाचा एक महत्त्वाचा घटक आहे.

लिथियम बॅटरीचे फायदे

डिझेल जनरेटरच्या तुलनेत स्टोरेज लिथियम बॅटरी वापरण्याचा सर्वात स्पष्ट फायदा म्हणजे विषारी आणि हरितगृह वायू उत्सर्जनाचा अभाव. जर बॅटरी सौर पॅनेल किंवा पवन टर्बाइनसारख्या स्वच्छ स्रोतांचा वापर करून चार्ज केल्या गेल्या तर त्या १००% स्वच्छ ऊर्जा बनू शकतात. कमी घटकांसह देखभालीच्या बाबतीतही त्या कमी खर्चाच्या आहेत. त्या खूपच कमी आवाज निर्माण करतात, ज्यामुळे त्या निवासी किंवा लोकसंख्या असलेल्या क्षेत्रांजवळ डॉकिंग परिस्थितीसाठी आदर्श बनतात.

स्टोरेज लिथियम बॅटरी या एकमेव प्रकारच्या बॅटरी वापरल्या जाऊ शकत नाहीत. खरं तर, सागरी बॅटरी सिस्टम प्राथमिक बॅटरी (ज्या रिचार्ज केल्या जाऊ शकत नाहीत) आणि दुय्यम बॅटरी (ज्या सतत रिचार्ज केल्या जाऊ शकतात) मध्ये विभागल्या जाऊ शकतात. क्षमता कमी होण्याचा विचार केला तरीही, नंतरच्या बॅटरी दीर्घकालीन वापरासाठी अधिक आर्थिकदृष्ट्या फायदेशीर आहेत. सुरुवातीला लीड-अॅसिड बॅटरी वापरल्या जात होत्या आणि स्टोरेज लिथियम बॅटरी नवीन उदयोन्मुख बॅटरी मानल्या जातात. तथापि, संशोधनातून असे दिसून आले आहे की त्या उच्च ऊर्जा घनता आणि दीर्घ आयुष्य प्रदान करतात, म्हणजेच त्या दीर्घ-श्रेणीच्या अनुप्रयोगांसाठी आणि उच्च भार आणि उच्च-गतीच्या मागणीसाठी अधिक योग्य आहेत.

या फायद्यांकडे दुर्लक्ष करून, संशोधकांनी आत्मसंतुष्टतेची कोणतीही चिन्हे दाखवलेली नाहीत. गेल्या काही वर्षांत, असंख्य डिझाइन आणि अभ्यासांनी स्टोरेज लिथियम बॅटरीजचे समुद्री अनुप्रयोग सुधारण्यासाठी त्यांची कार्यक्षमता सुधारण्यावर लक्ष केंद्रित केले आहे. यामध्ये इलेक्ट्रोड्ससाठी नवीन रासायनिक मिश्रणे आणि आग आणि थर्मल रनअवेजपासून संरक्षण करण्यासाठी सुधारित इलेक्ट्रोलाइट्स समाविष्ट आहेत.

लिथियम बॅटरीची निवड

सागरी स्टोरेज लिथियम बॅटरी सिस्टीमसाठी स्टोरेज लिथियम बॅटरी निवडताना विचारात घेण्यासारख्या अनेक वैशिष्ट्यांचा समावेश आहे. सागरी ऊर्जा साठवणुकीसाठी बॅटरी निवडताना क्षमता ही एक महत्त्वाची बाब आहे जी विचारात घेतली पाहिजे. ती किती ऊर्जा साठवू शकते आणि त्यानंतर, ती रिचार्ज करण्यापूर्वी किती काम करता येईल हे ते ठरवते. प्रणोदन अनुप्रयोगांमध्ये हे एक मूलभूत डिझाइन पॅरामीटर आहे जिथे क्षमता बोट किती मायलेज किंवा अंतर प्रवास करू शकते हे ठरवते. सागरी संदर्भात, जिथे जागा अनेकदा मर्यादित असते, तिथे उच्च ऊर्जा घनतेची बॅटरी शोधणे महत्त्वाचे असते. उच्च ऊर्जा घनतेच्या बॅटरी अधिक कॉम्पॅक्ट आणि हलक्या असतात, जे विशेषतः अशा बोटींसाठी महत्वाचे आहे जिथे जागा आणि वजन जास्त असते.

सागरी ऊर्जा साठवण प्रणालीसाठी स्टोरेज लिथियम बॅटरी निवडताना व्होल्टेज आणि करंट रेटिंग हे देखील महत्त्वाचे तपशील आहेत जे विचारात घेतले पाहिजेत. ही वैशिष्ट्ये बॅटरी किती लवकर चार्ज आणि डिस्चार्ज होऊ शकते हे ठरवतात, जे अशा अनुप्रयोगांसाठी महत्वाचे आहे जिथे वीज मागणी वेगाने बदलू शकते.

विशेषतः सागरी वापरासाठी डिझाइन केलेली बॅटरी निवडणे महत्वाचे आहे. सागरी वातावरण कठोर असते, ज्यामध्ये खाऱ्या पाण्याचा संपर्क, आर्द्रता आणि अति तापमान असते. सागरी वापरासाठी डिझाइन केलेल्या स्टोरेज लिथियम बॅटरीमध्ये सामान्यत: वॉटरप्रूफिंग आणि गंज प्रतिरोधकता असते, तसेच आव्हानात्मक परिस्थितीत विश्वसनीय कामगिरी सुनिश्चित करण्यासाठी कंपन प्रतिरोध आणि शॉक प्रतिरोधकता यासारख्या इतर वैशिष्ट्यांचा समावेश असतो.

अग्निसुरक्षा देखील महत्त्वाची आहे. सागरी वापरात, बॅटरी साठवण्यासाठी मर्यादित जागा असते आणि आग पसरल्याने विषारी धुराचे उत्सर्जन होऊ शकते आणि महागडे नुकसान होऊ शकते. प्रसार मर्यादित करण्यासाठी स्थापनेचे उपाय केले जाऊ शकतात. रॉयपॉ, एक चिनी लिथियम-आयन बॅटरी उत्पादक कंपनी, हे एक उदाहरण आहे जिथे बॅटरी पॅक फ्रेममध्ये बिल्ट-इन सूक्ष्म अग्निशामक यंत्रे ठेवली जातात. हे अग्निशामक यंत्रे विद्युत सिग्नलद्वारे किंवा थर्मल लाइन जाळून सक्रिय केली जातात. हे एक एरोसोल जनरेटर सक्रिय करेल जे रेडॉक्स अभिक्रियेद्वारे शीतलक रासायनिकरित्या विघटित करते आणि आग पसरण्यापूर्वी ती लवकर विझवण्यासाठी पसरवते. ही पद्धत जलद हस्तक्षेपांसाठी आदर्श आहे, सागरी स्टोरेज लिथियम बॅटरीसारख्या अरुंद जागेच्या अनुप्रयोगांसाठी योग्य आहे.

सुरक्षितता आणि आवश्यकता

सागरी वापरासाठी स्टोरेज लिथियम बॅटरीचा वापर वाढत आहे, परंतु योग्य डिझाइन आणि स्थापना सुनिश्चित करण्यासाठी सुरक्षितता ही सर्वोच्च प्राथमिकता असली पाहिजे. लिथियम बॅटरी योग्यरित्या हाताळल्या नाहीत तर थर्मल रनअवे आणि आगीच्या धोक्यांना बळी पडतात, विशेषतः खाऱ्या पाण्याच्या संपर्कात आणि उच्च आर्द्रता असलेल्या कठोर सागरी वातावरणात. या चिंता दूर करण्यासाठी, ISO मानके आणि नियम स्थापित केले गेले आहेत. या मानकांपैकी एक म्हणजे ISO/TS 23625, जे सागरी वापरात लिथियम बॅटरी निवडण्यासाठी आणि स्थापित करण्यासाठी मार्गदर्शक तत्त्वे प्रदान करते. हे मानक बॅटरीची टिकाऊपणा आणि सुरक्षित ऑपरेशन सुनिश्चित करण्यासाठी बॅटरी डिझाइन, स्थापना, देखभाल आणि देखरेख आवश्यकता निर्दिष्ट करते. याव्यतिरिक्त, ISO 19848-1 सागरी वापरात स्टोरेज लिथियम बॅटरीसह बॅटरीच्या चाचणी आणि कामगिरीवर मार्गदर्शन प्रदान करते.

सागरी जहाजांमधील तसेच इतर वाहनांमधील विद्युत आणि इलेक्ट्रॉनिक प्रणालींच्या कार्यात्मक सुरक्षिततेमध्ये ISO 26262 देखील महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. या मानकानुसार बॅटरी व्यवस्थापन प्रणाली (BMS) अशी डिझाइन केलेली असावी की बॅटरीची शक्ती कमी असताना ऑपरेटरला दृश्यमान किंवा ऐकू येईल अशा सूचना दिल्या पाहिजेत, तसेच इतर सुरक्षा आवश्यकता देखील आहेत. ISO मानकांचे पालन ऐच्छिक असले तरी, या मार्गदर्शक तत्त्वांचे पालन केल्याने बॅटरी प्रणालींची सुरक्षा, कार्यक्षमता आणि दीर्घायुष्य वाढते.

सारांश

उच्च ऊर्जा घनता आणि मागणीच्या परिस्थितीत वाढलेले आयुष्य यामुळे सागरी अनुप्रयोगांसाठी स्टोरेज लिथियम बॅटरीज एक पसंतीचा ऊर्जा साठवण उपाय म्हणून वेगाने उदयास येत आहेत. या बॅटरीज बहुमुखी आहेत आणि इलेक्ट्रिक बोटींना वीज पुरवण्यापासून ते नेव्हिगेशन सिस्टमसाठी बॅकअप पॉवर प्रदान करण्यापर्यंत विविध सागरी अनुप्रयोगांसाठी वापरल्या जाऊ शकतात. शिवाय, नवीन बॅटरी सिस्टम्सचा सतत विकास खोल समुद्रातील अन्वेषण आणि इतर आव्हानात्मक वातावरणासह संभाव्य अनुप्रयोगांची श्रेणी वाढवत आहे. सागरी उद्योगात स्टोरेज लिथियम बॅटरीजचा अवलंब केल्याने हरितगृह वायू उत्सर्जन कमी होईल आणि लॉजिस्टिक्स आणि वाहतुकीत क्रांती होईल अशी अपेक्षा आहे.