Kemajuan dalam teknologi bateri untuk sistem penyimpanan tenaga marin

Prakata

Ketika dunia beralih ke arah penyelesaian tenaga yang lebih mesra alam, bateri litium telah mendapat perhatian yang semakin meningkat. Walaupun kenderaan elektrik telah menjadi tumpuan selama lebih sedekad, potensi sistem penyimpanan tenaga elektrik dalam persekitaran marin telah diabaikan. Walau bagaimanapun, terdapat peningkatan dalam penyelidikan yang menumpukan pada pengoptimuman penggunaan bateri litium simpanan dan protokol pengecasan untuk aplikasi bot yang berbeza. Bateri kitaran dalam litium-ion fosfat dalam kes ini amat menarik kerana ketumpatan tenaga yang tinggi, kestabilan kimia yang baik dan jangka hayat kitaran yang berpanjangan di bawah keperluan ketat sistem pendorongan marin.

Dengan peningkatan momentum pemasangan bateri litium simpanan, begitu juga pelaksanaan peraturan untuk memastikan keselamatan. ISO/TS 23625 merupakan salah satu peraturan yang memberi tumpuan kepada pemilihan, pemasangan dan keselamatan bateri. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa keselamatan adalah penting dalam penggunaan bateri litium, terutamanya berkaitan bahaya kebakaran.

Sistem penyimpanan tenaga marin

Sistem penyimpanan tenaga marin menjadi penyelesaian yang semakin popular dalam industri marin ketika dunia bergerak ke arah masa depan yang lebih lestari dan mesra alam. Seperti namanya, sistem ini direka bentuk untuk menyimpan tenaga dalam persekitaran marin dan boleh digunakan untuk pelbagai tujuan, daripada menggerakkan kapal dan bot hinggalah menyediakan kuasa sandaran sekiranya berlaku kecemasan.

Jenis sistem penyimpanan tenaga marin yang paling biasa ialah bateri litium-ion, disebabkan oleh ketumpatan tenaga, kebolehpercayaan dan keselamatannya yang tinggi. Bateri litium-ion juga boleh disesuaikan untuk memenuhi keperluan kuasa khusus bagi aplikasi marin yang berbeza.

Salah satu manfaat utama sistem penyimpanan tenaga marin ialah keupayaannya untuk menggantikan penjana diesel. Dengan menggunakan bateri litium-ion, sistem ini boleh menawarkan sumber kuasa yang andal dan lestari untuk pelbagai aplikasi. Ini termasuk kuasa tambahan, pencahayaan dan keperluan elektrik lain di atas kapal atau vesel. Selain aplikasi ini, sistem penyimpanan tenaga marin juga boleh digunakan untuk menggerakkan sistem pendorongan elektrik, menjadikannya alternatif yang berdaya maju kepada enjin diesel konvensional. Ia amat sesuai untuk kapal yang lebih kecil yang beroperasi di kawasan yang agak terhad.

Secara keseluruhannya, sistem penyimpanan tenaga marin merupakan komponen utama peralihan kepada masa depan yang lebih lestari dan mesra alam dalam industri marin.

Kelebihan bateri litium

Salah satu kelebihan paling ketara menggunakan bateri litium simpanan berbanding penjana diesel ialah kekurangan pelepasan toksik dan gas rumah hijau. Jika bateri dicas menggunakan sumber bersih seperti panel solar atau turbin angin, ia boleh menghasilkan tenaga bersih 100%. Ia juga kurang mahal dari segi penyelenggaraan dengan komponen yang lebih sedikit. Ia menghasilkan bunyi yang jauh lebih sedikit, menjadikannya sesuai untuk situasi dok berhampiran kawasan perumahan atau penduduk.

Bateri litium simpanan bukanlah satu-satunya jenis bateri yang boleh digunakan. Malah, sistem bateri marin boleh dibahagikan kepada bateri utama (yang tidak boleh dicas semula) dan bateri sekunder (yang boleh dicas semula secara berterusan). Bateri kedua lebih bermanfaat dari segi ekonomi dalam aplikasi jangka panjang, walaupun mempertimbangkan penurunan kapasiti. Bateri asid plumbum pada mulanya digunakan, dan bateri litium simpanan dianggap sebagai bateri yang baru muncul. Walau bagaimanapun, kajian telah menunjukkan bahawa ia memberikan ketumpatan tenaga yang lebih tinggi dan jangka hayat yang lebih lama, bermakna ia lebih sesuai untuk aplikasi jarak jauh, dan beban tinggi dan permintaan berkelajuan tinggi.

Walaupun terdapat kelebihan ini, para penyelidik tidak menunjukkan sebarang tanda-tanda leka. Selama bertahun-tahun, pelbagai reka bentuk dan kajian telah menumpukan pada peningkatan prestasi bateri litium simpanan untuk menambah baik aplikasi marinnya. Ini termasuk campuran kimia baharu untuk elektrod dan elektrolit yang diubah suai untuk melindungi daripada kebakaran dan pelepasan haba.

Pemilihan bateri litium

Terdapat pelbagai ciri yang perlu dipertimbangkan semasa memilih bateri litium simpanan untuk sistem bateri litium simpanan marin. Kapasiti merupakan spesifikasi kritikal yang perlu dipertimbangkan semasa memilih bateri untuk penyimpanan tenaga marin. Ia menentukan berapa banyak tenaga yang boleh disimpannya dan seterusnya, jumlah kerja yang boleh dihasilkan sebelum mengecasnya semula. Ini merupakan parameter reka bentuk asas dalam aplikasi pendorongan di mana kapasiti menentukan jarak tempuh atau jarak yang boleh dilalui bot. Dalam konteks marin, di mana ruang sering terhad, adalah penting untuk mencari bateri dengan ketumpatan tenaga yang tinggi. Bateri ketumpatan tenaga yang lebih tinggi adalah lebih padat dan ringan, yang amat penting pada bot di mana ruang dan berat adalah terhad.

Penarafan voltan dan arus juga merupakan spesifikasi penting yang perlu dipertimbangkan semasa memilih bateri litium storan untuk sistem storan tenaga marin. Spesifikasi ini menentukan seberapa cepat bateri boleh dicas dan dinyahcas, yang penting untuk aplikasi di mana permintaan kuasa boleh berubah dengan cepat.

Adalah penting untuk memilih bateri yang direka khusus untuk kegunaan marin. Persekitaran marin adalah keras, dengan pendedahan kepada air masin, kelembapan dan suhu yang melampau. Bateri litium simpanan yang direka untuk kegunaan marin biasanya akan mempunyai ciri-ciri kalis air dan rintangan kakisan, serta ciri-ciri lain seperti rintangan getaran dan rintangan hentakan untuk memastikan prestasi yang andal dalam keadaan yang mencabar.

Keselamatan kebakaran juga penting. Dalam aplikasi marin, terdapat ruang penyimpanan bateri yang terhad dan sebarang penyebaran api boleh menyebabkan pembebasan asap toksik dan kerosakan yang mahal. Langkah pemasangan boleh diambil untuk mengehadkan penyebarannya. RoyPow, sebuah syarikat pembuatan bateri litium-ion Cina, adalah salah satu contoh di mana alat pemadam mikro terbina dalam diletakkan di dalam bingkai pek bateri. Alat pemadam ini diaktifkan sama ada melalui isyarat elektrik atau dengan membakar talian haba. Ini akan mengaktifkan penjana aerosol yang menguraikan penyejuk secara kimia melalui tindak balas redoks dan menyebarkannya untuk memadamkan api dengan cepat sebelum ia merebak. Kaedah ini sesuai untuk intervensi pantas, sangat sesuai untuk aplikasi ruang sempit seperti bateri litium penyimpanan marin.

Keselamatan dan keperluan

Penggunaan bateri litium simpanan untuk aplikasi marin semakin meningkat, tetapi keselamatan mesti menjadi keutamaan utama bagi memastikan reka bentuk dan pemasangan yang betul. Bateri litium terdedah kepada larian haba dan bahaya kebakaran jika tidak dikendalikan dengan betul, terutamanya dalam persekitaran marin yang keras dengan pendedahan air masin dan kelembapan yang tinggi. Bagi menangani kebimbangan ini, piawaian dan peraturan ISO telah diwujudkan. Salah satu piawaian ini ialah ISO/TS 23625, yang menyediakan garis panduan untuk memilih dan memasang bateri litium dalam aplikasi marin. Piawaian ini menentukan keperluan reka bentuk, pemasangan, penyelenggaraan dan pemantauan bateri untuk memastikan ketahanan bateri dan operasi yang selamat. Di samping itu, ISO 19848-1 menyediakan panduan tentang pengujian dan prestasi bateri, termasuk bateri litium simpanan, dalam aplikasi marin.

ISO 26262 juga memainkan peranan penting dalam keselamatan fungsi sistem elektrik dan elektronik dalam kapal marin, serta kenderaan lain. Piawaian ini mewajibkan sistem pengurusan bateri (BMS) direka bentuk untuk memberikan amaran visual atau bunyi kepada pengendali apabila kuasa bateri rendah, antara keperluan keselamatan yang lain. Walaupun pematuhan kepada piawaian ISO adalah sukarela, pematuhan kepada garis panduan ini menggalakkan keselamatan, kecekapan dan jangka hayat sistem bateri.

Ringkasan

Bateri litium storan sedang pesat membangun sebagai penyelesaian storan tenaga pilihan untuk aplikasi marin kerana ketumpatan tenaga yang tinggi dan jangka hayat yang lebih panjang dalam keadaan yang mencabar. Bateri ini serba boleh dan boleh digunakan untuk pelbagai aplikasi marin, daripada menggerakkan bot elektrik kepada menyediakan kuasa sandaran untuk sistem navigasi. Tambahan pula, pembangunan berterusan sistem bateri baharu sedang mengembangkan rangkaian aplikasi yang mungkin untuk merangkumi penerokaan laut dalam dan persekitaran mencabar yang lain. Penerimaan bateri litium storan dalam industri marin dijangka dapat mengurangkan pelepasan gas rumah hijau dan merevolusikan logistik dan pengangkutan.