Vooruitgang in batterijtechnologie voor maritieme energieopslagsystemen

Voorwoord

Nu de wereld overstapt op groenere energieoplossingen, hebben lithiumbatterijen steeds meer aandacht gekregen. Hoewel elektrische voertuigen al meer dan tien jaar in de schijnwerpers staan, is het potentieel van elektrische energieopslagsystemen in maritieme omgevingen over het hoofd gezien. Er is echter een toename in onderzoek naar het optimaliseren van het gebruik van lithiumbatterijen en laadprotocollen voor verschillende boottoepassingen. Lithium-ionfosfaat deep-cycle batterijen zijn in dit geval bijzonder aantrekkelijk vanwege hun hoge energiedichtheid, goede chemische stabiliteit en langere levensduur onder de strenge eisen van maritieme voortstuwingssystemen.

Naarmate de installatie van lithium-accu's voor opslag in een stroomversnelling komt, neemt ook de implementatie van regelgeving ter waarborging van de veiligheid toe. ISO/TS 23625 is zo'n regelgeving die zich richt op de selectie, installatie en veiligheid van batterijen. Het is cruciaal om te benadrukken dat veiligheid voorop staat bij het gebruik van lithium-accu's, met name met het oog op brandgevaar.

Mariene energieopslagsystemen

Energieopslagsystemen voor de zeevaart worden steeds populairder in de maritieme sector, nu de wereld op weg is naar een duurzamere en milieuvriendelijkere toekomst. Zoals de naam al doet vermoeden, zijn deze systemen ontworpen om energie op te slaan in een maritieme omgeving en kunnen ze voor diverse doeleinden worden gebruikt, van het voortstuwen van schepen en boten tot het leveren van noodstroom in geval van nood.

Het meest voorkomende type maritieme energieopslagsysteem is een lithium-ionbatterij, vanwege de hoge energiedichtheid, betrouwbaarheid en veiligheid. Lithium-ionbatterijen kunnen ook worden aangepast aan de specifieke energievereisten van verschillende maritieme toepassingen.

Een van de belangrijkste voordelen van maritieme energieopslagsystemen is hun vermogen om dieselgeneratoren te vervangen. Door gebruik te maken van lithium-ionaccu's kunnen deze systemen een betrouwbare en duurzame energiebron bieden voor diverse toepassingen. Denk hierbij aan hulpstroom, verlichting en andere elektrische behoeften aan boord van een schip of vaartuig. Naast deze toepassingen kunnen maritieme energieopslagsystemen ook worden gebruikt om elektrische voortstuwingssystemen van stroom te voorzien, waardoor ze een haalbaar alternatief vormen voor conventionele dieselmotoren. Ze zijn met name geschikt voor kleinere vaartuigen die in een relatief beperkt gebied varen.

Samengevat vormen maritieme energieopslagsystemen een belangrijk onderdeel van de transitie naar een duurzamere en milieuvriendelijkere toekomst in de maritieme sector.

Voordelen van lithiumbatterijen

Een van de meest evidente voordelen van lithium-accu's ten opzichte van dieselgeneratoren is het ontbreken van giftige gassen en broeikasgassen. Als de accu's worden opgeladen met schone bronnen zoals zonnepanelen of windturbines, kan dit 100% schone energie opleveren. Ze zijn ook goedkoper in onderhoud en hebben minder componenten. Ze produceren veel minder geluid, waardoor ze ideaal zijn voor aanlegplaatsen in de buurt van woonwijken of dichtbevolkte gebieden.

Lithium-opslagbatterijen zijn niet het enige type batterij dat kan worden gebruikt. Sterker nog, maritieme batterijsystemen kunnen worden onderverdeeld in primaire batterijen (die niet kunnen worden opgeladen) en secundaire batterijen (die continu kunnen worden opgeladen). De laatste is economisch gezien voordeliger bij langdurige toepassingen, zelfs rekening houdend met capaciteitsverlies. Loodzuurbatterijen werden aanvankelijk gebruikt, en lithium-opslagbatterijen worden beschouwd als nieuw opkomende batterijen. Onderzoek heeft echter aangetoond dat ze een hogere energiedichtheid en een langere levensduur bieden, wat betekent dat ze beter geschikt zijn voor toepassingen met een groot bereik en hoge belasting- en snelheidsvereisten.

Ondanks deze voordelen hebben onderzoekers geen enkel teken van zelfgenoegzaamheid getoond. In de loop der jaren hebben talloze ontwerpen en studies zich gericht op het verbeteren van de prestaties van lithium-accu's om hun maritieme toepassing te verbeteren. Dit omvat nieuwe chemische mengsels voor de elektroden en aangepaste elektrolyten om brand en thermische uitbarstingen te voorkomen.

Selectie van lithiumbatterij

Er zijn verschillende kenmerken waarmee rekening moet worden gehouden bij het selecteren van lithium-accu's voor een maritiem lithium-accusysteem. Capaciteit is een cruciale specificatie bij het selecteren van een accu voor maritieme energieopslag. Het bepaalt hoeveel energie er kan worden opgeslagen en vervolgens hoeveel arbeid er kan worden geleverd voordat de accu weer moet worden opgeladen. Dit is een fundamentele ontwerpparameter in voortstuwingstoepassingen, waarbij de capaciteit de actieradius of afstand bepaalt die de boot kan afleggen. In een maritieme context, waar de ruimte vaak beperkt is, is het belangrijk om een accu met een hoge energiedichtheid te vinden. Accu's met een hogere energiedichtheid zijn compacter en lichter, wat vooral belangrijk is op boten waar ruimte en gewicht belangrijk zijn.

Spanning en stroomsterkte zijn ook belangrijke specificaties om te overwegen bij de selectie van lithium-ionaccu's voor maritieme energieopslagsystemen. Deze specificaties bepalen hoe snel de accu kan laden en ontladen, wat belangrijk is voor toepassingen waarbij de stroomvraag snel kan variëren.

Het is belangrijk om een accu te kiezen die specifiek is ontworpen voor maritiem gebruik. Maritieme omgevingen zijn zwaar, met blootstelling aan zout water, vochtigheid en extreme temperaturen. Lithium-accu's die speciaal voor maritiem gebruik zijn ontworpen, zijn doorgaans waterdicht en corrosiebestendig, evenals andere eigenschappen zoals trillings- en schokbestendigheid, om betrouwbare prestaties te garanderen onder uitdagende omstandigheden.

Brandveiligheid is ook cruciaal. In maritieme toepassingen is de ruimte voor batterijopslag beperkt en kan brandverspreiding leiden tot het vrijkomen van giftige dampen en kostbare schade. Er kunnen installatiemaatregelen worden genomen om de verspreiding te beperken. RoyPow, een Chinees bedrijf dat lithium-ionbatterijen produceert, is een voorbeeld van een situatie waarin ingebouwde microblussers in het frame van de batterij worden geplaatst. Deze blussers worden geactiveerd door een elektrisch signaal of door de thermische leiding te verbranden. Dit activeert een aerosolgenerator die de koelvloeistof chemisch afbreekt via een redoxreactie en deze verspreidt om de brand snel te blussen voordat deze zich verspreidt. Deze methode is ideaal voor snelle interventies en zeer geschikt voor toepassingen in krappe ruimtes, zoals lithiumbatterijen voor maritieme opslag.

Veiligheid en eisen

Het gebruik van lithium-accu's voor maritieme toepassingen neemt toe, maar veiligheid moet een topprioriteit zijn om een correct ontwerp en installatie te garanderen. Lithium-accu's zijn kwetsbaar voor thermische runaway en brandgevaar bij onjuist gebruik, met name in de zware maritieme omgeving met blootstelling aan zout water en een hoge luchtvochtigheid. Om deze zorgen weg te nemen, zijn ISO-normen en -regelgeving opgesteld. Een van deze normen is ISO/TS 23625, die richtlijnen biedt voor de selectie en installatie van lithium-accu's in maritieme toepassingen. Deze norm specificeert de eisen voor het ontwerp, de installatie, het onderhoud en de bewaking van de accu om de duurzaamheid en veilige werking van de accu te garanderen. Daarnaast biedt ISO 19848-1 richtlijnen voor het testen en de prestaties van accu's, waaronder lithium-accu's voor maritieme toepassingen.

ISO 26262 speelt ook een belangrijke rol in de functionele veiligheid van elektrische en elektronische systemen in zeeschepen en andere voertuigen. Deze norm schrijft voor dat het batterijbeheersysteem (BMS) zo moet zijn ontworpen dat het de operator visuele of hoorbare waarschuwingen geeft wanneer de batterij bijna leeg is, naast andere veiligheidseisen. Hoewel naleving van de ISO-normen vrijwillig is, bevordert naleving van deze richtlijnen de veiligheid, efficiëntie en levensduur van de batterijsystemen.

Samenvatting

Lithium-accu's ontwikkelen zich snel tot een geprefereerde oplossing voor energieopslag in maritieme toepassingen vanwege hun hoge energiedichtheid en langere levensduur onder veeleisende omstandigheden. Deze accu's zijn veelzijdig en kunnen worden gebruikt voor een scala aan maritieme toepassingen, van het aandrijven van elektrische boten tot het leveren van noodstroom voor navigatiesystemen. Bovendien breidt de voortdurende ontwikkeling van nieuwe accusystemen het scala aan mogelijke toepassingen uit, waaronder diepzee-exploratie en andere uitdagende omgevingen. Verwacht wordt dat de toepassing van lithium-accu's in de maritieme sector de uitstoot van broeikasgassen zal verminderen en een revolutie teweeg zal brengen in logistiek en transport.