సముద్ర శక్తి నిల్వ వ్యవస్థల కోసం బ్యాటరీ సాంకేతికతలో పురోగతి

ముందుమాట

ప్రపంచం పర్యావరణ అనుకూల ఇంధన పరిష్కారాల వైపు మళ్లుతున్న కొద్దీ, లిథియం బ్యాటరీలు మరింత దృష్టిని ఆకర్షించాయి. ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలు దశాబ్ద కాలంగా వెలుగులోకి వస్తున్నప్పటికీ, సముద్ర ప్రాంతాలలో విద్యుత్ శక్తి నిల్వ వ్యవస్థల సామర్థ్యాన్ని విస్మరించారు. అయితే, నిల్వ లిథియం బ్యాటరీల వినియోగాన్ని ఆప్టిమైజ్ చేయడం మరియు వివిధ పడవ అనువర్తనాల కోసం ఛార్జింగ్ ప్రోటోకాల్‌లను ఆప్టిమైజ్ చేయడంపై దృష్టి సారించే పరిశోధనలు పెరిగాయి. ఈ సందర్భంలో లిథియం-అయాన్ ఫాస్ఫేట్ డీప్ సైకిల్ బ్యాటరీలు వాటి అధిక శక్తి సాంద్రతలు, మంచి రసాయన స్థిరత్వం మరియు సముద్ర చోదక వ్యవస్థల కఠినమైన అవసరాల కింద సుదీర్ఘ చక్ర జీవితం కారణంగా ముఖ్యంగా ఆకర్షణీయంగా ఉన్నాయి.

నిల్వ లిథియం బ్యాటరీల సంస్థాపన ఊపందుకుంటున్న కొద్దీ, భద్రతను నిర్ధారించడానికి నిబంధనల అమలు కూడా అంతే వేగంగా జరుగుతోంది. ISO/TS 23625 అనేది బ్యాటరీ ఎంపిక, సంస్థాపన మరియు భద్రతపై దృష్టి సారించే అటువంటి నియంత్రణలలో ఒకటి. లిథియం బ్యాటరీల వాడకం విషయానికి వస్తే, ముఖ్యంగా అగ్ని ప్రమాదాలకు సంబంధించి భద్రత అత్యంత ముఖ్యమైనదని గమనించడం చాలా ముఖ్యం.

సముద్ర శక్తి నిల్వ వ్యవస్థలు

ప్రపంచం మరింత స్థిరమైన మరియు పర్యావరణ అనుకూల భవిష్యత్తు వైపు అడుగులు వేస్తున్నందున సముద్ర పరిశ్రమలో సముద్ర శక్తి నిల్వ వ్యవస్థలు బాగా ప్రాచుర్యం పొందుతున్నాయి. పేరు సూచించినట్లుగా, ఈ వ్యవస్థలు సముద్ర వాతావరణంలో శక్తిని నిల్వ చేయడానికి రూపొందించబడ్డాయి మరియు అత్యవసర పరిస్థితుల్లో ఓడలు మరియు పడవలను నడపడం నుండి బ్యాకప్ శక్తిని అందించడం వరకు వివిధ ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించవచ్చు.

అధిక శక్తి సాంద్రత, విశ్వసనీయత మరియు భద్రత కారణంగా అత్యంత సాధారణ సముద్ర శక్తి నిల్వ వ్యవస్థ లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ. వివిధ సముద్ర అనువర్తనాల యొక్క నిర్దిష్ట విద్యుత్ అవసరాలను తీర్చడానికి లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలను కూడా రూపొందించవచ్చు.

సముద్ర శక్తి నిల్వ వ్యవస్థల యొక్క ముఖ్య ప్రయోజనాల్లో ఒకటి డీజిల్ జనరేటర్లను భర్తీ చేయగల సామర్థ్యం. లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలను ఉపయోగించడం ద్వారా, ఈ వ్యవస్థలు వివిధ రకాల అనువర్తనాలకు నమ్మకమైన మరియు స్థిరమైన విద్యుత్ వనరును అందించగలవు. ఇందులో ఓడ లేదా నౌకలో సహాయక శక్తి, లైటింగ్ మరియు ఇతర విద్యుత్ అవసరాలు ఉన్నాయి. ఈ అనువర్తనాలతో పాటు, సముద్ర శక్తి నిల్వ వ్యవస్థలను ఎలక్ట్రిక్ ప్రొపల్షన్ వ్యవస్థలకు శక్తినివ్వడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు, ఇవి సాంప్రదాయ డీజిల్ ఇంజిన్లకు ఆచరణీయమైన ప్రత్యామ్నాయంగా మారుతాయి. సాపేక్షంగా పరిమిత ప్రాంతంలో పనిచేసే చిన్న నౌకలకు ఇవి ప్రత్యేకంగా సరిపోతాయి.

మొత్తంమీద, సముద్ర పరిశ్రమలో మరింత స్థిరమైన మరియు పర్యావరణ అనుకూల భవిష్యత్తుకు పరివర్తన చెందడంలో సముద్ర శక్తి నిల్వ వ్యవస్థలు కీలకమైన భాగం.

లిథియం బ్యాటరీల ప్రయోజనాలు

డీజిల్ జనరేటర్లతో పోలిస్తే స్టోరేజ్ లిథియం బ్యాటరీలను ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే అత్యంత స్పష్టమైన ప్రయోజనాల్లో ఒకటి విషపూరిత మరియు గ్రీన్‌హౌస్ వాయు ఉద్గారాలు లేకపోవడం. సౌర ఫలకాలు లేదా విండ్ టర్బైన్‌ల వంటి శుభ్రమైన వనరులను ఉపయోగించి బ్యాటరీలను ఛార్జ్ చేస్తే, అది 100% శుభ్రమైన శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. తక్కువ భాగాలతో నిర్వహణ పరంగా కూడా అవి తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నవి. అవి చాలా తక్కువ శబ్దాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తాయి, నివాస లేదా జనాభా ఉన్న ప్రాంతాలకు సమీపంలో డాకింగ్ పరిస్థితులకు అనువైనవిగా చేస్తాయి.

నిల్వ లిథియం బ్యాటరీలు మాత్రమే ఉపయోగించగల బ్యాటరీల రకం కాదు. వాస్తవానికి, సముద్ర బ్యాటరీ వ్యవస్థలను ప్రాథమిక బ్యాటరీలు (వీటిని రీఛార్జ్ చేయలేము) మరియు ద్వితీయ బ్యాటరీలు (వీటిని నిరంతరం రీఛార్జ్ చేయవచ్చు)గా విభజించవచ్చు. సామర్థ్యం క్షీణతను పరిగణనలోకి తీసుకున్నప్పటికీ, దీర్ఘకాలిక అనువర్తనంలో రెండోది ఆర్థికంగా మరింత ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలను ప్రారంభంలో ఉపయోగించారు మరియు నిల్వ లిథియం బ్యాటరీలను కొత్తగా ఉద్భవిస్తున్న బ్యాటరీలుగా పరిగణిస్తారు. అయితే, అవి అధిక శక్తి సాంద్రతలు మరియు దీర్ఘకాలిక జీవితాన్ని అందిస్తాయని పరిశోధనలో తేలింది, అంటే అవి దీర్ఘ-శ్రేణి అనువర్తనాలకు మరియు అధిక లోడ్ మరియు అధిక-వేగ డిమాండ్లకు బాగా సరిపోతాయి.

ఈ ప్రయోజనాలు ఉన్నప్పటికీ, పరిశోధకులు ఎటువంటి సంతృప్తి సంకేతాలను చూపించలేదు. సంవత్సరాలుగా, అనేక డిజైన్లు మరియు అధ్యయనాలు నిల్వ లిథియం బ్యాటరీల పనితీరును మెరుగుపరచడంపై దృష్టి సారించాయి, తద్వారా వాటి సముద్ర అనువర్తనాన్ని మెరుగుపరచవచ్చు. మంటలు మరియు ఉష్ణ ప్రమాదాల నుండి రక్షించడానికి ఎలక్ట్రోడ్‌లు మరియు సవరించిన ఎలక్ట్రోలైట్‌ల కోసం కొత్త రసాయన మిశ్రమాలు ఇందులో ఉన్నాయి.

లిథియం బ్యాటరీ ఎంపిక

మెరైన్ స్టోరేజ్ లిథియం బ్యాటరీ సిస్టమ్ కోసం స్టోరేజ్ లిథియం బ్యాటరీలను ఎంచుకునేటప్పుడు పరిగణించవలసిన బహుళ లక్షణాలు ఉన్నాయి. మెరైన్ ఎనర్జీ స్టోరేజ్ కోసం బ్యాటరీని ఎంచుకునేటప్పుడు కెపాసిటీ పరిగణించవలసిన కీలకమైన స్పెసిఫికేషన్. ఇది ఎంత శక్తిని నిల్వ చేయగలదో మరియు తదనంతరం, దానిని రీఛార్జ్ చేయడానికి ముందు ఉత్పత్తి చేయగల పని మొత్తాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. ఇది ప్రొపల్షన్ అప్లికేషన్లలో ప్రాథమిక డిజైన్ పరామితి, ఇక్కడ సామర్థ్యం పడవ ప్రయాణించగల మైలేజ్ లేదా దూరాన్ని నిర్దేశిస్తుంది. స్థలం తరచుగా పరిమితంగా ఉండే సముద్ర సందర్భంలో, అధిక శక్తి సాంద్రత కలిగిన బ్యాటరీని కనుగొనడం చాలా ముఖ్యం. అధిక శక్తి సాంద్రత కలిగిన బ్యాటరీలు మరింత కాంపాక్ట్ మరియు తేలికైనవి, ఇది స్థలం మరియు బరువు ప్రీమియంలో ఉన్న పడవలలో చాలా ముఖ్యమైనది.

సముద్ర శక్తి నిల్వ వ్యవస్థల కోసం నిల్వ లిథియం బ్యాటరీలను ఎంచుకునేటప్పుడు వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ రేటింగ్‌లు కూడా పరిగణించవలసిన ముఖ్యమైన లక్షణాలు. ఈ లక్షణాలు బ్యాటరీ ఎంత త్వరగా ఛార్జ్ చేయగలదో మరియు డిశ్చార్జ్ చేయగలదో నిర్ణయిస్తాయి, ఇది విద్యుత్ డిమాండ్లు వేగంగా మారే అనువర్తనాలకు ముఖ్యమైనది.

సముద్ర వినియోగం కోసం ప్రత్యేకంగా రూపొందించబడిన బ్యాటరీని ఎంచుకోవడం ముఖ్యం. సముద్ర వాతావరణాలు కఠినంగా ఉంటాయి, ఉప్పునీరు, తేమ మరియు తీవ్రమైన ఉష్ణోగ్రతలకు గురవుతాయి. సముద్ర వినియోగం కోసం రూపొందించబడిన నిల్వ లిథియం బ్యాటరీలు సాధారణంగా వాటర్‌ప్రూఫింగ్ మరియు తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి, అలాగే సవాలుతో కూడిన పరిస్థితులలో నమ్మకమైన పనితీరును నిర్ధారించడానికి కంపన నిరోధకత మరియు షాక్ నిరోధకత వంటి ఇతర లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి.

అగ్ని భద్రత కూడా చాలా కీలకం. సముద్ర అనువర్తనాల్లో, బ్యాటరీ నిల్వ కోసం పరిమిత స్థలం ఉంటుంది మరియు ఏదైనా అగ్ని వ్యాప్తి విషపూరిత పొగ విడుదలలకు మరియు ఖరీదైన నష్టాలకు దారితీస్తుంది. వ్యాప్తిని పరిమితం చేయడానికి సంస్థాపనా చర్యలు తీసుకోవచ్చు. చైనీస్ లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ తయారీ సంస్థ అయిన రాయ్‌పౌ, అంతర్నిర్మిత మైక్రో ఎక్స్‌టింగ్విషర్‌లను బ్యాటరీ ప్యాక్ ఫ్రేమ్‌లో ఉంచే ఒక ఉదాహరణ. ఈ ఎక్స్‌టింగ్విషర్‌లు విద్యుత్ సిగ్నల్ ద్వారా లేదా థర్మల్ లైన్‌ను బర్న్ చేయడం ద్వారా యాక్టివేట్ చేయబడతాయి. ఇది రెడాక్స్ రియాక్షన్ ద్వారా శీతలకరణిని రసాయనికంగా కుళ్ళిపోయే ఏరోసోల్ జనరేటర్‌ను సక్రియం చేస్తుంది మరియు మంటలు వ్యాపించే ముందు త్వరగా ఆర్పడానికి దానిని వ్యాపింపజేస్తుంది. ఈ పద్ధతి వేగవంతమైన జోక్యాలకు అనువైనది, మెరైన్ స్టోరేజ్ లిథియం బ్యాటరీల వంటి ఇరుకైన స్థల అనువర్తనాలకు బాగా సరిపోతుంది.

భద్రత మరియు అవసరాలు

సముద్ర అనువర్తనాల కోసం నిల్వ లిథియం బ్యాటరీల వాడకం పెరుగుతోంది, అయితే సరైన డిజైన్ మరియు ఇన్‌స్టాలేషన్‌ను నిర్ధారించడానికి భద్రతకు అత్యంత ప్రాధాన్యత ఇవ్వాలి. లిథియం బ్యాటరీలు సరిగ్గా నిర్వహించకపోతే థర్మల్ రన్‌అవే మరియు అగ్ని ప్రమాదాలకు గురవుతాయి, ముఖ్యంగా ఉప్పునీటికి గురికావడం మరియు అధిక తేమ ఉన్న కఠినమైన సముద్ర వాతావరణంలో. ఈ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి, ISO ప్రమాణాలు మరియు నిబంధనలు స్థాపించబడ్డాయి. ఈ ప్రమాణాలలో ఒకటి ISO/TS 23625, ఇది సముద్ర అనువర్తనాల్లో లిథియం బ్యాటరీలను ఎంచుకోవడానికి మరియు ఇన్‌స్టాల్ చేయడానికి మార్గదర్శకాలను అందిస్తుంది. ఈ ప్రమాణం బ్యాటరీ యొక్క మన్నిక మరియు సురక్షితమైన ఆపరేషన్‌ను నిర్ధారించడానికి బ్యాటరీ డిజైన్, ఇన్‌స్టాలేషన్, నిర్వహణ మరియు పర్యవేక్షణ అవసరాలను నిర్దేశిస్తుంది. అదనంగా, ISO 19848-1 సముద్ర అనువర్తనాల్లో నిల్వ లిథియం బ్యాటరీలతో సహా బ్యాటరీల పరీక్ష మరియు పనితీరుపై మార్గదర్శకత్వాన్ని అందిస్తుంది.

సముద్ర నౌకలలోని విద్యుత్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్ వ్యవస్థల క్రియాత్మక భద్రతలో, అలాగే ఇతర వాహనాలలో ISO 26262 కూడా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. బ్యాటరీ నిర్వహణ వ్యవస్థ (BMS) ఇతర భద్రతా అవసరాలతో పాటు, బ్యాటరీ శక్తి తక్కువగా ఉన్నప్పుడు ఆపరేటర్‌కు దృశ్య లేదా వినగల హెచ్చరికలను అందించేలా రూపొందించబడాలని ఈ ప్రమాణం నిర్దేశిస్తుంది. ISO ప్రమాణాలకు కట్టుబడి ఉండటం స్వచ్ఛందంగా ఉన్నప్పటికీ, ఈ మార్గదర్శకాలకు అనుగుణంగా ఉండటం బ్యాటరీ వ్యవస్థల భద్రత, సామర్థ్యం మరియు దీర్ఘాయువును ప్రోత్సహిస్తుంది.

సారాంశం

అధిక శక్తి సాంద్రత మరియు డిమాండ్ ఉన్న పరిస్థితుల్లో వాటి జీవితకాలం పొడిగించడం వల్ల సముద్ర అనువర్తనాలకు స్టోరేజ్ లిథియం బ్యాటరీలు ప్రాధాన్యత కలిగిన శక్తి నిల్వ పరిష్కారంగా వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్నాయి. ఈ బ్యాటరీలు బహుముఖ ప్రజ్ఞ కలిగి ఉంటాయి మరియు ఎలక్ట్రిక్ బోట్లకు శక్తినివ్వడం నుండి నావిగేషన్ సిస్టమ్‌లకు బ్యాకప్ శక్తిని అందించడం వరకు అనేక రకాల సముద్ర అనువర్తనాలకు ఉపయోగించవచ్చు. ఇంకా, కొత్త బ్యాటరీ వ్యవస్థల నిరంతర అభివృద్ధి లోతైన సముద్ర అన్వేషణ మరియు ఇతర సవాలుతో కూడిన వాతావరణాలను చేర్చడానికి సాధ్యమయ్యే అనువర్తనాల పరిధిని విస్తరిస్తోంది. సముద్ర పరిశ్రమలో స్టోరేజ్ లిథియం బ్యాటరీలను స్వీకరించడం గ్రీన్‌హౌస్ వాయు ఉద్గారాలను తగ్గించి లాజిస్టిక్స్ మరియు రవాణాలో విప్లవాత్మక మార్పులు తెస్తుందని భావిస్తున్నారు.