Досягнення в технології акумуляторів для морських систем зберігання енергії

Передмова

Оскільки світ переходить до більш екологічних енергетичних рішень, літієві акумулятори привертають все більшу увагу. Хоча електромобілі перебувають у центрі уваги вже понад десять років, потенціал систем накопичення електроенергії в морських умовах недооцінюється. Однак спостерігається сплеск досліджень, спрямованих на оптимізацію використання літієвих акумуляторів та протоколів заряджання для різних застосувань на човнах. Літій-іонні фосфатні акумулятори глибокого циклу в цьому випадку є особливо привабливими завдяки високій щільності енергії, хорошій хімічній стабільності та тривалому терміну служби за суворих вимог морських рушійних систем.

Оскільки встановлення літієвих акумуляторів набирає обертів, зростає і впровадження правил безпеки. ISO/TS 23625 – це один із таких правил, який зосереджений на виборі, встановленні та безпеці акумуляторів. Важливо зазначити, що безпека має першочергове значення, коли йдеться про використання літієвих акумуляторів, особливо щодо пожежної небезпеки.

Системи зберігання енергії в морі

Системи зберігання енергії в морських умовах стають дедалі популярнішим рішенням у морській галузі, оскільки світ рухається до більш сталого та екологічного майбутнього. Як випливає з назви, ці системи призначені для зберігання енергії в морських умовах і можуть використовуватися для різних цілей, від руху суден і човнів до забезпечення резервного живлення у разі надзвичайної ситуації.

Найпоширенішим типом морської системи зберігання енергії є літій-іонний акумулятор, завдяки його високій щільності енергії, надійності та безпеці. Літій-іонні акумулятори також можна адаптувати до конкретних потреб у потужності різних морських застосувань.

Однією з ключових переваг морських систем накопичення енергії є їхня здатність замінити дизельні генератори. Використовуючи літій-іонні акумулятори, ці системи можуть запропонувати надійне та стале джерело живлення для різноманітних застосувань. Це включає допоміжне живлення, освітлення та інші електричні потреби на борту корабля або судна. Окрім цих застосувань, морські системи накопичення енергії також можуть використовуватися для живлення електричних рушійних установок, що робить їх життєздатною альтернативою звичайним дизельним двигунам. Вони особливо підходять для менших суден, що працюють у відносно обмеженому просторі.

Загалом, системи зберігання морської енергії є ключовим компонентом переходу до більш сталого та екологічного майбутнього в морській галузі.

Переваги літієвих акумуляторів

Однією з найбільш очевидних переваг використання літієвих акумуляторів порівняно з дизельним генератором є відсутність викидів токсичних речовин та парникових газів. Якщо акумулятори заряджати за допомогою чистих джерел, таких як сонячні панелі або вітрові турбіни, це може містити 100% чисту енергію. Вони також менш дорогі в обслуговуванні, оскільки містять менше компонентів. Вони створюють набагато менше шуму, що робить їх ідеальними для стикування поблизу житлових або населених пунктів.

Літієві акумулятори – не єдиний тип акумуляторів, який можна використовувати. Фактично, морські акумуляторні системи можна розділити на первинні акумулятори (які не можна перезаряджати) та вторинні акумулятори (які можна перезаряджати безперервно). Останні є більш економічно вигідними при тривалому застосуванні, навіть з урахуванням зниження ємності. Спочатку використовувалися свинцево-кислотні акумулятори, а літієві акумулятори вважаються новими акумуляторами. Однак дослідження показали, що вони забезпечують вищу щільність енергії та тривалий термін служби, а це означає, що вони краще підходять для застосування на великі відстані, а також для високих навантажень та високих швидкостей.

Незважаючи на ці переваги, дослідники не виявляють жодних ознак самовдоволення. Протягом багатьох років численні розробки та дослідження були зосереджені на покращенні характеристик літієвих акумуляторів для покращення їхнього застосування в морській сфері. Це включає нові хімічні суміші для електродів та модифіковані електроліти для захисту від пожеж та теплових вибухів.

Вибір літієвої батареї

Існує кілька характеристик, які слід враховувати під час вибору літієвих акумуляторів для морської системи зберігання літієвої енергії. Ємність є критично важливою характеристикою, яку слід враховувати під час вибору акумулятора для морського накопичення енергії. Вона визначає, скільки енергії він може зберігати, а отже, обсяг роботи, який може бути виконаний перед його перезарядкою. Це фундаментальний параметр конструкції в рушійних системах, де ємність визначає пробіг або відстань, яку може подолати човен. У морському контексті, де простір часто обмежений, важливо знайти акумулятор з високою щільністю енергії. Акумулятори з вищою щільністю енергії є більш компактними та легкими, що особливо важливо на човнах, де простір і вага мають важливе значення.

Номінальні напруга та струм також є важливими характеристиками, які слід враховувати під час вибору літієвих акумуляторів для морських систем зберігання енергії. Ці характеристики визначають, як швидко акумулятор може заряджатися та розряджатися, що важливо для застосувань, де потреби в потужності можуть швидко змінюватися.

Важливо вибрати акумулятор, спеціально розроблений для морського використання. Морське середовище є суворим, з впливом солоної води, вологості та екстремальних температур. Літієві акумулятори, розроблені для морського використання, зазвичай мають водонепроникність та стійкість до корозії, а також інші характеристики, такі як вібростійкість та ударостійкість, щоб забезпечити надійну роботу в складних умовах.

Пожежна безпека також має вирішальне значення. У морських застосуваннях простір для зберігання акумуляторів обмежений, і будь-яке поширення вогню може призвести до викиду токсичних випарів та дороговартісних збитків. Можна вжити заходів щодо встановлення, щоб обмежити поширення. RoyPow, китайська компанія з виробництва літій-іонних акумуляторів, є одним із прикладів, де вбудовані мікровогнегасники розміщуються в рамі акумуляторного блоку. Ці вогнегасники активуються або електричним сигналом, або спалюванням теплової лінії. Це активує генератор аерозолю, який хімічно розкладає охолоджуючу рідину за допомогою окисно-відновної реакції та поширює її, щоб швидко загасити вогонь, перш ніж він пошириться. Цей метод ідеально підходить для швидкого втручання, добре підходить для застосувань у обмеженому просторі, таких як морські літієві акумулятори для зберігання.

Безпека та вимоги

Використання літієвих акумуляторів для морських застосувань зростає, але безпека має бути головним пріоритетом для забезпечення належного проектування та встановлення. Літієві акумулятори вразливі до теплового виходу та пожежної небезпеки, якщо з ними неправильно поводитися, особливо в суворих морських умовах з впливом солоної води та високою вологістю. Для вирішення цих проблем були встановлені стандарти та правила ISO. Одним із цих стандартів є ISO/TS 23625, який містить рекомендації щодо вибору та встановлення літієвих акумуляторів у морських застосуваннях. Цей стандарт визначає вимоги до проектування, встановлення, обслуговування та моніторингу акумуляторів для забезпечення довговічності та безпечної експлуатації акумуляторів. Крім того, ISO 19848-1 містить рекомендації щодо випробування та роботи акумуляторів, включаючи літієві акумулятори, у морських застосуваннях.

Стандарт ISO 26262 також відіграє значну роль у функціональній безпеці електричних та електронних систем морських суден, а також інших транспортних засобів. Цей стандарт, серед інших вимог безпеки, вимагає, щоб система керування акумуляторами (BMS) була розроблена таким чином, щоб надавати візуальні або звукові попередження оператору про низький заряд акумулятора. Хоча дотримання стандартів ISO є добровільним, дотримання цих рекомендацій сприяє безпеці, ефективності та довговічності акумуляторних систем.

Короткий зміст

Літієві акумулятори швидко стають найкращим рішенням для зберігання енергії в морських сферах завдяки високій щільності енергії та тривалому терміну служби в складних умовах. Ці акумулятори універсальні та можуть використовуватися для різних морських застосувань, від живлення електричних човнів до резервного живлення навігаційних систем. Крім того, постійний розвиток нових акумуляторних систем розширює спектр можливих застосувань, включаючи глибоководні дослідження та інші складні середовища. Очікується, що впровадження літієвих акумуляторів у морській галузі зменшить викиди парникових газів та революціонізує логістику та транспорт.