Napredak u tehnologiji baterija za sisteme za skladištenje energije u moru

Predgovor

Kako se svijet okreće ka zelenijim energetskim rješenjima, litijumske baterije su privukle sve veću pažnju. Dok su električna vozila u centru pažnje već više od decenije, potencijal sistema za skladištenje električne energije u pomorskim okruženjima je bio zanemaren. Međutim, došlo je do porasta istraživanja usmjerenih na optimizaciju korištenja litijumskih baterija za skladištenje i protokola punjenja za različite primjene na plovilima. Litijum-jonske fosfatne baterije dubokog ciklusa u ovom slučaju su posebno atraktivne zbog visoke gustine energije, dobre hemijske stabilnosti i produženog vijeka trajanja pod strogim zahtjevima brodskih pogonskih sistema.

Kako instalacija litijum-jonskih baterija za skladištenje dobija na zamahu, tako se povećava i implementacija propisa za osiguranje sigurnosti. ISO/TS 23625 je jedan takav propis koji se fokusira na odabir, instalaciju i sigurnost baterija. Ključno je napomenuti da je sigurnost od najveće važnosti kada je u pitanju upotreba litijum-jonskih baterija, posebno u pogledu opasnosti od požara.

Sistemi za skladištenje energije u moru

Sistemi za skladištenje energije u moru postaju sve popularnije rješenje u pomorskoj industriji kako se svijet kreće ka održivijoj i ekološki prihvatljivijoj budućnosti. Kao što i samo ime govori, ovi sistemi su dizajnirani za skladištenje energije u pomorskom okruženju i mogu se koristiti u razne svrhe, od pogona brodova i čamaca do obezbjeđivanja rezervnog napajanja u slučaju nužde.

Najčešći tip sistema za skladištenje energije u moru je litijum-jonska baterija, zbog svoje visoke gustine energije, pouzdanosti i sigurnosti. Litijum-jonske baterije se također mogu prilagoditi specifičnim zahtjevima za napajanje različitih pomorskih primjena.

Jedna od ključnih prednosti sistema za skladištenje energije u moru je njihova sposobnost da zamijene dizel generatore. Korištenjem litijum-jonskih baterija, ovi sistemi mogu ponuditi pouzdan i održiv izvor energije za različite primjene. To uključuje pomoćno napajanje, rasvjetu i druge električne potrebe na brodu ili plovilu. Pored ovih primjena, sistemi za skladištenje energije u moru mogu se koristiti i za napajanje električnih pogonskih sistema, što ih čini održivom alternativom konvencionalnim dizel motorima. Posebno su pogodni za manja plovila koja rade u relativno ograničenom području.

Sveukupno, sistemi za skladištenje energije u moru ključna su komponenta prelaska na održiviju i ekološki prihvatljiviju budućnost u pomorskoj industriji.

Prednosti litijumskih baterija

Jedna od najočiglednijih prednosti korištenja litijum-jonskih baterija za skladištenje u poređenju sa dizel generatorom je nedostatak emisije toksičnih gasova i gasova staklene bašte. Ako se baterije pune korištenjem čistih izvora kao što su solarni paneli ili vjetroturbine, to može predstavljati 100% čistu energiju. Također su jeftinije u smislu održavanja s manje komponenti. Proizvode mnogo manje buke, što ih čini idealnim za situacije pristajanja u blizini stambenih ili naseljenih područja.

Litijumske baterije za skladištenje nisu jedina vrsta baterija koja se može koristiti. U stvari, brodski baterijski sistemi mogu se podijeliti na primarne baterije (koje se ne mogu puniti) i sekundarne baterije (koje se mogu kontinuirano puniti). Potonje su ekonomski isplativije u dugoročnoj primjeni, čak i kada se uzme u obzir degradacija kapaciteta. U početku su korištene olovno-kiselinske baterije, a litijumske baterije za skladištenje smatraju se novonastalim baterijama. Međutim, istraživanja su pokazala da one pružaju veću gustinu energije i produženi vijek trajanja, što znači da su pogodnije za primjene na velike udaljenosti, te za velika opterećenja i velike brzine.

Bez obzira na ove prednosti, istraživači nisu pokazali nikakve znakove samozadovoljstva. Tokom godina, brojni dizajni i studije su se fokusirali na poboljšanje performansi litijumskih baterija za skladištenje kako bi se unaprijedila njihova primjena u pomorstvu. To uključuje nove hemijske mješavine za elektrode i modificirane elektrolite kako bi se zaštitili od požara i termalnih prenapona.

Izbor litijumske baterije

Prilikom odabira litijum-jonskih baterija za skladištenje energije u brodovima, potrebno je uzeti u obzir više karakteristika. Kapacitet je ključna specifikacija koju treba uzeti u obzir pri odabiru baterije za skladištenje energije u brodovima. On određuje koliko energije može pohraniti, a samim tim i količinu rada koju može obaviti prije ponovnog punjenja. Ovo je osnovni parametar dizajna u pogonskim primjenama gdje kapacitet diktira kilometražu ili udaljenost koju brod može preći. U pomorskom kontekstu, gdje je prostor često ograničen, važno je pronaći bateriju s visokom gustoćom energije. Baterije veće gustoće energije su kompaktnije i lakše, što je posebno važno na brodovima gdje su prostor i težina ograničeni.

Nazivni napon i struja su također važne specifikacije koje treba uzeti u obzir pri odabiru litijumskih baterija za skladištenje energije u brodskim sistemima. Ove specifikacije određuju koliko brzo se baterija može puniti i prazniti, što je važno za primjene gdje se potrebe za energijom mogu brzo mijenjati.

Važno je odabrati bateriju koja je posebno dizajnirana za upotrebu na moru. Morska okruženja su surova, izložena slanoj vodi, vlazi i ekstremnim temperaturama. Litijum-jonske baterije za skladištenje koje su dizajnirane za upotrebu na moru obično imaju otpornost na vodu i koroziju, kao i druge karakteristike poput otpornosti na vibracije i udarce kako bi se osigurale pouzdane performanse u izazovnim uslovima.

Zaštita od požara je također ključna. U pomorskim primjenama postoji ograničen prostor za skladištenje baterija i svako širenje požara može dovesti do oslobađanja toksičnih isparenja i skupih šteta. Mogu se poduzeti mjere instalacije kako bi se ograničilo širenje. RoyPow, kineska kompanija za proizvodnju litijum-jonskih baterija, jedan je primjer gdje se ugrađeni mikro aparati za gašenje požara postavljaju u okvir baterijskog paketa. Ovi aparati za gašenje požara aktiviraju se ili električnim signalom ili paljenjem termalne linije. Ovo će aktivirati generator aerosola koji hemijski razgrađuje rashladnu tečnost putem redoks reakcije i širi je kako bi brzo ugasio požar prije nego što se proširi. Ova metoda je idealna za brze intervencije, dobro prilagođena primjenama u skučenom prostoru poput litijum-jonskih baterija za skladištenje u pomorskim prostorima.

Sigurnost i zahtjevi

Upotreba litijum-jonskih baterija za pomorsku primjenu je u porastu, ali sigurnost mora biti glavni prioritet kako bi se osigurali pravilan dizajn i instalacija. Litijum-jonske baterije su podložne termičkom preopterećenju i opasnostima od požara ako se s njima ne rukuje pravilno, posebno u surovom morskom okruženju s izloženošću slanoj vodi i visokom vlažnošću. Kako bi se riješili ovi problemi, uspostavljeni su ISO standardi i propisi. Jedan od ovih standarda je ISO/TS 23625, koji pruža smjernice za odabir i instalaciju litijum-jonskih baterija u pomorskoj primjeni. Ovaj standard specificira zahtjeve za dizajn, instalaciju, održavanje i praćenje baterija kako bi se osigurala trajnost i siguran rad baterije. Osim toga, ISO 19848-1 pruža smjernice o testiranju i performansama baterija, uključujući litijum-jonske baterije za pomorsku primjenu.

ISO 26262 također igra značajnu ulogu u funkcionalnoj sigurnosti električnih i elektronskih sistema unutar brodova, kao i drugih vozila. Ovaj standard nalaže da sistem za upravljanje baterijama (BMS) mora biti dizajniran tako da pruža vizuelna ili zvučna upozorenja operateru kada je baterija niska, između ostalih sigurnosnih zahtjeva. Iako je pridržavanje ISO standarda dobrovoljno, usklađenost s ovim smjernicama promovira sigurnost, efikasnost i dugovječnost baterijskih sistema.

Sažetak

Litijumske baterije za skladištenje brzo se pojavljuju kao preferirano rješenje za skladištenje energije za pomorsku primjenu zbog svoje visoke gustine energije i produženog vijeka trajanja u zahtjevnim uslovima. Ove baterije su svestrane i mogu se koristiti za niz pomorskih primjena, od napajanja električnih brodova do obezbjeđivanja rezervnog napajanja za navigacijske sisteme. Nadalje, kontinuirani razvoj novih baterijskih sistema proširuje raspon mogućih primjena, uključujući istraživanje dubokog mora i druga izazovna okruženja. Očekuje se da će usvajanje litijumskih baterija za skladištenje u pomorskoj industriji smanjiti emisije stakleničkih plinova i revolucionirati logistiku i transport.