تطبيقات على السفن

1 、 المبادئ التقنية وتكوين النظام
يكمن التطبيق الأساسي لبطاريات تخزين الطاقة على السفن في تخزين الطاقة الكهربائية وإطلاقها من خلال التفاعلات الكهروكيميائية. يتضمن تكوين النظام الخاص به حزم بطاريات وأنظمة إدارة البطارية بشكل أساسي (BMS)وأجهزة الدفع الكهربائي:

حزمة البطارية: تتكون من خلايا بطارية متعددة متصلة في سلسلة أو موازية لتوفير الطاقة الكهربائية التي تتطلبها السفينة. تشمل الأنواع الشائعة الليثيوم-بطاريات أيون (مثل بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم ، بطاريات الليثيوم الثلاثية)، يقود-بطاريات الحمض ، وما إلى ذلك ، من بينها ، الليثيوم-أصبحت بطاريات الأيونات الخيار السائد بسبب مزاياها مثل كثافة الطاقة العالية وعمر دورة طويلة.
نظام إدارة البطارية (BMS): مسؤول عن حقيقي-مراقبة الوقت للمعلمات مثل الجهد ودرجة الحرارة وتيار حزمة البطارية ، مما يضمن أن حزمة البطارية تعمل ضمن نطاق آمن ، وتمديد عمر البطارية من خلال الإدارة المتوازنة.
جهاز الدفع الكهربائي: يحول الطاقة الكهربائية المخزنة في البطارية إلى طاقة ميكانيكية لدفع دوران مروحة السفينة. تستخدم محركات الدفع عادة محركات متزامنة مغناطيس دائمة أو محركات غير متزامنة ، والتي لها خصائص عالية الكفاءة وانخفاض الضوضاء.
بالإضافة إلى ذلك ، لتحسين أداء النظام ، تستخدم أنظمة تخزين الطاقة في كثير من الأحيان تقنية الطاقة المركبة ، مثل الاتصال الموازي للمكثفات الفائقة وبطاريات الليثيوم. المكثفات الفائقة لها خصائص مثل كثافة الطاقة العالية والشحن السريع والتفريغ ، والتي يمكن أن تتعامل بشكل فعال مع عالية الفوري-متطلبات القوة مثل بدء السفينة-UP والتسارع ، في حين أن بطاريات الليثيوم مسؤولة عن توفير ناتج الطاقة المستمر والمستقر.

2 、 سيناريوهات التطبيق وتحليل المتطلبات
وفقًا لأنواع مختلفة من السفن ومتطلبات الملاحة ، يمكن تقسيم سيناريوهات تطبيق بطاريات تخزين الطاقة إلى الفئات التالية:

السفن الداخلية: تتألف بشكل رئيسي من عبّارات داخلية وسفن ركاب سياحية ، مع متطلبات عالية للانبعاثات الصفر والضوضاء المنخفضة. يمكن لنظام تخزين الطاقة أن يحل محل محركات الديزل التقليدية تمامًا ، وتحقيق التنقل الكهربائي النقي ، وتلبية احتياجات حماية البيئة الحضرية.
الأوعية الخارجية: مثل سفن تشغيل الموانئ ، وقوارب الصيد ، وما إلى ذلك ، مع نطاقات التشغيل الثابتة نسبيًا ، يمكنها استخدام طاقة الشاطئ للشحن. يمكن أن يؤدي الجمع بين أنظمة تخزين الطاقة مع طاقة الشاطئ إلى تحسين تخصيص الطاقة وتقليل تكاليف التشغيل.
تتطلب أوعية الذهاب للمحيطات كثافة طاقة عالية للغاية واستقرار وموثوقية أنظمة تخزين الطاقة لتلبية متطلبات طويلة-مصطلح وطويل-الملاحة المسافة. يركز البحث الحالي على تحسين كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم وتطوير تقنيات تخزين الطاقة الجديدة ، مثل خلايا الوقود.
سفن خاصة: بما في ذلك السفن البحثية ، والسفن الهندسية ، وما إلى ذلك. يحتاج نظام تخزين الطاقة إلى توفير طاقة مستقرة للارتفاع-المعدات الدقيقة ولديها القدرة على التعامل مع ظروف البحر المعقدة.

3 、 المزايا والتحديات
المزايا:
الود البيئي: صفر انبعاثات أو عملية انبعاثات منخفضة ، مما يقلل بشكل كبير من غازات الدفيئة وانبعاثات الملوثات.
الاقتصاد: تقليل تكاليف استهلاك الوقود والصيانة ، وتحسين الكفاءة التشغيلية.
تحسين كفاءة الطاقة: من خلال استخدام تقنيات استرداد الطاقة مثل استرداد الطاقة ، يمكن تعزيز كفاءة استخدام الطاقة بشكل أكبر.
المرونة التشغيلية: لدى نظام الدفع الكهربائي سرعة استجابة سريعة ، مما يجعل من السهل تحقيق التحكم الدقيق.
تحدي:
التكلفة الأولية المرتفعة: تكلفة عالية-حزم بطارية الأداء و BMS عالية نسبيا ، مما يزيد من الاستثمار في بناء السفن.
البنية التحتية غير الكافية للشحن: لم يكن تخطيط مرافق الطاقة على الشاطئ ومحطات الشحن مثالية بعد ، مما يؤثر على التطبيق على نطاق واسع لأنظمة تخزين الطاقة.
عنق الزجاجة الفني: لا تزال كثافة طاقة البطارية ، وحياة الدورة ، والسلامة بحاجة إلى تحسين لتلبية الطول-احتياجات المسافة من الأوعية الذهاب المحيط.
الافتقار إلى المعايير واللوائح: الافتقار إلى المعايير التقنية الموحدة ولوائح السلامة لأنظمة تخزين طاقة السفن يعيق التطوير الصناعي.