Εφαρμογές σε πλοία

1 、 Τεχνικές αρχές και σύνθεση συστήματος
Η βασική εφαρμογή των μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας στα πλοία έγκειται στην αποθήκευση και απελευθέρωση της ηλεκτρικής ενέργειας μέσω ηλεκτροχημικών αντιδράσεων. Η σύνθεση του συστήματος περιλαμβάνει κυρίως πακέτα μπαταριών, συστήματα διαχείρισης μπαταριών (BMS), και ηλεκτρικές συσκευές πρόωσης:

Πακέτο μπαταρίας: αποτελείται από πολλαπλά κύτταρα μπαταρίας που συνδέονται σε σειρά ή παράλληλα για την παροχή της ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται από το πλοίο. Οι συνήθεις τύποι περιλαμβάνουν το λίθιο-μπαταρίες ιόντων (όπως μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου, τριμερές μπαταρίες λιθίου), οδηγώ-μπαταρίες οξέος, κ.λπ. Μεταξύ αυτών, λίθιο-Οι μπαταρίες ιόντων έχουν γίνει η κύρια επιλογή λόγω των πλεονεκτημάτων τους, όπως η υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και η μακρά διάρκεια ζωής του κύκλου.
Σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS): Υπεύθυνος για πραγματικό-Παρακολούθηση χρόνου των παραμέτρων όπως η τάση, η θερμοκρασία και το ρεύμα της μπαταρίας, εξασφαλίζοντας ότι η μπαταρία λειτουργεί μέσα σε ένα ασφαλές εύρος και επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας μέσω ισορροπημένης διαχείρισης.
Ηλεκτρική συσκευή πρόωσης: Μετατρέπει την αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια στην μπαταρία σε μηχανική ενέργεια για να οδηγήσει την περιστροφή της έλικας του πλοίου. Οι κινητήρες πρόωσης χρησιμοποιούν συνήθως σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη ή ασύγχρονους κινητήρες, οι οποίοι έχουν τα χαρακτηριστικά της υψηλής απόδοσης και του χαμηλού θορύβου.
Επιπλέον, για τη βελτίωση της απόδοσης του συστήματος, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεταφορών χρησιμοποιούν συχνά σύνθετη τεχνολογία ισχύος, όπως παράλληλη σύνδεση υπερκατασκευαστών και μπαταριών λιθίου. Οι supercapacitors έχουν χαρακτηριστικά όπως η πυκνότητα υψηλής ισχύος και η γρήγορη φόρτιση και η εκφόρτιση, τα οποία μπορούν να αντιμετωπίσουν αποτελεσματικά το στιγμιαίο υψηλό-απαιτήσεις ισχύος όπως ξεκινά πλοίων-UP και επιτάχυνση, ενώ οι μπαταρίες λιθίου είναι υπεύθυνες για την παροχή συνεχούς και σταθερής ισχύος.

2 、 σενάρια εφαρμογής και ανάλυση απαίτησης
Σύμφωνα με τους διάφορους τύπους πλοίων και απαιτήσεων πλοήγησης, τα σενάρια εφαρμογών των μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας μπορούν να υποδιαιρεθούν στις ακόλουθες κατηγορίες:

Τα εσωτερικά πλοία: κυρίως αποτελούμενα από τα εσωτερικά πορθμεία και τα τουριστικά επιβατικά πλοία, με υψηλές απαιτήσεις για μηδενικές εκπομπές και χαμηλό θόρυβο. Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να αντικαταστήσει πλήρως τους παραδοσιακούς κινητήρες ντίζελ, να επιτύχει καθαρή ηλεκτρική πλοήγηση και να ανταποκριθεί στις ανάγκες προστασίας του αστικού περιβάλλοντος.
ΑΚΡΙΒΕΙΑ ΣΚΑΦΩΝ: όπως τα πλοία λειτουργίας των λιμένων, τα αλιευτικά σκάφη κ.λπ., με σχετικά σταθερές λειτουργικές περιοχές, μπορούν να χρησιμοποιήσουν την ακτή για φόρτιση. Ο συνδυασμός συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας με την ακτή μπορεί να βελτιστοποιήσει την κατανομή ενέργειας και να μειώσει το λειτουργικό κόστος.
Τα σκάφη των ωκεανών απαιτούν εξαιρετικά υψηλή ενεργειακή πυκνότητα, σταθερότητα και αξιοπιστία των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας για να καλύψουν τις απαιτήσεις του Long-όρος και πολύς-πλοήγηση απόστασης. Η τρέχουσα έρευνα επικεντρώνεται στη βελτίωση της ενεργειακής πυκνότητας των μπαταριών λιθίου και στην ανάπτυξη νέων τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας, όπως τα κύτταρα καυσίμου.
Ειδικά σκάφη: συμπεριλαμβανομένων των ερευνητικών πλοίων, των μηχανικών πλοίων κλπ. Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας πρέπει να παρέχει σταθερή ισχύ για υψηλή-εξοπλισμός ακριβείας και έχει τη δυνατότητα να αντιμετωπίσει πολύπλοκες θάλασσες.

3 、 Πλεονεκτήματα και προκλήσεις
Φόντα:
Περιβαλλοντική φιλικότητα: μηδενικές εκπομπές ή χαμηλή λειτουργία εκπομπών, μειώνοντας σημαντικά τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου και ρύπων.
Οικονομία: Μείωση του κόστους κατανάλωσης και συντήρησης καυσίμου, βελτίωση της λειτουργικής αποτελεσματικότητας.
Βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης: Χρησιμοποιώντας τεχνολογίες ανάκτησης ενέργειας όπως η ανάκτηση ενέργειας των φρένων, η αποτελεσματικότητα της χρήσης ενέργειας μπορεί να ενισχυθεί περαιτέρω.
Λειτουργική ευελιξία: Το σύστημα ηλεκτρικής πρόωσης έχει γρήγορη ταχύτητα απόκρισης, καθιστώντας εύκολη την επίτευξη ακριβούς ελέγχου.
Πρόκληση:
Υψηλό αρχικό κόστος: Το κόστος υψηλού-Οι μπαταρίες απόδοσης και το BMS είναι σχετικά υψηλές, γεγονός που αυξάνει την επένδυση στην κατασκευή πλοίων.
Ανεπαρκής υποδομή φόρτισης: Η διάταξη των εγκαταστάσεων ισχύος και των σταθμών φόρτισης δεν είναι ακόμη τέλεια, γεγονός που επηρεάζει την ευρεία εφαρμογή των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας.
Τεχνική συμφόρηση: Η πυκνότητα ενέργειας της μπαταρίας, η διάρκεια ζωής και η ασφάλεια πρέπει να βελτιωθούν για να καλύψουν το Long-ανάγκες απόστασης των ωκεανών που πηγαίνουν σκάφη.
Έλλειψη προτύπων και κανονισμών: Η έλλειψη ενοποιημένων τεχνικών προτύπων και κανονισμών ασφαλείας για τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας των πλοίων εμποδίζει τη βιομηχανική ανάπτυξη.