احتمال البطارية النموذجية حزمة في الدفع البحري الكهربائي

أهم مزايا نظم البطاريات النموذجية في التطبيقات البحرية

فوائد مجموعات البطاريات النموذجية تتجاوز حدودها البسيطة، عن طريق فصل حجم البطارية المادي عن طاقتها، توفر النظم النموذجية مجموعة من مزايا التشغيل والاقتصاد والسلامة التي تجعلها جذابة للغاية للاستخدام البحري.

المرونة والتعزيز المستقبلي

ويمكن لمشغلي الفيسيل أن يبدأوا بقدرات البطاريات الصغيرة وأن يضيفوا وحدات نموذجية مع تغير أنماط التشغيل أو الميزانيات، وهذا الاستثمار الإضافي يقلل من النفقات الرأسمالية الأولية ويتيح لنظام البطاريات أن ينمو مع احتياجات السفينة، وعلاوة على ذلك، ومع تحسن تكنولوجيا البطاريات بمرور الوقت، يمكن استبدال الوحدات القديمة بوحدات جديدة أعلى كثافة دون إعادة تصميم النظام بأكمله، وهذا التعزيز المستقبلي يشكل ميزة كبيرة في صناعة تعمل فيها في كثير من الأحيان ٢٠٠.

إعادة التوحيد والاعتماد في البحر

وتتطلب العمليات البحرية موثوقية عالية - يمكن أن يكون فشل الدافع بعيدا عن الميناء خطيرا ومكلفا، إذ إن فشل نظام نموذجي، فإن الوحدات المتبقية يمكن أن تستمر في توفير الطاقة، وإن كان ذلك بحجم إجمالي مخفض، وهذا الهيكل الموزع يوفر اعادة التشغيل المتأصلة التي يصعب تحقيقها مع مصرف بطارية كبير واحد، ويمكن أن يقوم نظام إدارة المباني تلقائيا بعزل وحدة معطلة وإعادة تشكيل الوحدات المتبقية للحفاظ على الدافع الحاد ونظم الطوارئ الأساسية.

الصيانة والاستبدال المبسطان

وكثيرا ما يتطلب الحفاظ على البطاريات البحرية الكبيرة ذات الأحادية وجود قدر كبير من الوقت المتأخر والمعدات المتخصصة، حيث يمكن للتقني أن يزيل ببساطة وحدة يشتبه في أنها وحدة احتياطية أو وحدة تجديدية، ويمكن عندئذ تقديم الخدمات أو إعادة تدويرها خارج الموقع، مما يقلل من الوقت في الميناء ويبقي السفينة عاملة، بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحويل الوحدات إلى نظام لتحقيق معدل من الارتداد في الحياة.

تعزيز السلامة من خلال التصميم

وعادة ما يعزل البناء النموذجي أحداث المجرى الحراري المحتملة، حيث توجد كل وحدة في مسكنها الخاص بمقاومة الحرائق، ويرصد نظام إدارة المباني درجات الحرارة الداخلية ومستويات الغاز، وإذا فشلت الخلية، يمكن أن تحتوي الوحدة على الحدث وأن تمنع نشر الوحدات المتاخمة، وهذا تحسن كبير على نظم البطاريات المبكرة حيث يمكن أن يؤدي فشل خلية واحدة إلى تدمير مجموعة المواد المبردة - مما يؤدي إلى تحسين نظم الإدارة البيئية.

المنافع البيئية واستحقاقات دورة الحياة

Modular battery packs facilitate recycling and second-life applications. Individual modules that reach the end of their useful life in a marine setting can be repurposed for stationary energy storage on land, such as grid buffering or backup power. This cascaded use maximizes the value of the materials and reduces waste. Many battery manufacturers now design modules for easy disassembly, recovering metals like lithium, cobalt, and nickel with minimal environmental impact.

التحديات التقنية والحلول المستمرة

وعلى الرغم من وعدهم، فإن مجموعات البطاريات النموذجية ليست بدون تحديات، فالبيئة البحرية تفرض قيودا فريدة على أن المصنعين والمهندسين يعملون بجد من أجل التغلب عليها، فهم هذه التحديات أمر أساسي لنشرها بصورة واقعية.

الإدارة الحرارية في ظروف هش

وتولد البطاريات حرارة أثناء الشحن والتصريف، وفي جو بحري محكم الإغلاق، يكتنف إدارة هذا النوع من الحرارة، وكثيرا ما يستخدم التبريد المائي، ولكنه يضيف تعقيدا، وزنا، ونقاط فشل محتملة، وتبريد الهواء أبسط ولكنه أقل فعالية في المناخات الساخنة أو تحت الطلب المرتفع على الطاقة، وتقوم المصانع بتطوير لوحات متطورة لتبريد السائل تناسب النماذج، وتستخدم بعض النظم مواد التغيير التدريجي لاستيعابد الحرارة المثلى.

التكامل مع النظم الكهربائية فيزيسل

يجب أن تدمج مجموعات البطاريات المتحركة ببطيء مع منحرف القاذورات في السفينة، شبكة العاصمة، وأي نظم هجينة (مثل مولدات الديزل) هذا يتطلب تصميماً كهربائياً دقيقاً لإدارة قطرات الفولط، والتوائم، وتيارات العطلات، ويجب على دائرة إدارة المباني التواصل مع نظام مراقبة السفن المركزي باستخدام بروتوكولات مثل حافلة كندا أو شبكة إيثريت. [النموذج العالي]

Mechanical and Marine Environmental Durability

ويجب أن تصمد الحركات عن اليقظة المستمرة من المحرك والموجات، وكذلك الصدمات الناجمة عن الرطوبة أو الرجم، والتصوير من رذاذ الملح تهديد مستمر، يتطلب وجود ختم قوي ومواد مقاومة للتآكل، ويجب تصميم أجهزة الاتصال والحافلات لمقاومة الغرس والحفاظ على مقاومة منخفضة على العديد من دورات التوسع الحراري(10).

توحيد المعايير وإمكانية التشغيل المتبادل

وبالنسبة لمجموعات البطاريات النموذجية التي يمكن أن تحقق اعتمادا واسع النطاق، ينبغي أن تكون النماذج من مختلف الجهات المصنعة قابلة للتبادل - مثل البطاريات AA، ويوجد حاليا العديد من تصميمات الملكية، مما يعوق تكوين نظام إيكولوجي حقيقي لـ " التعبئة واللعب " . Clasification societies like DNV and Lloyd’s Register are developing guidelines

خفض التكاليف من خلال جدول الأعمال

وتتحمل مجموعات البطاريات المتنقلة حالياً علاوة على النظم الأحادية نظراً للهياكل الإضافية، والوصلات، والإلكترونيات لكل وحدة، غير أنه مع زيادة حجم الإنتاج، تتناقص التكاليف، ومن المتوقع أن ينطبق منحنى التعلم نفسه الذي لوحظ في المركبات الكهربائية على الوحدات البحرية، وتشير بعض التقديرات إلى أن تكاليف البطاريات البحرية النموذجية يمكن أن تنخفض بنسبة 40 إلى 50 في المائة بحلول عام 2030 مع نمو المصانع وسلاسل الإمداد. [FLT

الاتجاهات المستقبلية والطريق إلى التبني على نطاق واسع

إن آفاق مجموعات البطاريات المتحركة في الدفع البحري الكهربائي مشرقة بشكل استثنائي، وهناك عدة اتجاهات متقاربة تعجل باعتمادها وتوسع إمكانيات كهربة السفن.

البطاريات التابعة للدولة الصلبة وكيميائيات الجينات التالية

وتعود البطاريات ذات الوضع الصلب إلى ارتفاع كثافة الطاقة، وتحسين السلامة (لا يوجد كهرولة سائلة)، وطول مدة الحياة، وفي حين أن البطاريات المتحركة ذات القاعدة الصلبة يمكن أن تكون مغيرة للتطبيقات البحرية، فإن تحسينها في مجال السلامة جذاب بوجه خاص لسفن الركاب، حيث يكون الإجلاء في حالة الحريق صعبا للغاية، ومن شأن عوامل الشكل النموذجي أن تتيح للمشغلين اختلاط ومواءمة نماذج الكيمياء مختلفة -

التزحلق في الشتاء والاشتراك في الشحنات الشمسية

ويمكن تحميل مجموعات البطاريات المتنقلة من الطاقة الساحلية، ولكن الهدف النهائي للاستدامة هو ربطها بمصادر الطاقة المتجددة، وتقوم بعض سلطات الموانئ بتركيب صفائف شمسية عائمة وريبان رياحية بحرية لتوفير الكهرباء النظيفة لمراكز الشحن، ويمكن للبطاريات المتنقلة في الميناء أن تعمل كعازف، واستيعاب توليد متجدد متغير، والتخلص من النفايات عند وصل السفن.

أجهزة الاسترجاع الهجينة والكهربائية الكاملة

ولا يحتاج كل سفينة إلى أن تتحول إلى الكهرباء بالكامل فورا، إذ يمكن للعديد من السفن الموجودة أن تستفيد من النظم الهجينة التي تضاف فيها عبوات البطاريات النموذجية إلى المحركات التقليدية لتوفير أقصى درجات الحراك، والمناورات التي لا تصل إلى أي انبعاثات في الموانئ، والعملية الليلية الصامتة، وتسهل تصميمات العتاد لأن نظام البطاريات يمكن توزيعه ماديا على متن السفن في أماكن أصغر حجما، وفي شكل مركب غير مستخدم.

الضغط التنظيمي والحوافز

وتستهدف المنظمة البحرية الدولية خفض انبعاثات غازات الدفيئة من الشحن بنسبة 50 في المائة على الأقل من مستويات عام 2008 بحلول عام 2050، وهي تقود الابتكارات، حيث أن الأنظمة الإقليمية، مثل مجموعة " Fit for 55 " ومختلف المناطق الوطنية الخالية من الانبعاثات، تجبر مالكي السفن على الاستثمار في التكنولوجيات النظيفة، وكثيرا ما تقدم حكومات كثيرة المنح أو الائتمانات الضريبية لتركيب نظم الدفع الكهربائي التي يخلفها الاتحاد الأوروبي، على الأرجح، في عام 2020.

المصانع الرائدة والتطبيقات العالمية الحقيقية

Insoldular batry solutions for marine vessels. Corvus Energy (Norway) has supplied modular systems for hundreds of hybrid and electric ferries, including the world's largest allelectric ferry fleet in Norway.