Küresel deniz endüstrisi, küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık% 3'ü için baskıya maruz kalıyor ve müdahale etmeden, bu pay sadece 750, mol ve hidrojen bu dönüşümü kontrol ediyor, performans özelliklerini ve yaygın olarak kabul edilmesi gereken engelleri inceliyor.

Deniz Gemilerinde Elektrikli Taht Davası Örneği

Elektrikli tahrik deniz sektörüne yeni değildir - deniz tesisleri ve sınırlı aralıklar ve feribotlar yıllarca elektrikli sürücüler kullandı. Tek bir şarjda, dinamik konumlandırma ve buz kırıcı operasyonlarına destek verebilecek olan en büyük güç. Operasyonel faydalar, erken lityum-iyon deniz tesisatları: elektrikli motorlar anlık şarj, düz hız kontrolü ve yüksek çözünürlükte, yüksek çözünürlükte 50-100 nautical miller için, deniz hatları ve deniz kuvvetleri için.

Ayrıca, Avrupa Birliği gibi uluslararası Deniz Örgütü (IMO) ve bölgesel bedenlerden sıkı düzenlemeler kabul edilir. IMO'nun ilk strateji hedefleri 2050 yılına kıyasla% 50 oranında bir sera gazı emisyonlarını azaltmayı gerektirir ve birçok kıyı ülkesi şimdi, ticari nakliye için sıfır emisyon veya hibrit-elektrikli yük devretme gerektirir.

Core Battery Chemistries Powering Marine Electric Propulsion

Tüm bataryalar aynı şekilde inşa edilmez ve deniz ortamı eşsiz talepleri yükler: yüksek döngü yaşamı, titreşim ve tuzlu su, hızlı şarj kabiliyetine tolerans ve saatlerce devam etme yeteneği. Aşağıda üç baskın kimyager ve onların uygunluğunu farklı gemi türleri için inceleyeceğiz.

Lityum-Ion: Modern Deniz Elektrikleştirmenin İşhoru

Lityum-ion (Li-ion) deniz pilleri için varsayılan seçim haline geldi, ancak bu aile içinde farklı kedihode kimyagerler enerji yoğunluğu, güvenlik ve maliyet arasındaki ticaret-offları sunuyor.

  • [FONT=0]Lithium Nickel Manganese Cobalt Oksit (NMC): [DÜDÜT:1) Yüksek enerji yoğunluğu (~200-250 Wh/kg) NMC, ağırlık ve uzayın premium olduğu gemiler için ideal kılar - yolcu feryatları ve iş tekneleri gibi.
  • [FONT:0]Lithium Iron Phosphate (LFP): [Dönetici: 1] Slightly daha düşük enerji yoğunluğu (~150-180 Wh/kg) ama olağanüstü termal istikrar ve döngü yaşamı (5,000-10.000 döngü) LFP, güvenlik ve uzun süren daha büyük gemiler için daha fazla tercih edilir.
  • [FONT:0]Lithium Titanate (LTO): [Dönemli: 0,8 $ 15 dakika içinde% 8,5 $) ve ultra uzun döngü ömrü ( 20.000+ döngü) LTO, her iskelede şarj edilmesi gereken kısa süreli feribotlar için cazip hale getiriyor.

Modern deniz Li-ion sistemleri ayrıca, betonlu bir yük taşımacılığı, sıcaklık ve mili-şarj sistemleri ile milisan hassaslığı olan iki tedarikçidir. Birçok yüklemeler, özellikle de yüksek güç deşarjı sırasında, önemli bir batarya olayı olmadan 110.000'e kadar operasyonel olarak giriş yapan Amperyatik yönetimlerdir.

Solid-State Battery: Sonraki Sınır

Katı devlet pilleri, katı bir seramik, polimer veya sulfide bazlı iletken ile geleneksel Li-ion hücrelerinde bulunan sıvı elektrolitin yerini alır.Bu tasarım, şu anda hibrit dizel-elektrik veya hidrojen yakıt hücresi sistemlerini gerektiren uzun mesafeli gemiler sunar.

Ancak, sağlam devlet teknolojisi hala pilot üretim aşamasındadır. Toyota ve KuantumScape gibi büyük üreticiler umut verici döngü yaşamıyla kanıtlanmış olan bazı ortak girişimlere sahiptir, ancak çok-megawatt-saat paketlere ihtiyaç duyulmaktadır.Mevcut sağlam-devlet hücreleri de Li-ion'tan daha pahalı olmaya eğilimlidir ve bu engellerin üstesinden gelinen 2030'a kadar sağlam bir şekilde şarj edilebilir.

Akış Pilleri: Büyük Gemiler için Scalable Enerji

Akış pilleri dış tanklarda bulunan sıvı elektrolitlerde enerji depolar, bağımsız olarak ölçeklenebilir: daha büyük tanklar enerji kapasitesi yükselirken, güç çıkışı, yığın büyüklüğüne bağlıdır. Deniz kullanımı için en olgun akış batarya kimyası, sonlu çevrimlerde olduğu gibi, deniz seviyesinin düşük olduğu gibi, deniz seviyesinin düşük olduğu gibi, deniz seviyesinin düşük olduğu gibi.

Ana dezavantaj düşük enerji yoğunluğu - aynı enerji için Li-İzmirli 20-35 Wh/L - bu, yüksek oranda şarjlı elektrolitler ve daha verimli bir yığın tasarımları, Panamax taşıyıcı gibi bir gemi için, akış bataryası, aynı enerji için kolayca üç ila dört kata ihtiyaç duyacaktır.

Kimyanın Ötesinde: Deniz Battery Packs için Sistem Mühendisliği

Bir deniz bataryası, sert deniz ortamına dayanabilmek için, batarya paketleri, genellikle IP67 veya daha yüksek ingress koruması kullanarak, ısı aşırılarını yönetmek için aktif soğutma veya ısıtma içerir.Su milleri sadece bakım için erişilebilirken stabiliteye yer vermelisiniz. Bazı tekne tasarımları artık "battery Odalar" kullanmaya devam ediyor -Su milleri kullanarak aşırı ısıtılır veya temiz ajanlar kullanmak - Kasımec 1230 gibi - sadece hücre seviyesindeki güvenlik özelliklerine güvenmek için düşük olmalıdır.

Hibrit konfigürasyonlar, bataryaların daha küçük bir dizel jeneratör veya yakıt hücresi ile birlikte çalıştığı yer, Danimarka'daki sınıf 4.3 MWh NMC paketi ve genişletilmiş aralık için motora izin veriyor. Advanced power management software from company likeFLT:2.

Operasyonel ve Ekonomik Avantajlar

Dizel-mekanik veya dizel-elektrikli sistemlerden pompalanması, emisyon azaltımının ötesinde somut avantajlar sağlar.

  • [FONT:0]Fuel maliyet tasarrufu: [Dönetici: [Dönetici: 0,000 $ tasarruf: [Dönemli Elektrik, özellikle de deniz seviyesinden şarj edildiğinde, özellikle de kıyı gücünden şarj edilen fiyatlarda 200,000 $ 500,000 $ tasarruf sağlayabilir.
  • [FONT:0]Maintenance azaltımı:[Dönetici: [Dönetici:0] Elektrik motorlarının dizel motorlardan çok daha az hareket eden parçaları var. Petrol değişiklikleri, yakıt enjekteleri veya egzoz sistemi onarımları yoktur.
  • [FONT=0]Noise ve vibrasyon: [Dönetici: 0,0] Elektrik tahriki, bilimsel sonar operasyonları, deniz çalması ve yolcu konforu için paha biçilmez olan dizel ile karşılaştırıldığında bir fısıldama işleminde çalışır.
  • [FONT:0)Yönergesel uyumluluk:[Dönerge:[Dönerge:0)[Dönergelik:[Dönersiz) Zero-emission gemileri, kısıtlamalar olmadan emisyon kontrol alanlarına girebilir ve bazı limanlar yeşil gemiler için liman ücretleri sunar.

Örnek: 0: 0,0)Michele F), Kaohsiung Limanı'nda çalışan tam bir elektrikli tugbot, Tayvan, normal operasyonları sırasında sıfır emisyonlar üretir ve 2.5 MW LFP batarya paketi, bir gecede şarja ihtiyaç duyan iki dolu gün boyunca çalışır.

Challenges Facing Widespread

İlerlemeye rağmen, önemli engeller batarya-elektrik tahriki küresel nakliye için norm haline gelmeden önce kalır.

Enerji Yoğunluğu ve Menzil Limitleri

En iyi Li-ion aküleri (250 Wh/kg paket seviyesinde) enerji yoğunluğu, şu anda deniz dizelsinden 40-50 kat daha düşük (önemli miller dahil olmak üzere 12.000 Wh /kg) Pasifik'i geçmeli, gerekli batarya ağırlıkları birincil güç kaynağı gibi karma konfigürasyonları binlerce ton olacaktır.

Şarj Altyapısı ve Grid Etkisi

Kısa bir süre içinde büyük bir deniz batarya paketi şarj etmek muazzam bir güç talep ediyor. Feribotun 30 dakikada 5 MWh paketi geri yüklemesi, 10 MW'lık şarj oranını gerektirir - daha küçük limanlar olmadan tedarik edilebilir, ağır kamyonlarda kullanılan bazı limanlar hala kablo depolamaya veya uçan sistemlere yatırım yapıyor, ancak geri yükleme tesislerinin geri çekilmesi bir engel teşkil ediyor.

Battery Life and Return

Deniz pilleri büyük derinlikten şarj döngüleri ve yüksek akım oranlarına sahiptir, bu da bozulmayı hızlandırır. LFP hücreleri 5000 döngüyü aşabilirken, deniz servisindeki NMC hücreleri genellikle 2.000-3,000 döngülerinden sonra değiştirilmesine ihtiyaç duyar - Temiz Ulaşım'da Uluslararası Konsey, deniz tasarruflarını önlemek için denizden özel olarak denizden tasarruf sağlar.

Güvenlik ve Sertifika

Gemilerdeki batarya yangınları özellikle tehlikeli çünkü mürettebat kolayca şarj edilemez ve ateşle mücadele kaynakları sınırlıdır.2020 roll-on /roll-off gemide yangın[Dönetici:0)Höegh[XIFLT], bataryaya atfedilir, risklere göre, taşıyıcı sistemler hala gelişmiştir.

Future Outlook: Feribotlardan Deep-Sea Gemilerine

Batarya-elektrikli deniz tahrikinin geleceği muhtemelen 300-500 nautical mile kadar bir segmente geçecek. (eskiler, tugs, inland barges) ve yakıt hücreleri veya düşük karbonlu damla-in yakıtları ile tam olarak elektrik geçişi olacak. Sert-devlet pilleri veya gelişmiş Li-yon paketleri temel güç için alternatif yakıtlar kullanmaya devam edecek, ancak sular için bataryalar, kamyonlar ve yakıtlar için monte edilebilir.

Hidro-iyon aküleri ( Li-ion’dan daha güvenli, daha düşük yoğunluk) ve lityum-sulfur hücreleri (önemli olarak 600 Wh/kg) de deniz uygulamaları için araştırma yapıyor.

Sonuçta, batarya-elektrik tahrikinin başarısı kimya, mühendislik, altyapı ve politikadaki koordineli ilerlemelere bağlıdır. Deniz endüstrisi ünlü bir şekilde muhafazakardır, ancak şu anda sahip olduğumuz en pratik adımdır.