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进入电池供电船舶的新时代
来源:
Mastervolt蓄电池
发布时间:2024-07-09 17:42:01 点击: 次
电池供电是交通运输领域越来越受欢迎的选择,电动汽车已在道路上普遍可见。在海上,海洋工业已开始在船上安装电池,以限制温室气体 (GHG) 排放并推进能源转型。目前已有 150 多艘船舶配备电池运行
[1]
,另有 100 艘配备电池的船舶正在建造中。
电池为海洋利益相关者提供了大量独特的机会。这个快速发展的市场可以为船东带来竞争优势,使造船厂获得专业知识,并为设备制造商打开新市场。然而,挑战也存在。关键问题在定期将电池集成到船上之前,必须解决有关安全性、成本、安装和电池寿命的问题
。此外,当今的电池主要用作备用电源,靠近人口稠密地区的船舶提供所需的能量。电池还不适合为长途航行提供所需的电力,并且大多安装在渡轮、拖船和其他小型或专用船舶上。
从铅到锂离子电池
铅电池一直是用于为船舶提供备用电源的传统电池,并且受长期安装和维护规则的约束。船上可能装有通风式铅酸电池或阀控式铅酸电池;这两种电池类型都很常见,并且所需的资本支出相当低。铅电池可靠且可回收,可用作所有类型船舶的备用电源系统。
锂离子电池是电池电源的最新发展,为船东提供了多种使用案例。锂离子电池可用作备用电源,支持船舶的运行状况,包括维护动态定位 (DP) 系统。当电池暂时作为唯一电力来源时,它们可以使船舶以零排放模式运行。这限制了温室气体排放,使船舶能够遵守严格的港口要求并在环境控制区 (ECA) 航行。此外,电池可用于“调峰”,接管船上发电机组以提供峰值负荷的能源。
适合各种操作情况的锂离子电池
磷酸铁锂(LFP):
功率密度和安全性较高,成本和生命周期中等,能量密度较低
镍锰钴(NMC):
功率密度和能量密度较高,安全性、成本和生命周期中等
锂钛氧化物(LTO):
安全性和成本较高、寿命较长、功率密度中等、能量密度较低
钴酸锂(LCO):
能量密度较高,功率密度、成本和生命周期中等,安全性较低
锂锰氧化物(LMO):
中等功率密度、安全性和能量密度、成本较低、生命周期较短
热失控的挑战
电池供电船舶面临的主要挑战是被称为“热失控”的安全问题。当电池受到高温(无论是高电流放电率还是靠近外部热源)时,它都会散发热量、火焰和气体。这可能会引发连锁反应,造成大规模火灾,从而损坏船舶并威胁船员安全。
因此,需要使用特定的规则和标准来测试电池
[2]
,并可采用额外的安全措施,例如电池管理系统 (BMS)。BMS 监控电池模块、电池组和子电池组的电压、电流和温度,并控制电池组和子电池组的正确连接和断开。除了提供关键的安全信息外,BMS 还使船舶运营商能够优化能源使用和可用性,并延长电池寿命。
遵循强制性电池认证
[3]
,船东和电池制造商可以选择自愿电池标记,以评估和限制电池本身和船上集成的风险。对于制造商来说,这包括对传感器故障、内部和外部短路以及气体释放可能性的风险评估。对于船东来说,风险分析对于船上安装、通风、危险区域、液体泄漏等至关重要。
在整个生命周期内改进电池
船东和运营商在考虑电池时面临的第一个问题是成本。截至 2016 年,电池电力的价格为每千瓦时 227 美元。尽管由于技术进步和制造商之间竞争加剧,成本正在下降,但许多船东仍推迟订购电池供电船舶,因为他们预计价格会降低。
一旦船东选择安装电池,船厂就会面临船上集成的挑战。船厂必须进行全面的风险分析,评估通风系统、危险区域和储能系统空间,同时遵守安装规定,确保船舶安全航行。船舶设计师和建造人员必须尽最大努力降低风险,并向船旗国证明电池供电船舶可以安全停靠。
在运营期间,船舶需要通过连接到港口的电网来给电池充电。为了使电池供电的船舶减少排放,运营商需要确保电网提供的电力来自可再生能源。船舶管理者需要评估整个供应链的责任,以实现完全绿色的运营。电池也可以通过船上发电机组充电,但除非船舶使用其他脱碳燃料,否则这种能源无法持续生产。
最后,还有延长电池寿命和可持续回收电池的双重问题。电池容量会随着时间的推移自然减少,电池必须经过耐久性测试,以确保保持一定的容量
[4]
一旦电池不再使用,船东必须与船厂协调回收事宜,确保电池中的危险或污染元素得到安全处理。
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