تخزين الطاقة - الآن ذات الصلة لأي نوع السفينة

الأسطول الأحمر والأبيض في Enhydra ، أحدث عضو في سفينة ركاب رحلة R & W. إن الوعاء الأحادي الألومونيوم LOA الذي يبلغ طوله 128 قدمًا مع شعاع يبلغ طوله 30 قدمًا هو أكبر سفينة هجينة كهربائية ببطارية ليثيوم أيون في أمريكا الشمالية مبنية بموجب شهادة "USCG Subchapter K". الصورة: AAM و Red & White.

Previous Next

كتاب تمهيدي حول موضوع سريع التطور على تكنولوجيا البطاريات.

تخزين الطاقة في حد ذاته هو في الواقع الأخبار القديمة. وبما أن الأشرعة قد أُخذت من أجل الخير ، فقد عبرت السفن التجارية المحيطات باستخدام نوع من الطاقة المخزنة بأمان على متنها. سواء كان الفحم ، الديزل ، البنزين أو الغاز الطبيعي ، وبغض النظر عن نوع الطاقة ، كان التخزين الآمن على متن السفينة أمرًا حيويًا للسلامة واستكمال الرحلة المخطط لها. من ناحية أخرى ، يعد الاستخدام الفعال للبطاريات في أنظمة الدفع جديدًا نسبيًا. بدأت مع السفن الصغيرة ، ولكنها توسعت في غضون بضع سنوات في السفن المتوسطة والكبيرة.

تحسين الأداء والسلامة
إن أحد مفاتيح هذا النمو في كل من السعة وأنواع السفن هو التصميم الجديد الذي يفوق الحماية الحرارية المطلوبة الناجمة عن فشل الخلية ، والذي يُسمى عادة الهرب الحراري. وقد أثبت كورفوس ، على سبيل المثال ، في اختبارات متعددة أن الفشل المحقون في خلية بطارية واحدة لا ينتشر إلى الخلايا السليمة المجاورة. طرحت كورفوس أيضاً حل بطارية يحتوي على أي غازات محتملة خارج غرفة البطارية ، وإلى منطقة آمنة. هذه الإنجازات ، جنبا إلى جنب مع أنظمة إدارة البطاريات النشطة زادت من الثقة في تكنولوجيا البطارية بشكل كبير. هذه التقنية مقبولة الآن كطريقة آمنة ومأمونة لنقل الطاقة على متن السفن.

ما هو فريد حول البطاريات؟
البطاريات هي نظام تخزين الطاقة الرئيسي الوحيد الذي يمكن أن يتغير على الفور من توفير الطاقة لاستيعاب الطاقة المفرطة. أفضل طريقة لوصف هذا هو مقارنتها بربيع ملفوف. يمكنك ضغطها أكثر ، مما يجعلها أقوى ، أو يمكنك إطلاقها للسماح لها بالقيام بعمل لك. ببساطة ، وهذا بالضبط ما يمكن للبطاريات القيام به بالنسبة لك. هذه الميزة فريدة من نوعها ، ويجب أن تُضاف إلى تكنولوجيا أشباه الموصلات الكهربائية التي طورتها شركات الكهرباء. كانت ABB رائدة في الصناعة البحرية ، من خلال إطلاق Onboard DC Grid في عام 2011.
تبعت العديد من الشركات الأخرى حلول مطابقة سريعة ، وهناك اليوم العديد من الشركات المتكاملة التي تستخدم بطاريات في حلولها.

الاستفادة الكاملة من البطاريات: عد الطرق
الهدف النهائي لأي تقنية جديدة هو أن تكون قادرة على أداء نفس الوظيفة أكثر كفاءة وأقل تلويثا ، مع خفض التكاليف وتحسين السلامة. إذن كيف يمكننا تحقيق ذلك؟ فيما يلي بعض الميزات التي يقدّرها المالك / المشغلون اليوم عند استخدام هذه التقنية:

• الانبعاثات الصفرية : العبّارات هي الفائز هنا. يذهب معظمها بين اثنين من أحواض السفن المحددة ، وإعادة الشحن في كل رصيف بينما يتم تفريغ وتحميل المركبات. ستستمر النرويج وحدها في تشغيل 50 عبّارة تعمل بالبطارية بحلول عام 2020. وقد بدأت أوروبا وكندا في فعل نفس الشيء ، كما أن العديد من عبارات البطاريات قيد الإنشاء. أي سفينة ترتبط بشكل دوري عدة مرات في اليوم الواحد هي مرشح قابل للتطبيق لصفر الانبعاثات ، مدفوعة بتكنولوجيا البطارية.
• المناطق الخالية من الانبعاثات : أي سفينة تدخل حدود المدينة ستخضع للتمحيص في المستقبل. ترتبط صحة الناس والراحة بشكل مباشر بجودة الهواء. مع تثبيت البطاريات ، يمكن للسفن أن تحقق انبعاثات صفرية لفترة محدودة ؛ إما أثناء وجوده في قفص الاتهام في المدن ، أو عند الدخول إلى المضايق أو المناطق المماثلة الحساسة للتلوث. اليوم ، تقوم عبّارات RoPax الهجين بإدخال منافذ طاقة البطارية وإخراجها بشكل روتيني. في المياه المفتوحة ، لا يزالون بحاجة إلى محركات ، لكنهم يقومون بتحسينها عن طريق إعادة شحن البطاريات وإعداد أنفسهم للمنفذ التالي. استكشاف السفن السياحية تفعل الشيء نفسه ، ولكن أيضا عندما تدخل المناظر الطبيعية البكر والحساسة.
• حلاقة الذروة : تمتلك العديد من السفن قمم قصيرة من الطلب العالي على الطاقة - والتي تسمى أحيانًا "ساعة الطاقة". يمكن للبطاريات أن توفر هذا القدر من القوة ، مما يعطي للسفينة معدل طاقة إجمالي أعلى من إجمالي قدرة الديزل على متن الطائرة. سفن الصيد هي خير مثال على هذه الممارسة. لديهم قوة ذروة عند نقل معدات الظهر ، ولكن أيضا لفترات طويلة مع الدفع المتباطئ. ستوفر البطاريات طاقة الذروة ، وستقوم بتحسين الطاقة عن طريق إعادة الشحن عندما يكون لدى السفن طاقة مفرطة. ومن المثير للاهتمام ، أن القاطرات هي أيضاً مرشحة ممتازة لهذا ، لأنها تستخدم لفترة وجيزة فقط كمية الديزل الهائلة التي قاموا بتركيبها في سياق يوم عمل نموذجي. يساعد تقليل حجم المحرك مع البطاريات على زيادة كفاءة هذا الأسطول وصداقته للبيئة ؛ الذهاب حتى الآن تحقيق صفر الانبعاثات عند الشحن في قفص الاتهام. تمكن هذه التقنية القاطرات من العمل بشكل أساسي على البطاريات ، مع محركات الديزل كنسخة احتياطية فقط.
• احتياطي الغزل : تتطلب بعض العمليات في البحار احتياطي الغزل. ببساطة ، هذا يعني أن التوقف المفاجئ للمحرك ، أو فقدان الطاقة لا ينبغي أن يكون له تأثير على موقع السفينة أو عملياتها. يتم تحقيق هذا الاحتياطي اليوم عن طريق تشغيل المزيد من المحركات عبر الإنترنت من الحاجة. عيب هذا هو الحمل منخفضة للغاية على المحركات ، وساعات تشغيل لا لزوم لها. عندما تبدأ السلطات وأصحاب المصلحة الآخرون في قبول البطاريات كاحتياطي دوراني ، فإنها تسمح للمشغلين بإغلاق المحركات المتسربة التي تعمل في احتياطي الغزل فقط. هذا هو عادة فائدة قوية في صناعة النفط والبحر للسفن التي تعمل في وضع DP.
• استجابة أسرع : يمكن أن تستوعب البطاريات اختلافات كبيرة في التحميل في وقت قصير. هذه فائدة أثبتت فعاليتها بشكل خاص على محركات الغاز ذات زمن الاستجابة الطويل ، ويعتقد أنها شريك مثالي عندما تأتي تكنولوجيا خلايا الوقود كمزود للحمل الأساسي. هناك العديد من OSV's و Ferries تعمل اليوم مع مزيج من محركات البنزين والبطاريات على متن الطائرة.
• تحميل الاستواء : أي شخص كان في غرفة المحركات خلال عاصفة شديدة يعرف مدى صعوبة محرك الديزل يعمل على الحفاظ على السرعة كما السفينة يركب الأمواج. هذا الضخ للقوة يقلل من الكفاءة. يمكن استخدام البطاريات لتخفيف العبء وزيادة الكفاءة - ما يصل إلى 10٪ من التوفير في الوقود أثناء النقل في البحار الثقيلة.
• سفينة صامتة: تخيل الإبحار إلى منطقة حساسة للضوضاء دون تشغيل محركات ؛ على سبيل المثال ، مشاهدة الحيتان ، رحلات بحرية في المضيق البحري ، عمليات علمية ، وعمليات زلزالية. الفرصة لتشغيل سفينة لعدة ساعات دون تشغيل محركات لا تزال تعد بالعديد من الفرص غير المستكشفة حتى الآن.
• التكرار : مع وجود بطاريات على متن الطائرة ، لا يتوفر مصدر طاقة إضافي واحد فقط ، فإن مصدر طاقة مختلف تمامًا عن محركات الاحتراق يفتح إمكانيات ومزايا أخرى. هذا شيء يمكن أن يفيد مثل هذه المهام الخطرة مثل حراسة الطائرات ومحطة دعم الغاز.
• وقود أقل تكلفة : وأخيراً ، يمكن أن تكون الكهرباء - التي تعتمد على المصدر والنماذج الاقتصادية المحلية - أقل تكلفة من تشغيل محركات الديزل. لا تلوث محليًا ، ولا يلوث على مستوى العالم إذا تم توليد الطاقة من الطاقة النظيفة.

باختصار ، تمثل البطاريات طرقًا متعددة لتقليل ساعات التشغيل بشكل كبير من أجل أي نوع من السفن الافتراضية ، مما يؤدي في النهاية إلى تقليل فترات الخدمة الباهظة ، وتوفير الوقود وعدد لا يحصى من الوظائف الأخرى على المحركات. هذا المفهوم له أرجل ، وهو مستخدم هنا في الولايات المتحدة. هذا العام ، أعلن كل أسطول البحرية الأمريكية والأحمر والأبيض في سان فرانسيسكو عن إطلاق Enhydra ، أحدث عضو في سفينة ركاب رحلة R & W. إن الوعاء الأحادي الألومونيوم LOA الذي يبلغ طوله 128 قدمًا مع شعاع يبلغ طوله 30 قدمًا هو أكبر سفينة هجينة كهربائية ببطارية ليثيوم أيون في أمريكا الشمالية مبنية بموجب شهادة "USCG Subchapter K".

تعتبر شركة BAE Systems هي الشركة التي تقوم بتكامل المحرك أو ناقل الحركة ، الذي قام بتزويد نظام الدفع HybriDrive الخاص به والذي يتضمن مولد ، ومحول طاقة الدفع ، وإمدادات الطاقة المنزلية ونظام التحكم. لا شك أن المزيد من هذه الأنواع من السفن في الطريق. قد يكون مناسبًا لعملياتك.

Sveinung Odegard هو مدير المبيعات لشركة Corvus Energy في أمريكا الشمالية. وقد شارك في المشاريع المختلطة والكهربائية في النرويج ، ويجمع بين عمله في أوروبا والعيش في سياتل ، واشنطن. كما تمتلك Odegard وتدير شركة صغيرة تركز على التكنولوجيا البحرية الخضراء لسوق أمريكا الشمالية.

ظهر هذا المقال لأول مرة في طبعة نوفمبر من مجلة MarineNews .