Морские инновации: хранение энергии и логистика аккумуляторов

ДЕЛИТЬСЯ

Электрифицированное судоходство набирает обороты во всем мире. Ожидается, что к 2030 году электрифицированные паромы, буксиры и грузовые суда будут оцениваться в 14,2 миллиарда долларов. Учитывая рост популярности электродвигателей, важность хранения энергии и логистики аккумуляторов становится приоритетной для энергетических компаний.

Согласно исследованию 2022 года, посвященному аккумулированию энергии, доступны различные химические составы литий-ионных батарей, при этом источники указывают на оксид лития, марганца, кобальта как наиболее подходящее решение для судов. Поскольку спрос на электрифицированные суда продолжает расти, растет и потребность в устойчивых и надежных поставках лития.

Первое в мире полностью электрическое автономное грузовое судно было спущено на воду в Норвегии в 2021 году. Судно длиной 80 метров (262,4 фута) и водоизмещением 3200 тонн питается от восьми литий-ионных батарей мощностью 6,8 МВтч, которые почти исключительно вырабатываются за счет гидроэнергетики.

Ключевой проблемой электродвижения является отсутствие зарядной инфраструктуры. Хотя компании по хранению энергии, какТехника Штеммана решают эту проблему, в портах до сих пор редко встречаются зарядные станции. Но это препятствие уступает место новому методу зарядки: силовым буям.

Энергетические буи, которые планируется заряжать на морских ветряных площадках, также можно адаптировать для якорной стоянки. Этот вариант может обеспечить береговое электроснабжение, пока суда ожидают доступного причала или указаний на следующий рейс.

Суперконденсаторы и сверхпроводники — это технологии хранения энергии, которые находятся на разной степени развития и коммерческого внедрения на море.

Хотя эти технологии еще не используются на судах, они рассматриваются в качестве альтернативного источника хранения энергии для специализированного использования, исходя из характеристик, которые отличают их от батарей. Суперконденсаторное хранилище энергии не очень хорошо подходит для хранения первичной энергии на судне, хотя его можно найти полезным в качестве дополнения к пиковой нагрузке, запуска двигателя или дополнения к динамическому позиционированию.

ГИБРИДНЫЙ

Гибридные системы можно разделить на две конфигурации: последовательный гибрид или параллельный гибрид. Последовательные и параллельные трансмиссии позволяют двигателю и электродвигателю обеспечивать мощность независимо или совместно друг с другом.

Последовательные гибридные системы напоминают дизель-гибридные силовые установки, но они сочетаются с накопителем энергии. Гребные винты полностью приводятся в движение электродвигателями, а дизельные генераторы обеспечивают как тяговую, так и вспомогательную мощность. Аккумуляторную батарею можно заряжать с помощью дизельного генератора, береговой энергии или других природных источников энергии, таких как ветер, солнечная энергия и гидроэнергия. Эти батареи заряжаются во время низкого энергопотребления и разряжаются во время пикового энергопотребления.

Параллельные гибридные системы представляют собой нечто среднее между обычной силовой установкой и дизель-электрической системой. Параллельные гибридные системы лучше всего подходят для судов, которым требуется широкий диапазон двигательной мощности. Идеальными кандидатами являются портовые буксиры и буксиры сопровождения, которым обычно требуются мощные дизельные двигатели с гребными винтами большого диаметра. При перемещении или поломке океанских судов пиковая мощность необходима только в течение небольшого процента времени работы судна, в то время как остальные операции выполняются на холостом ходу или на низкой мощности.

Гибридные механико-электрические системы становятся все более популярными во всем мире. В 2018 году Норвегия поставила дизель-электрический гибридный катамаран Vision of the Fjords, который может работать на 100% от аккумулятора.

Washington State Ferries (WSF), крупнейшая паромная система в США, в настоящее время переводит 16 паромов на гибридные механико-электрические системы. На сегодняшний день программа получила 1,33 миллиарда долларов в виде грантов, а также финансирования со стороны штата и федерального правительства, хотя для полного финансирования ей все еще необходимы дополнительные 2,37 миллиарда долларов.

Maersk тестирует морскую аккумуляторную систему мощностью 600 кВт на борту Maersk Cape Town, 250-метрового (820-футового) контейнеровоза грузоподъемностью 4500 TEU, чтобы улучшить производительность и надежность судна. Это судно также оснащено системой рекуперации отходящего тепла, позволяющей заряжать аккумуляторы от отходящего тепла.