દરિયાઈ ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓ માટે બેટરી ટેકનોલોજીમાં પ્રગતિ

પ્રસ્તાવના

જેમ જેમ વિશ્વ ગ્રીન એનર્જી સોલ્યુશન્સ તરફ આગળ વધી રહ્યું છે, તેમ તેમ લિથિયમ બેટરીઓનું ધ્યાન વધુ ખેંચાયું છે. એક દાયકાથી વધુ સમયથી ઇલેક્ટ્રિક વાહનો ચર્ચામાં છે, ત્યારે દરિયાઈ વાતાવરણમાં ઇલેક્ટ્રિક એનર્જી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સની સંભાવનાને અવગણવામાં આવી છે. જો કે, વિવિધ બોટ એપ્લિકેશનો માટે સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીના ઉપયોગ અને ચાર્જિંગ પ્રોટોકોલને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતા સંશોધનમાં વધારો થયો છે. આ કિસ્સામાં લિથિયમ-આયન ફોસ્ફેટ ડીપ સાયકલ બેટરીઓ તેમની ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા, સારી રાસાયણિક સ્થિરતા અને દરિયાઈ પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ્સની કડક જરૂરિયાતો હેઠળ લાંબા ચક્ર જીવનને કારણે ખાસ કરીને આકર્ષક છે.

જેમ જેમ સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીના ઇન્સ્ટોલેશનને વેગ મળે છે, તેમ સલામતી સુનિશ્ચિત કરવા માટેના નિયમોના અમલીકરણમાં પણ વધારો થાય છે. ISO/TS 23625 એ એક એવો નિયમ છે જે બેટરીની પસંદગી, ઇન્સ્ટોલેશન અને સલામતી પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. એ નોંધવું મહત્વપૂર્ણ છે કે લિથિયમ બેટરીના ઉપયોગની વાત આવે ત્યારે સલામતી સર્વોપરી છે, ખાસ કરીને આગના જોખમો અંગે.

દરિયાઈ ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓ

વિશ્વ વધુ ટકાઉ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ ભવિષ્ય તરફ આગળ વધી રહ્યું હોવાથી, દરિયાઈ ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓ દરિયાઈ ઉદ્યોગમાં વધુને વધુ લોકપ્રિય ઉકેલ બની રહી છે. નામ સૂચવે છે તેમ, આ પ્રણાલીઓ દરિયાઈ વાતાવરણમાં ઊર્જા સંગ્રહિત કરવા માટે રચાયેલ છે અને તેનો ઉપયોગ જહાજો અને બોટને આગળ ધપાવવાથી લઈને કટોકટીની સ્થિતિમાં બેકઅપ પાવર પૂરો પાડવા સુધીના વિવિધ હેતુઓ માટે થઈ શકે છે.

દરિયાઈ ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીનો સૌથી સામાન્ય પ્રકાર લિથિયમ-આયન બેટરી છે, જે તેની ઉચ્ચ ઊર્જા ઘનતા, વિશ્વસનીયતા અને સલામતીને કારણે છે. લિથિયમ-આયન બેટરીને વિવિધ દરિયાઈ એપ્લિકેશનોની ચોક્કસ પાવર જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે પણ તૈયાર કરી શકાય છે.

દરિયાઈ ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓના મુખ્ય ફાયદાઓમાંનો એક એ છે કે તેઓ ડીઝલ જનરેટરને બદલવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. લિથિયમ-આયન બેટરીનો ઉપયોગ કરીને, આ પ્રણાલીઓ વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે વિશ્વસનીય અને ટકાઉ પાવર સ્ત્રોત પ્રદાન કરી શકે છે. આમાં જહાજ અથવા જહાજ પર સહાયક પાવર, લાઇટિંગ અને અન્ય વિદ્યુત જરૂરિયાતોનો સમાવેશ થાય છે. આ એપ્લિકેશનો ઉપરાંત, દરિયાઈ ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિક પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ્સને પાવર આપવા માટે પણ થઈ શકે છે, જે તેમને પરંપરાગત ડીઝલ એન્જિનનો એક સક્ષમ વિકલ્પ બનાવે છે. તે ખાસ કરીને પ્રમાણમાં મર્યાદિત વિસ્તારમાં કાર્યરત નાના જહાજો માટે યોગ્ય છે.

એકંદરે, દરિયાઈ ઉદ્યોગમાં વધુ ટકાઉ અને પર્યાવરણને અનુકૂળ ભવિષ્ય તરફના સંક્રમણનો મુખ્ય ઘટક દરિયાઈ ઊર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓ છે.

લિથિયમ બેટરીના ફાયદા

ડીઝલ જનરેટરની તુલનામાં સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીનો ઉપયોગ કરવાનો સૌથી સ્પષ્ટ ફાયદો એ છે કે તેમાં ઝેરી અને ગ્રીનહાઉસ ગેસ ઉત્સર્જનનો અભાવ છે. જો બેટરીઓને સૌર પેનલ અથવા પવન ટર્બાઇન જેવા સ્વચ્છ સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ કરીને ચાર્જ કરવામાં આવે છે, તો તે 100% સ્વચ્છ ઉર્જા બનાવી શકે છે. ઓછા ઘટકો સાથે જાળવણીની દ્રષ્ટિએ પણ તે ઓછા ખર્ચાળ છે. તેઓ ખૂબ ઓછો અવાજ ઉત્પન્ન કરે છે, જે તેમને રહેણાંક અથવા વસ્તીવાળા વિસ્તારોની નજીક ડોકીંગ પરિસ્થિતિઓ માટે આદર્શ બનાવે છે.

સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરી એકમાત્ર પ્રકારની બેટરી નથી જેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. હકીકતમાં, મરીન બેટરી સિસ્ટમ્સને પ્રાથમિક બેટરી (જે રિચાર્જ કરી શકાતી નથી) અને ગૌણ બેટરી (જે સતત રિચાર્જ કરી શકાય છે) માં વિભાજિત કરી શકાય છે. ક્ષમતા ઘટાડાને ધ્યાનમાં લેતા પણ, બાદમાં લાંબા ગાળાના ઉપયોગ માટે વધુ આર્થિક રીતે ફાયદાકારક છે. શરૂઆતમાં લીડ-એસિડ બેટરીનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હતો, અને સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીને નવી ઉભરતી બેટરી માનવામાં આવે છે. જો કે, સંશોધન દર્શાવે છે કે તેઓ ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા અને લાંબું જીવન પ્રદાન કરે છે, જેનો અર્થ છે કે તેઓ લાંબા અંતરના ઉપયોગો, અને ઉચ્ચ ભાર અને ઉચ્ચ-ગતિ માંગ માટે વધુ યોગ્ય છે.

આ ફાયદાઓ હોવા છતાં, સંશોધકોએ આત્મસંતોષના કોઈ સંકેતો દર્શાવ્યા નથી. વર્ષોથી, અસંખ્ય ડિઝાઇન અને અભ્યાસોએ સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીના પ્રદર્શનમાં સુધારો કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે જેથી તેમનો દરિયાઈ ઉપયોગ સુધારી શકાય. આમાં ઇલેક્ટ્રોડ્સ માટે નવા રાસાયણિક મિશ્રણો અને આગ અને થર્મલ રનઅવે સામે રક્ષણ આપવા માટે સંશોધિત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સનો સમાવેશ થાય છે.

લિથિયમ બેટરીની પસંદગી

મરીન સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરી સિસ્ટમ માટે સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરી પસંદ કરતી વખતે ધ્યાનમાં લેવા જેવી અનેક લાક્ષણિકતાઓ છે. મરીન એનર્જી સ્ટોરેજ માટે બેટરી પસંદ કરતી વખતે ક્ષમતા એ એક મહત્વપૂર્ણ સ્પષ્ટીકરણ છે જે ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ. તે નક્કી કરે છે કે તે કેટલી ઉર્જા સંગ્રહિત કરી શકે છે અને ત્યારબાદ, તેને રિચાર્જ કરતા પહેલા કેટલું કાર્ય ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. પ્રોપલ્શન એપ્લિકેશન્સમાં આ એક મૂળભૂત ડિઝાઇન પરિમાણ છે જ્યાં ક્ષમતા બોટ કેટલું માઇલેજ અથવા અંતર મુસાફરી કરી શકે છે તે નક્કી કરે છે. દરિયાઈ સંદર્ભમાં, જ્યાં જગ્યા ઘણીવાર મર્યાદિત હોય છે, ત્યાં ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતાવાળી બેટરી શોધવી મહત્વપૂર્ણ છે. ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતાવાળી બેટરીઓ વધુ કોમ્પેક્ટ અને હલકી હોય છે, જે ખાસ કરીને એવી બોટ પર મહત્વપૂર્ણ છે જ્યાં જગ્યા અને વજન પ્રીમિયમ પર હોય છે.

દરિયાઈ ઉર્જા સંગ્રહ પ્રણાલીઓ માટે સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરી પસંદ કરતી વખતે વોલ્ટેજ અને વર્તમાન રેટિંગ્સ પણ ધ્યાનમાં લેવાના મહત્વપૂર્ણ સ્પષ્ટીકરણો છે. આ સ્પષ્ટીકરણો નક્કી કરે છે કે બેટરી કેટલી ઝડપથી ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ થઈ શકે છે, જે એવા કાર્યક્રમો માટે મહત્વપૂર્ણ છે જ્યાં પાવર માંગ ઝડપથી બદલાઈ શકે છે.

ખાસ કરીને દરિયાઈ ઉપયોગ માટે રચાયેલ બેટરી પસંદ કરવી મહત્વપૂર્ણ છે. દરિયાઈ વાતાવરણ કઠોર હોય છે, જેમાં ખારા પાણી, ભેજ અને અતિશય તાપમાનનો સંપર્ક હોય છે. દરિયાઈ ઉપયોગ માટે રચાયેલ સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીમાં સામાન્ય રીતે વોટરપ્રૂફિંગ અને કાટ પ્રતિકાર, તેમજ કંપન પ્રતિકાર અને આંચકા પ્રતિકાર જેવી અન્ય સુવિધાઓ હશે જેથી પડકારજનક પરિસ્થિતિઓમાં વિશ્વસનીય કામગીરી સુનિશ્ચિત થાય.

અગ્નિ સલામતી પણ મહત્વપૂર્ણ છે. દરિયાઈ ઉપયોગોમાં, બેટરી સંગ્રહ માટે મર્યાદિત જગ્યા હોય છે અને કોઈપણ આગ ફેલાવાથી ઝેરી ધુમાડા છૂટી શકે છે અને મોંઘા નુકસાન થઈ શકે છે. ફેલાવાને મર્યાદિત કરવા માટે ઇન્સ્ટોલેશન પગલાં લઈ શકાય છે. ચીની લિથિયમ-આયન બેટરી ઉત્પાદક કંપની, રોયપો એક ઉદાહરણ છે જ્યાં બિલ્ટ-ઇન માઇક્રો એક્ઝિટ્યુશર્સ બેટરી પેક ફ્રેમમાં મૂકવામાં આવે છે. આ અગ્નિશામકોને ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલ દ્વારા અથવા થર્મલ લાઇનને બાળીને સક્રિય કરવામાં આવે છે. આ એક એરોસોલ જનરેટરને સક્રિય કરશે જે રેડોક્સ પ્રતિક્રિયા દ્વારા શીતકને રાસાયણિક રીતે વિઘટિત કરે છે અને આગ ફેલાતા પહેલા તેને ઝડપથી ઓલવવા માટે ફેલાવે છે. આ પદ્ધતિ ઝડપી હસ્તક્ષેપ માટે આદર્શ છે, જે દરિયાઈ સંગ્રહ લિથિયમ બેટરી જેવા ચુસ્ત જગ્યાના ઉપયોગો માટે યોગ્ય છે.

સલામતી અને જરૂરિયાતો

દરિયાઈ ઉપયોગ માટે સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીનો ઉપયોગ વધી રહ્યો છે, પરંતુ યોગ્ય ડિઝાઇન અને ઇન્સ્ટોલેશન સુનિશ્ચિત કરવા માટે સલામતીને ટોચની પ્રાથમિકતા આપવી જોઈએ. લિથિયમ બેટરીઓ યોગ્ય રીતે હેન્ડલ ન કરવામાં આવે તો થર્મલ રનઅવે અને આગના જોખમો માટે સંવેદનશીલ હોય છે, ખાસ કરીને ખારા પાણીના સંપર્ક અને ઉચ્ચ ભેજવાળા કઠોર દરિયાઈ વાતાવરણમાં. આ ચિંતાઓને દૂર કરવા માટે, ISO ધોરણો અને નિયમો સ્થાપિત કરવામાં આવ્યા છે. આ ધોરણોમાંથી એક ISO/TS 23625 છે, જે દરિયાઈ ઉપયોગોમાં લિથિયમ બેટરી પસંદ કરવા અને ઇન્સ્ટોલ કરવા માટે માર્ગદર્શિકા પ્રદાન કરે છે. આ ધોરણ બેટરીની ટકાઉપણું અને સલામત કામગીરી સુનિશ્ચિત કરવા માટે બેટરી ડિઝાઇન, ઇન્સ્ટોલેશન, જાળવણી અને દેખરેખ આવશ્યકતાઓને સ્પષ્ટ કરે છે. વધુમાં, ISO 19848-1 દરિયાઈ ઉપયોગોમાં સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરી સહિત બેટરીના પરીક્ષણ અને પ્રદર્શન પર માર્ગદર્શન પૂરું પાડે છે.

ISO 26262 દરિયાઈ જહાજો તેમજ અન્ય વાહનોમાં ઇલેક્ટ્રિકલ અને ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમ્સની કાર્યાત્મક સલામતીમાં પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. આ માનક આદેશ આપે છે કે બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ (BMS) એવી રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવવી જોઈએ કે જ્યારે બેટરી ઓછી પાવર પર હોય ત્યારે ઓપરેટરને દ્રશ્ય અથવા શ્રાવ્ય ચેતવણીઓ પૂરી પાડે, અન્ય સલામતી આવશ્યકતાઓ સાથે. જ્યારે ISO ધોરણોનું પાલન સ્વૈચ્છિક છે, આ માર્ગદર્શિકાઓનું પાલન બેટરી સિસ્ટમ્સની સલામતી, કાર્યક્ષમતા અને આયુષ્યને પ્રોત્સાહન આપે છે.

સારાંશ

સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીઓ તેમની ઊંચી ઉર્જા ઘનતા અને માંગણીભરી પરિસ્થિતિઓમાં લાંબા આયુષ્યને કારણે દરિયાઈ એપ્લિકેશનો માટે પસંદગીના ઉર્જા સંગ્રહ ઉકેલ તરીકે ઝડપથી ઉભરી રહી છે. આ બેટરીઓ બહુમુખી છે અને તેનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિક બોટને પાવર આપવાથી લઈને નેવિગેશન સિસ્ટમ્સ માટે બેકઅપ પાવર પૂરો પાડવા સુધીના દરિયાઈ એપ્લિકેશનોની શ્રેણી માટે થઈ શકે છે. વધુમાં, નવી બેટરી સિસ્ટમ્સનો સતત વિકાસ ઊંડા સમુદ્રમાં સંશોધન અને અન્ય પડકારજનક વાતાવરણ સહિત શક્ય એપ્લિકેશનોની શ્રેણીને વિસ્તૃત કરી રહ્યો છે. દરિયાઈ ઉદ્યોગમાં સ્ટોરેજ લિથિયમ બેટરીનો સ્વીકાર ગ્રીનહાઉસ ગેસ ઉત્સર્જન ઘટાડવા અને લોજિસ્ટિક્સ અને પરિવહનમાં ક્રાંતિ લાવવાની અપેક્ષા છે.