해양 혁신: 에너지 저장 및 배터리 물류

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전기 배송은 전 세계적으로 주목을 받고 있습니다. 2030년까지 전기 페리, 예인선, 화물선의 가치는 142억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 전기 추진 장치의 인기가 높아짐에 따라 에너지 저장 및 배터리 물류의 중요성이 에너지 생산 기업의 최우선 과제가 되었습니다.

에너지 저장에 초점을 맞춘 2022년 연구에 따르면 다양한 리튬 이온 배터리 화학 물질을 사용할 수 있으며, 출처에서는 리튬 망간 코발트 산화물이 선박에 가장 실현 가능한 솔루션이라고 지적합니다. 전기 선박에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 지속 가능하고 안정적인 리튬 공급에 대한 필요성도 커지고 있습니다.

세계 최초의 완전 전기 자율 화물선은 2021년 노르웨이에서 진수되었습니다. 길이 80m(262.4'), 무게 3,200톤의 이 선박은 6.8MWh 용량의 리튬 이온 배터리 8개로 구동되며 거의 전적으로 수력 발전으로 끌어옵니다.

전기 추진의 주요 문제는 충전 인프라가 부족하다는 것입니다. 에너지 저장 회사는 다음과 같습니다.스템만 기법 이 문제를 해결하고 있지만 항만에는 부두 충전 시설이 여전히 드물다. 그러나 이러한 장애물은 새로운 충전 방법인 파워 부표로 대체됩니다.

해상 풍력 발전 현장에서 충전용으로 계획된 파워 부표도 정박 용도에 맞게 조정할 수 있습니다. 이 옵션은 선박이 이용 가능한 정박지 또는 다음 항해 지시를 기다리는 동안 해안 전력을 제공할 수 있습니다.

슈퍼커패시터와 초전도체는 해양 분야에서 다양한 수준의 개발과 상업적 배포가 진행되고 있는 에너지 저장 기술입니다.

이들 기술은 아직 선박에 적용되지는 않지만, 배터리와 차별화되는 특성을 바탕으로 특수 용도의 대체 에너지 저장원으로 추진되고 있다. 슈퍼커패시터 에너지 저장은 선박의 기본 에너지 저장에는 적합하지 않지만 피크 수요 보충, 엔진 시동 또는 동적 위치 조정 보충으로 유용할 수 있습니다.

잡종

하이브리드 시스템은 직렬 하이브리드 또는 병렬 하이브리드의 두 가지 구성으로 구분할 수 있습니다. 직렬 및 병렬 구동계를 통해 엔진과 전기 모터가 독립적으로 또는 서로 결합하여 동력을 제공할 수 있습니다.

시리즈 하이브리드 시스템은 디젤-하이브리드 추진 장치와 유사하지만 에너지 저장 장치와 짝을 이룹니다. 프로펠러는 전적으로 전기 모터로 구동되는 반면 디젤 발전기는 추진력과 보조 동력을 모두 제공합니다. 배터리 뱅크는 디젤 구동 발전기, 해안 전력 또는 풍력, 태양광, 수력과 같은 기타 자연 에너지원을 통해 충전할 수 있습니다. 이 배터리는 전력 수요가 낮은 시간에 충전되고 전력 수요가 가장 많은 시간에는 방전됩니다.

병렬 하이브리드 시스템은 기존 추진 장치와 디젤 전기 시스템을 혼합한 것입니다. 병렬 하이브리드 시스템은 다양한 추진력 수요를 활용하는 선박에 가장 적합합니다. 이상적인 후보는 일반적으로 대구경 프로펠러를 구동하는 고출력 디젤 엔진이 필요한 항만 지원 및 호위 예인선입니다. 해양 선박의 이동 또는 파손을 지원하는 동안 최대 전력은 선박 작동 시간의 작은 부분에만 필요하며 나머지 작업은 유휴 상태 또는 저전력으로 소비됩니다.

하이브리드 기계-전기 시스템은 전 세계적으로 인기가 높아지고 있습니다. 2018년 노르웨이는 100% 배터리 전력으로 작동할 수 있는 디젤-전기 하이브리드 쌍동선인 Vision of the Fjords를 인도했습니다.

미국 최대 페리 시스템인 Washington State Ferries(WSF)는 현재 16척의 페리를 하이브리드 기계-전기 시스템으로 전환하고 있습니다. 이 프로그램은 현재까지 보조금과 주 및 연방 자금으로부터 13억 3천만 달러를 받았지만, 완전히 자금을 조달하려면 여전히 23억 7천만 달러가 추가로 필요합니다.

Maersk는 선박 성능과 신뢰성을 향상시키기 위해 4,500TEU 운반 용량을 갖춘 250m(820') 컨테이너 선박인 Maersk Cape Town에 600kW 해양 배터리 시스템을 시험하고 있습니다. 이 선박에는 폐열 회수 시스템도 포함되어 있어 폐열을 이용해 배터리를 충전할 수 있습니다.