Più batteria

Nov 02, 2023

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Mentre lavoravo a questa storia sulle navi commerciali alimentate elettricamente, questo titolo di Popular Mechanics ha attirato la mia attenzione: "La batteria che finalmente sbloccherà l'accumulo di energia senza massa".

Cos’è, mi sono chiesto, l’immagazzinamento di energia senza massa?

Si scopre che lo stoccaggio di energia senza massa incorpora quella che una volta chiamavamo “batteria” nella struttura di un veicolo, nave o aereo. Non è necessaria una batteria separata, da qui il termine senza massa, poiché l’accumulo di energia non aggiunge peso.

Sarebbe come se anche le due per quattro fossero batterie.

Nel marzo 2021, ScienceDaily ha riferito di una ricerca condotta presso la Chalmers University of Technology in Svezia sulla tecnologia delle batterie che includeva un elettrodo negativo in fibra di carbonio e un elettrodo positivo costituito da un foglio di alluminio rivestito di fosfato di litio ferro, separati da un tessuto in fibra di vetro, il tutto è "impregnato con un elettrolita strutturale della batteria per funzioni meccaniche ed elettriche combinate".

La versione 2021 di questa batteria ha una densità energetica di 24 Wh/kg, che rappresenta solo il 20% circa delle batterie agli ioni di litio non strutturali. Ma Leif Asp, professore alla Chalmers e leader del progetto della batteria strutturale, ha affermato che il continuo sviluppo potrebbe raggiungere una densità energetica di 75 Wh/kg con una rigidità di 75 GPa. "Ciò renderebbe la batteria resistente quanto l'alluminio, ma con un peso relativamente molto inferiore", ha affermato.

L’utilità di una batteria strutturale è chiara. La domanda di navi a basse o zero emissioni è in costante crescita e le barche alimentate a batteria sono una considerazione ovvia. Ma poiché le batterie odierne sono relativamente ingombranti e pesanti, trasportare abbastanza energia per l’alta velocità e/o la lunga distanza o il carico pesante di passeggeri/merci è stato un problema sia per le barche che per gli aeroplani.

Ma è la missione della barca a definire la possibile configurazione di potenza. Se viaggi lentamente solo per brevi distanze, come su alcune imbarcazioni turistiche o traghetti, le batterie da sole potrebbero funzionare bene. Questo è il caso di due battelli turistici da 600 passeggeri posseduti e gestiti daFanciulla della Nebbia , Cascate del Niagara, NY I catamarani in alluminio da 90'×33' completamente elettrici inizieranno la loro terza stagione la prossima primavera. Le due barche effettuano escursioni regolari di 20 minuti e poi ricaricano le batterie dal 60% all'80% in sette minuti da due enormi collegamenti di alimentazione a terra mentre i passeggeri scendono e salgono.

In molte se non nella maggior parte delle situazioni, attingere alla rete locale per quel tipo di picco di energia sarebbe una sfida, ma le operazioni di Maid of the Mist sono adiacenti ai generatori idroelettrici delle Cascate del Niagara, quindi c'è abbondanza di elettricità costante e senza emissioni di carbonio.

Le due barche, James V. Glynn e Nikola Tesla, sono state progettate daServizi dati di propulsione, Marblehead, Massachusetts, e costruito daBarche di hamburger , Manitowoc, Wisconsin, nel 2019-2020. Le barche sono state consegnate in sezioni modulari e assemblate presso l'impianto di manutenzione di Maid of the Mists alle Cascate del Niagara. Il pacchetto di potenza e controllo è stato progettato e fornito daABB Marine e Porti . L'attrezzatura essenziale include collegamenti manuali per la ricarica della batteria da terra a nave Cavotec e ogni imbarcazione riceve energia da una coppia diSistemi di potenza della lancia pacchi batteria agli ioni di litio che forniscono 316 kWh totali. Non ci sono generatori a bordo.

Le barche stanno andando bene. "Non esiste una barca elettrica di queste dimensioni in Nord America", ha affermato Christopher Glynn, presidente di Maid of the Mist Corp. "È molto silenziosa. Nessun rumore del motore, nessuna vibrazione, nessun gas di scarico. È davvero spettacolare."

Un’altra strada per utilizzare l’alimentazione a batteria sulle imbarcazioni è ridurre ulteriormente il peso dell’imbarcazione. L’utilizzo di materiali in fibra di carbonio per la costruzione della nave riduce significativamente il peso, il che consente ai progettisti di aggiungere aliscafi che sollevano l’intera nave parzialmente o totalmente fuori dall’acqua durante la navigazione. Le barche dell'America's Cup ottengono la straordinaria velocità che raggiungono grazie alla costruzione in fibra di carbonio e agli aliscafi.