211service.com
Potenza ibrida per la prima linea
Le forze armate statunitensi sono pesantemente gravate dai costi finanziari e tattici del trasporto di carburante sul campo di battaglia. Questo luglio, nel tentativo di affrontare il problema, il Corpo dei Marines degli Stati Uniti dispiegherà un paio di generatori diesel accoppiati a potenti batterie per le truppe in prima linea in Afghanistan. I sistemi di alimentazione ibridi dovrebbero ridurre dal 50 al 70 percento la quantità di carburante necessaria per generare elettricità, secondo il produttore, Earl Energy di Portsmouth, Virginia.
Centrale elettrica: Un prototipo di generatore elettrico ibrido da 10 kilowatt.
I generatori attualmente utilizzati dai campi militari statunitensi funzionano in modo inefficiente perché devono gestire picchi occasionali della domanda. Potresti avere un generatore da 10 kilowatt che in qualsiasi momento produce solo 1,5 kilowatt di potenza per soddisfare il suo carico, afferma Doug Moorehead, presidente di Earl Energy. Quindi stai sprecando 8,5 kilowatt di energia che non stai immagazzinando per un uso successivo, dice.
L'ibrido diesel-batteria che l'azienda ha sviluppato invece fa funzionare i generatori per brevi raffiche per massimizzare l'utilizzo dell'energia. Questo non solo soddisfa il fabbisogno energetico immediato di un campo, ma il sistema carica anche un banco di batterie agli ioni di litio. Quando le batterie sono completamente cariche, il generatore si spegne e il sistema inizia invece a prelevare energia dalle batterie. I generatori possono andare da 24 ore al giorno a tre o quattro ore al giorno: in alcuni casi è così buono, dice Moorehead.
I sistemi ibridi che verranno implementati a luglio combineranno un generatore diesel da 18 kilowatt, simile a quelli attualmente utilizzati sul campo di battaglia, con un banco di batterie agli ioni di litio da 40 kilowattora. Il sistema includerà anche un pannello solare fotovoltaico da 10 kilowatt che ridurrà ulteriormente il consumo di carburante.
L'intero sistema, compreso il fotovoltaico, viene venduto per oltre $ 100.000, rispetto a $ 80.000 a $ 100.000 per un generatore convenzionale di dimensioni simili, afferma Moorehead. Il costo per Earl Energy solo per le batterie, che hanno protezioni integrate contro le alte temperature e le condizioni polverose del campo in Afghanistan, è compreso tra $ 750 e $ 1.500 per chilowattora di stoccaggio.
Moorehead stima che il sistema si ripagherà da solo entro 7-12 mesi, a seconda del costo del carburante. Risparmi maggiori deriverebbero dall'utilizzo del sistema ibrido senza il fotovoltaico, che è costoso, e l'azienda sta ora sviluppando un generatore autonomo senza l'aggiunta di energia solare, afferma.
Per massimizzare l'efficienza energetica dell'unità è necessario eseguire cicli ripetuti e profondi delle batterie, scaricandole alla loro piena capacità prima di ricaricarle. Le batterie convenzionali al piombo-acido e al nichel-cadmio perdono rapidamente la capacità di accumulo se sottoposte a ripetuti cicli profondi. L'avanzata tecnologia agli ioni di litio nelle batterie di Earl Energy consente loro di durare quasi 4.000 cicli, o da 18 a 24 mesi, secondo l'azienda. Moorehead ha sviluppato la tecnologia delle batterie agli ioni di litio per i produttori di batterie Sistemi A123 prima di entrare a far parte di Earl Energy.
Il sistema di alimentazione ibrido utilizza anche un software di gestione dell'energia che utilizza algoritmi complessi per massimizzare l'efficienza del generatore. Steven Minnihan, analista presso Lux ricerca afferma che la gestione dell'energia, insieme all'elettronica di potenza che consente al sistema di passare rapidamente dall'alimentazione del generatore a quella della batteria, è molto importante. Le aziende parleranno abbastanza liberamente della chimica delle batterie che stanno usando, ma sono molto taciturne sui sistemi di gestione dell'energia e sull'elettronica di potenza, dice. Sta diventando un pezzo di proprietà intellettuale sempre più importante.
La tecnologia è competitiva sul campo di battaglia perché il trasporto di carburante diesel in prima linea in convogli pesantemente armati è molto costoso. Moorehead, un ex Navy SEAL, afferma che i costi di consegna per il carburante trasportato in prima linea in Afghanistan variano in genere tra $ 20 e $ 40 per gallone.
Ridurre il consumo di carburante in prima linea fa risparmiare più del denaro. Ray Mabus, Segretario della Marina, ha parlato del costo del carburante completamente gravato in un recente DOE Agenzia per i progetti di ricerca avanzata per l'energia (ARPA-E) conferenza a Washington, D.C. Per ogni 24 convogli [di carburante], perdiamo un soldato o un marine [che] viene ucciso o ferito a guardia di quel convoglio, ha detto Mabus. È un prezzo alto da pagare per il carburante.
Earl Energy spera di iniziare ad aumentare la produzione dei suoi sistemi di generazione ad alta efficienza. Secondo la società, il numero di convogli di carburante potrebbe essere dimezzato se i suoi dispositivi fossero ampiamente distribuiti.