211service.com
Hybrid Power til Frontline
De amerikanske væbnede styrker er tungt belastet af de økonomiske og taktiske omkostninger ved at transportere brændstof til slagmarken. I juli måned, i et forsøg på at løse problemet, vil United States Marine Corps indsætte et par dieselgeneratorer kombineret med kraftige batterier til frontlinjetropper i Afghanistan. Hybridkraftsystemerne bør skære med 50 til 70 procent af mængden af brændstof, der er nødvendig for at generere elektricitet, ifølge producenten, Earl Energy fra Portsmouth, Virginia.
Krafthus: En 10 kilowatt prototype hybrid elektrisk generator.
De generatorer, som amerikanske militærlejre i øjeblikket bruger, fungerer ineffektivt, fordi de skal håndtere lejlighedsvise spidsbelastninger i efterspørgslen. Du kan have en 10-kilowatt-generator, der til enhver tid kun producerer 1,5 kilowatt strøm for at tilfredsstille dens belastning, siger Doug Moorehead, præsident for Earl Energy. Så du spilder 8,5 kilowatt strøm, som du ikke gemmer til senere brug, siger han.
Diesel-batterihybriden, som virksomheden udviklede, kører i stedet generatorer til korte udbrud for at maksimere energiudnyttelsen. Dette opfylder ikke kun de umiddelbare energibehov i en lejr, men systemet oplader også en bank af lithium-ion-batterier. Når batterierne er fuldt opladede, slukker generatoren, og systemet begynder i stedet at trække strøm fra batterierne. Generatorer kan gå fra at køre 24 timer i døgnet til tre til fire timer i døgnet - det er så godt i nogle tilfælde, siger Moorehead.
Hybridsystemerne, der skal implementeres i juli, vil kombinere en 18-kilowatt dieselgenerator, svarende til dem, der i øjeblikket bruges på slagmarken, med en 40-kilowatt-timers bank af lithium-ion-batterier. Systemet vil også omfatte et solcellepanel på 10 kilowatt, som vil sænke brændstofforbruget yderligere.
Hele systemet, inklusive solcelleanlæg, sælges for over $100.000 sammenlignet med $80.000 til $100.000 for en tilsvarende størrelse konventionel generator, siger Moorehead. Prisen for Earl Energy for kun batterierne - som har indbyggede beskyttelsesforanstaltninger mod de høje temperaturer og støvede feltforhold i Afghanistan - er $750 til $1.500 pr. kilowatt-times opbevaring.
Moorehead vurderer, at systemet vil betale sig selv inden for syv til 12 måneder, afhængigt af omkostningerne til brændstof. Der ville komme større besparelser ved at bruge hybridsystemet uden solceller, som er dyre, og virksomheden er nu ved at udvikle en selvstændig generator uden den ekstra solenergi, siger han.
Maksimering af enhedens energieffektivitet kræver gentagne gange dybdegående cykling af batterierne - afladning af dem til deres fulde kapacitet, før de genoplades. Konventionelle bly-syre- og nikkel-cadmium-batterier mister hurtigt lagringskapacitet, hvis de gentagne gange dybt cykler. Den avancerede lithium-ion-teknologi i Earl Energy's batterier giver dem mulighed for at holde tæt på 4.000 cyklusser, eller 18 til 24 måneder, ifølge virksomheden. Moorehead udviklede lithium-ion batteriteknologi til batteriproducent A123 systemer før han sluttede sig til Earl Energy.
Hybridkraftsystemet anvender også energistyringssoftware, der bruger komplekse algoritmer til at maksimere generatorens effektivitet. Steven Minnihan, analytiker ved Lux Research siger, at denne energistyring sammen med kraftelektronikken, der gør det muligt for systemet hurtigt at skifte mellem generator- og batteristrøm, er meget vigtig. Virksomheder vil tale ganske frit om kemien i de batterier, de bruger, men de er meget fåmælte om energistyringssystemerne og strømelektronikken, siger han. Det bliver en stadig vigtigere del af intellektuel ejendomsret.
Teknologien er konkurrencedygtig på slagmarken, fordi det er meget dyrt at transportere dieselbrændstof til frontlinjerne i tungt bevæbnede konvojer. Moorehead, en tidligere Navy SEAL, siger, at leveringsomkostningerne for brændstof, der transporteres til frontlinjerne i Afghanistan, typisk ligger mellem $20 og $40 pr. gallon.
Ved at reducere brændstofforbruget i frontlinjen sparer du mere end penge. Ray Mabus, sekretær for flåden, talte om de fuldt belastede omkostninger til brændstof ved en nylig DOE Advanced Research Projects Agency for Energy (ARPA-E) konference i Washington, D.C. For hver 24 [brændstof] konvojer, mister vi en soldat eller en marinesoldat [der] er dræbt eller såret, der bevogter den konvoj, sagde Mabus. Det er en høj pris at betale for brændstof.
Earl Energy håber på at begynde at opskalere produktionen af sine højeffektive generatorsystemer. Ifølge virksomheden kan antallet af brændstofkonvojer blive halveret, hvis dets enheder bliver udbredt bredt.