Customcells® - Anwendungen in der maritimen Industrie

Auch in der Schifffahrtsindustrie gibt es neue Regelungen, um den Kraftstoffverbrauch und damit die Umweltbelastung zu senken. Eine Alternative bietet die Elektrifizierung von Antriebssystemen und Hybridlösungen. CUSTOMCELLS® bietet anhand von prismatischen Lithium-Ionen Sekundärzellen leistungsstarke Batterien für den anspruchsvollen Einsatz auf Schiffen und Yachten. Die Lithium-Ionen Batteriezellen eignen sich optimal zur Verwendung auf Yachten, Offshore-, Versorgungs- und Bohrschiffen, Ausflugsbooten, Schleppern und Fähren sowie zur mobilen Hafenausrüstung.

Exemplarische Anwendungen für Customcells® Zelltechnologien

Hybridantriebe für Containerschiffe, Schlepper
Bemannte Unterwasserfahrzeuge
Unbemannte Unterwasserfahrzeuge (AUV)
Unterwasserverteidigungssysteme
Sea Surveillance / Floater
Seezeichenbatterien
Offshore-Windkraftanlagen-Errichterschiffe
Container Verfolgungssysteme

Customcells® - high-level sicherheitszellen

Der Einsatz von Lithium-Ionen-Zellen in der maritimen Industrie ist ein intelligenter Ansatz zur Reduzierung der Schiffsmotorgrößen durch Pufferung der Energie für Azipod-Diesel-Elektro-Kombinationen oder vollelektrische Kurzstreckenfähren. Andererseits erhöht der Einsatz von Lithium-Ionen-Zellen in großen Mengen das Brandrisiko an Bord deutlich, wenn die Wahl des Zellmaterials nicht im Vordergrund steht. Insbesondere der häufig anzutreffende Einsatz zahlreicher kompakter (Low Capacity) NMC-Graphit-Zellen auf Schiffen führt zu mehreren Nachteilen wie erhöhten Gesamtbetriebskosten, Wartungsaufwand für den Reeder und potenziell hohem Brandrisiko durch einen thermischen Auslauf und somit zur Gefährdung der Passagiere und Besatzung. CUSTOMCELLS® High-Level-Sicherheitszellen vermeiden Brände auf Schiffen und gewährleisten eine lange Nutzungsdauer.

Ein Kalkulationsbeispiel

Die nachfolgende Kalkulation wurde für eine Fähre erstellt, die durchschnittlich 30 Mal pro Tag eine Entfernung von 5,6 km zurücklegt.

Beispiel für eine Fehlinvestition

Eine Fähre ist mit einem 1 MWh Batteriespeicher für vollelektrisches Fahren ausgestattet, der auf zahlreichen NMC-Graphit-Rundzellen basiert. 30-mal täglich wird eine Strecke von ca. 5 km zurückgelegt. Der DOD beträgt während der Fahrt ca. 19%, die meisten NMC-Zellen werden als Eigengewicht getragen (81% - durch das Kühlsystem, die Zellengröße) wurden aber dennoch zum vollen Preis gekauft. Das Ausfallrisiko durch die hohe Anzahl an Rundzellen ist hoch. Nur ein komplexes Löschsystem kann einen möglichen Brand vorbeugen. Die Energiemenge im Inneren des Schiffes kann mit einer 1.000 kg TNT-Bombe verglichen werden. Das Brandrisiko ist aufgrund der inhomogenen Alterung, der hohen Leistungsaufladung und des hohen Nutzungsgrades hoch, die Lebensdauer (@80% SOH) ist mit weniger als einem Jahr sehr gering. All dies führt zu unnötigen Risiken und sehr hohen Gesamtbetriebskosten.

AUV-ANWENDUNGSBEISPIEL

Im Rahmen des TIETEK-Projekts der Fraunhofer-Gesellschaft e.V. wurde anhand einer der vielen CUSTOMCELLS® Zellbautechnologien ein Energiespeichersystem für die Primärversorgung eines Tiefseeroboters errichtet. Die Lithiumspeicher, das Batteriemanagementsystem und der modulare Aufbau wurden so konzipiert, dass Drücke von bis zu 600 bar (entsprechend einer Einsatztiefe von ca. 6000 m), die auf das Gesamtsystem wirken, die Funktionalität nicht beeinträchtigen. Durch diese anwendungsspezifische Eigenschaft konnte das autonome Unterwasserfahrzeug) drucktolerant gebaut werden, was erhebliche Herstellungs- und Kostenvorteile mit sich brachte. Das AUV wurde für die Erkundung von Tiefseeressourcen entwickelt.

Die Energieversorgung erfolgt über vier in Reihe geschaltete Energiespeichersysteme. Die einzelnen Module bestehen aus 12 Zellen und werden mit hermetisch dichten Kabelsteckverbindungen verbunden. Um die gewünschte Drucktoleranz zu erreichen, werden die Module von Meerwasser umgeben, so dass der Umgebungsdruck auf die Energiespeichersysteme übertragen wird. Die einzelnen Module wurden bei hydrostatischen Drücken von bis zu 600 bar getestet und für Umgebungstemperaturen zwischen 0°C und 50°C optimiert.