Electrificación submarina: potencia submarina evoluciona

Foto cortesía de SEAmagine Hydrospace Corporation.

A medida que evolucionan las necesidades de energía submarina, también deben hacerlo las baterías que proporcionan la energía.

Los operadores de vehículos subacuáticos autónomos (AUV) necesitan recorridos más largos de inspección, inmersiones más profundas y baterías más livianas, lo que da como resultado unidades más livianas en el agua. Los equipos de vehículos operados a distancia (ROV) requieren manipuladores eléctricos, alta tensión y alta potencia, y baterías livianas.
Los deseos de los vehículos subacuáticos tripulados (MUV) incluyen operaciones seguras, inmersiones más profundas, tiempos de observación más largos y unidades más livianas. La industria del petróleo y el gas en general exige control electrónico, accionamientos eléctricos, retroalimentación de monitoreo basada en la precisión y la condición, y sensores y monitores de larga duración para sus sistemas de aguas profundas.

En resumen, las aplicaciones submarinas innovadoras se están volviendo más inteligentes y sin ataduras ... y las operaciones submarinas sin cables requieren baterías que sean seguras, inteligentes, proporcionen más capacidad, ofrezcan más potencia, sean más pequeñas y livianas, tengan una vida útil más larga y sean altamente confiables.
Durante años, la mayoría de las operaciones eléctricas submarinas fueron atadas, impulsadas por umbilicales, que son costosas, limitantes y requieren un tiempo de entrega significativo. Los vehículos submarinos sin ataduras utilizaban ácido de plomo sellado, que los hacía pesados y voluminosos, o baterías contenidas en recipientes a presión de 1 atmósfera, lo que puede ser costoso y pesado.

Hace seis años, la batería SeaSafe de Southwest Electronic Energy Corp introdujo cambios revolucionarios en el mercado. La primera batería comercial submarina de polímero de iones de litio tolerante a la presión conocida como SeaSafe estuvo disponible en 2013 después de que SWE trabajó en el diseño junto con la Institución Oceanográfica Woods Hole. La batería radicalmente más liviana y más pequeña proporcionó ganancias de eficiencia en los tiempos de instalación, además de un rendimiento enormemente mejorado.

Unos cuatro años después, SWE puso a disposición la próxima generación del paquete de baterías. El SeaSafe II, disponible desde 2017, incorporó lecciones aprendidas, mejoras en la confiabilidad y la certificación de la Oficina Americana de Embarque (ABS). Los paquetes de baterías SeaSafe II, potentes y tolerantes a la presión, son fáciles de instalar en un recipiente lleno de aceite con presión equilibrada (PBOF), que es más pequeño, liviano y de menor costo que un recipiente a presión. En respuesta a la demanda de la industria para eliminar el contenedor PBOF, SWE desarrolló el SeaSafe Direct, que está disponible desde 2017. SeaSafe Direct es conveniente de usar, ya que se puede colocar directamente en el agua sin necesidad del contenedor PBOF.

El SeaSafe II y el SeaSafe Direct son impulsados por grandes celdas de polímero de iones de litio que están especialmente diseñadas en módulos administrados por el BMS para proporcionar 30 V a 28 Ah u otras opciones de tamaño. Son capaces de operar en aguas profundas hasta 6.000 metros. Se pueden conectar varias baterías SeaSafe fácilmente para satisfacer las necesidades de voltaje y energía de varias aplicaciones.
Estos paquetes de baterías autónomos son fáciles de usar y están diseñados para su uso en vehículos submarinos, sistemas oceanográficos e infraestructura de petróleo y gas de aguas profundas. Las baterías se han utilizado en aplicaciones de demanda de alta potencia de corta duración y en situaciones de demanda de baja potencia y larga duración. Las aplicaciones incluyen vehículos submarinos autónomos para propulsión, control e instrumentación; en equipos de infraestructura ubicados de forma remota para el control de válvulas y el corte de tuberías; y en la oceanografía, las configuraciones de detección, tales como aquellas para monitorear la salinidad y la temperatura del agua del océano durante un período de tiempo.

En comparación con las baterías de plomo ácido, los paquetes de baterías SeaSafe: pesan un cuarto, ofrecen tiempos de misión más prolongados, proporcionan hasta cuatro veces más energía y pueden soportar miles de cargas. Los paquetes de baterías SeaSafe también funcionan hasta ocho veces la vida útil del ciclo de las baterías de plomo ácido selladas tradicionales, que pueden proporcionar muchos años de servicio, y eliminan los problemas clásicos y costosos de las baterías.

Satisfacer las necesidades del cliente

Un ejemplo de usuario de SWE SeaSafe II es SEAmagine, dedicado a la industria de submarinos personales desde 1995. Esta compañía privada de sumergibles ha demostrado la seguridad, la utilidad y la fiabilidad de sus submarinos. Para apoyar esto, SWE SeaSafe emplea su sistema patentado de gestión de batería dentro de cada módulo de batería SeaSafe II para garantizar la seguridad y la fiabilidad sin igual en la industria. Para asegurar el vehículo, los submarinos personales SEAmagine están clasificados como A1 + por la American Bureau of Shipping (ABS). Como tales, los módulos de batería SWE SeaSafe II están certificados por ABS para cumplir con este requisito. Además, para SEAmagine, la geometría del vehículo es importante ... su innovadora tecnología Aurora es un enfoque revolucionario para el diseño de sumergibles personales, maximiza el campo de visión de la cabina esférica y proporciona una vista sin obstáculos sin paralelo. Los módulos de batería SWE SeaSafe II permiten esta vista con una geometría de batería de ¼ del tamaño de algunas baterías de la competencia, pero mantiene o amplía la capacidad de energía de la batería del vehículo. La fiabilidad es importante para SEAmagine. SWE SeaSafe II ofrece confiabilidad con hasta 8 veces el ciclo de vida de baterías competitivas. Las necesidades de modularidad y utilidad de SEAmagine se satisfacen a través del tamaño configurable de la batería y la facilidad de uso de SeaSafe II, que simplifica la configuración de la batería y elimina el peso, el tamaño y el costo de un recipiente de presión de batería. Finalmente, SEAmagine respalda el 100% de todos sus sumergibles y sus servicios profesionales ... al igual que SWE respalda el 100% de SeaSafe II para SEAmagine, brindándoles el mejor servicio, calidad y confiabilidad.

El caso de la seguridad.
Algunos desconfían del uso de baterías de iones de litio en un entorno submarino. La línea de productos SeaSafe fue diseñada para una seguridad y autonomía extremas. Son totalmente de poliuretano en macetas en cajas moldeadas de polímero amarillo marino y completamente sellados de los elementos.
Cada módulo incluye un sistema de gestión de batería (BMS) patentado por SWE para proteger la batería. El BMS ayuda con los programas de monitoreo basados en la condición. El BMS integrado administra y rastrea automáticamente la seguridad, confiabilidad, carga y descarga de las baterías e informa la información técnica a pedido. La retroalimentación inmediata sobre el estado del sistema de la batería le permite a uno responder con confianza a una emergencia que requiere energía de la batería.
Las baterías funcionan de forma automática y segura, y el operador no necesita experiencia para usarlas. Después de completar una serie de pruebas, ABS ha certificado las baterías SeaSafe disponibles para configurar en varias configuraciones de tamaño de voltaje.
Los paquetes de baterías de SeaSafe II tienen un tamaño flexible, ya que SWE puede personalizar una solución de paquete de baterías según los requisitos específicos del producto del cliente. Con varios cientos de clientes líderes en la industria en todo el mundo, SWE ha diseñado y entregado miles de sistemas de baterías personalizados con el mejor servicio, calidad y confiabilidad.

Sobre el Autor
Leon Adams es vicepresidente de ventas en soluciones de baterías de iones de litio y litio, definición de productos y asistencia técnica al cliente. Leon es miembro de MTS, SUT y IEEE. Leon tiene un MBA y un BS en Ingeniería Física.
Leon Adams, el autor.