211service.com
Hybridkraft för frontlinjen
Den amerikanska försvarsmakten är hårt belastad av de ekonomiska och taktiska kostnaderna för att transportera bränsle till slagfältet. I juli, i ett försök att ta itu med problemet, kommer United States Marine Corps att distribuera ett par dieselgeneratorer tillsammans med kraftfulla batterier till frontlinjens trupper i Afghanistan. Hybridkraftsystemen bör minska med 50 till 70 procent av mängden bränsle som behövs för att generera el, enligt tillverkaren, Earl Energy från Portsmouth, Virginia.
Krafthus: En 10 kilowatt prototyp hybrid elektrisk generator.
De generatorer som amerikanska militärläger för närvarande använder fungerar ineffektivt eftersom de behöver hantera enstaka toppar i efterfrågan. Du kan ha en 10-kilowattsgenerator som när som helst bara producerar 1,5 kilowatt effekt för att tillfredsställa sin belastning, säger Doug Moorehead, president för Earl Energy. Så du slösar bort 8,5 kilowatt kraft som du inte lagrar för senare användning, säger han.
Diesel-batterihybriden som företaget utvecklat kör istället generatorer för korta strömmar för att maximera energiutnyttjandet. Detta uppfyller inte bara de omedelbara energikraven i ett läger, utan systemet laddar också en bank med litiumjonbatterier. När batterierna är fulladdade stängs generatorn av och systemet börjar dra ström från batterierna istället. Generatorer kan gå från att köra 24 timmar om dygnet till tre till fyra timmar om dagen - det är så bra i vissa fall, säger Moorehead.
Hybridsystemen som ska användas i juli kommer att kombinera en 18-kilowatt dieselgenerator, liknande de som för närvarande används på slagfältet, med en 40-kilowatt-timmars bank av litiumjonbatterier. Systemet kommer också att inkludera en solcellspanel på 10 kilowatt som kommer att sänka bränsleförbrukningen ytterligare.
Hela systemet, inklusive solceller, säljs för över 100 000 USD, jämfört med 80 000 till 100 000 USD för en konventionell generator av samma storlek, säger Moorehead. Kostnaden för Earl Energy för bara batterierna – som har inbyggda skydd mot höga temperaturer och dammiga fältförhållanden i Afghanistan – är $750 till $1 500 per kilowattimme lagring.
Moorehead uppskattar att systemet kommer att betala sig själv inom sju till 12 månader, beroende på bränslekostnaden. Större besparingar skulle komma från att använda hybridsystemet utan solceller, som är dyra, och företaget utvecklar nu en fristående generator utan tillsats av solenergi, säger han.
För att maximera enhetens energieffektivitet krävs att batterierna upprepas djupgående – ladda ur dem till full kapacitet innan de laddas om. Konventionella bly-syra- och nickel-kadmium-batterier förlorar snabbt lagringskapacitet om de djupcyklar upprepade gånger. Den avancerade litiumjonteknologin i Earl Energys batterier tillåter dem att hålla i nära 4 000 cykler, eller 18 till 24 månader, enligt företaget. Moorehead utvecklade litiumjonbatteriteknologi för batteritillverkare A123-system innan han gick med i Earl Energy.
Hybridkraftsystemet använder också mjukvara för energihantering som använder komplexa algoritmer för att maximera generatorns effektivitet. Steven Minnihan, analytiker vid Lux Research säger att denna energihantering, tillsammans med kraftelektroniken som gör att systemet snabbt kan växla mellan generator- och batterikraft, är mycket viktigt. Företag kommer att tala ganska fritt om kemin i de batterier de använder, men de är väldigt tystlåtna om energiledningssystem och kraftelektronik, säger han. Det blir en allt viktigare del av immateriella rättigheter.
Tekniken är konkurrenskraftig på slagfältet eftersom transport av dieselbränsle till frontlinjerna i tungt beväpnade konvojer är mycket dyrt. Moorehead, en före detta Navy SEAL, säger att leveranskostnaderna för bränsle som transporteras till frontlinjerna i Afghanistan vanligtvis varierar mellan $20 och $40 per gallon.
Att minska bränsleförbrukningen i frontlinjen sparar mer än pengar. Ray Mabus, marinens sekreterare, talade om den fullt belastade bränslekostnaden vid en nyligen genomförd DOE Avancerade forskningsprojekt Agency for Energy (ARPA-E) konferens i Washington, D.C. För varje 24 [bränsle] konvojer förlorar vi en soldat eller en marinsoldat [som] dödas eller skadas som vaktar den konvojen, sa Mabus. Det är ett högt pris att betala för bränsle.
Earl Energy hoppas kunna börja skala upp produktionen av sina högeffektiva generatorsystem. Enligt företaget skulle antalet bränslekonvojer kunna halveras om dess enheter används i stor utsträckning.