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Mar 20, 2023

배터리 에너지 밀도 개선은 트럭, 선박 및 비행기에 실제로 무엇을 의미합니까?

모든 지상 교통과 수많은 항공 및 해양의 미래

모든 육상 운송과 수많은 항공 및 해상 운송의 미래가 전기로 이루어지고, 저탄소이며, 더 조용하고, 냄새가 훨씬 덜 나게 될 것입니다. 손을 뻗어 두 손으로 잡지 않는 것은 실례입니다.

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이 글을 쓰고 있는 지금, 나는 선박 에너지 관련 업무를 담당하는 사람들과 함께 무대에 앉아 유럽의 주요 개인 소유 해운 관련 문제를 다루는 글로벌 기술 리더들의 대규모 청중 앞에서 약 30시간 정도 떨어져 있습니다. 그들은 연례 기술 서밋을 열고 다른 패널리스트 및 전문가들과 함께 운송이 실제로 어떻게 탈탄소화될 것인지에 대해 토론하도록 저를 초대했습니다.

물론, 내가 그들에게 말하겠지만, 그들이 내가 도대체 ​​거기서 뭘 하고 있는지 궁금해할 만한 충분한 이유가 있습니다. 이 방에 있는 다른 사람들과는 달리 나는 선박용 연료를 만들거나 팔거나 사지 않습니다. 나는 배를 사거나 팔거나 운영하지 않습니다. 나는 청중에 있는 많은 사람들처럼 배를 디자인하지 않습니다. 나는 선박에 대한 전력 요구 사항을 지정하지 않습니다. 다시 한번 참석자들이 하는 일입니다.

재급유 전 해양 운송 메가톤 화석 연료, 저자별 차트

하지만 제가 거기 있는 이유는 항공, 수소, 철강, V2G 및 그리드 저장 분야에서 해왔던 일을 해상 운송 분야에서 해왔기 때문입니다. 나는 문제 공간을 살펴보고, 알려진 모든 솔루션을 비교하고, 수십 년 동안 합리적인 시나리오에서 수요 및 공급 곡선을 예측한 다음, 내가 생각하는 것을 뒷받침하는 증거와 공유하는 데 많은 시간을 보냈습니다. 이 중 많은 부분이 에너지에 관한 것이기 때문에 제가 한 영역에서 배운 내용이 다른 영역에도 적용 가능하다는 의미입니다. 나는 한 영역에서 모든 시간을 보내는 사람들보다 좀 더 쉽게 통찰력을 교차시킬 수 있습니다.

물론, 그것은 내가 더닝-크루거 증후군의 대표적인 예가 되지 않도록 정말로 조심해야 한다는 것을 의미하며, 때로는 사람들이 나를 부르는 실수를 저지르기도 합니다. .

이것이 배터리 에너지 밀도와 어떤 관련이 있습니까? 음, 내일 무대에 오르는 분들 중 한 분은 Echandia Marine AB의 대표님이십니다. 그들의 본업은 선박에 배터리를 장착하는 것입니다. 저는 이것이 해양의 주요 탈탄소화 쐐기라고 생각합니다. 내 2100년 예측에서는 모든 내륙 운송과 단거리 해상 운송의 2/3가 배터리로 운행될 것이며, 이러한 배터리는 점점 더 저탄소 전기로 충전될 것입니다. 태평양을 횡단하기 위해 16,000톤의 벙커 연료를 배터리로 교체하는 것은 2100년까지 일어날 가능성이 낮기 때문에 장거리 운송에는 금세기 동안 여전히 액체 연료가 필요할 것입니다.

Echandia 소재는 매우 구체적인 해양 범위 지점을 만듭니다. 배터리 시스템은 40해리(NM), 약 74km를 주행할 수 있습니다. 그다지 많은 것 같지는 않지만 많은 대형 보트와 선박 여행이 포함됩니다.

이 시스템은 리튬 티타늄 산화물(LTO) 배터리를 사용합니다. 이것이 회사가 탈탄소화 여정의 현 시점에서 유용하고 판매 가능하다고 간주하는 것입니다. 그 화학은 에너지 밀도가 특별히 높지는 않지만 사이클 속도가 좋고 전력 소모가 큰 응용 분야에 적합합니다. 오늘날 해양 토크 및 마력 요구 사항에 적합합니다.

좀 더 괴상한 여담: 에너지 밀도와 배터리에 대해 이야기할 때는 킬로그램당 와트시(Wh/kg)에 대해 이야기합니다. 디젤은 약 9,007Wh/kg로 작동합니다. Jet-A 항공 연료는 약 7,778Wh/kg입니다. 운송에 화석 연료를 판매하거나 사용하는 사람들은 전기 단위를 사용하지 않기 때문에 일반적으로 그런 식으로 표현되지 않습니다.

대형 해양 엔진과 대형 제트 엔진은 터무니없이 효율적인 짐승으로, 가능한 한 최고 수준입니다. 수십 년간 집중된 혁신, 까다로운 고객, 뛰어난 엔지니어가 그러한 결과를 가져오는 경향이 있습니다. 그러나 카르노 사이클, 디젤 사이클, 브레이튼 사이클에는 열역학적 한계가 있어 부딪히게 됩니다. 대형 해양 엔진은 연료 에너지의 약 50%를 전진 운동으로 변환합니다. 현대의 제트 엔진은 적어도 최적의 순항 속도로 30,000~38,000피트 상공에서 달릴 때 등유의 55%를 유용한 에너지로 전환합니다.