Pin lithium-ion trên tàu thủy: Cần tiêu chuẩn để bảo đảm an toàn

Trong xu hướng phát triển năng lượng sạch và bền vững, các hệ thống năng lượng lai và điện đang trở thành giải pháp quan trọng đối với ngành hàng hải. Trong nhiều năm, các loại pin truyền thống như pin axit chì và pin niken - cadmi đã được sử dụng trên tàu thuyền để cung cấp điện cho nhiều thiết bị và hệ thống khác nhau. Tuy nhiên, thời gian gần đây, pin lithium - ion đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi hơn nhờ những ưu điểm nổi bật về hiệu suất và khả năng lưu trữ năng lượng.

Với mật độ năng lượng cao, pin lithium - ion có thể cung cấp điện cho nhiều hoạt động trên tàu, từ hệ thống điện sinh hoạt, nguồn điện khẩn cấp đến hệ thống đẩy. Theo ông Thane Gilman, thành viên Ủy ban về tàu thuyền và công nghệ hàng hải (F25), ưu điểm nổi bật của pin lithium - ion nằm ở dung lượng lưu trữ năng lượng lớn tính theo kilowatt - giờ so với các thiết kế pin truyền thống như pin chì - axit hoặc niken - cadmi.

Ông Gilman cho biết thêm, lợi thế này đặc biệt quan trọng trong các phương tiện vận tải như tàu thuyền hoặc xe cộ, bởi pin lithium - ion mang lại tỷ lệ công suất trên trọng lượng rất tốt. Bên cạnh đó, pin cũng được xem là giải pháp thân thiện với môi trường hơn vì là nguồn năng lượng không phát thải trực tiếp trong quá trình sử dụng.

Kích thước khổng lồ của nhiều tàu container và tàu biển cỡ lớn dường như thách thức các quy luật vật lý.

Hiện nay, pin lithium-ion chủ yếu được sử dụng trên các tàu quy mô nhỏ. Theo ông Gilman, ứng dụng phổ biến bao gồm tàu kéo, thuyền giải trí, tàu chở khách cỡ nhỏ hoặc phà. Về mặt lý thuyết, hệ thống pin có thể được mở rộng để đáp ứng nhiều mức công suất khác nhau. Tuy nhiên, đối với tàu biển cỡ lớn, nhu cầu năng lượng có thể lên tới hơn 100 megawatt, trong khi hiện nay các hệ thống pin hàng hải vẫn chưa đạt đến quy mô công suất này.

Bên cạnh những lợi ích rõ rệt, pin lithium - ion cũng đặt ra một số lo ngại về an toàn. Những rủi ro này chủ yếu xuất phát từ thiết kế hoặc quá trình thử nghiệm chưa đầy đủ, có thể dẫn đến hiện tượng quá nhiệt hoặc cháy nổ trong quá trình sạc và xả. Đặc biệt trong môi trường tàu biển, các đám cháy liên quan đến pin lithium - ion rất khó dập tắt và có thể gây ra nguy cơ nghiêm trọng.

Để hỗ trợ việc sử dụng pin lithium - ion an toàn trên tàu thủy, Tiểu ban điện F25.10 đã xây dựng tiêu chuẩn F3353 - hướng dẫn về việc lắp đặt và sử dụng hệ thống pin lithium - ion trên tàu. Tiêu chuẩn này yêu cầu pin phải được thử nghiệm theo quy định của các tổ chức tiêu chuẩn uy tín như Underwriters Laboratories (UL) và Ủy ban Kỹ thuật Điện quốc tế (IEC), nhằm giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

Trong những năm gần đây, việc ứng dụng pin lithium - ion trong lĩnh vực hàng hải ngày càng phổ biến. Năm 2019, Lực lượng Bảo vệ bờ biển Hoa Kỳ (USCG) cũng ban hành văn bản chính sách về các biện pháp an toàn khi sử dụng loại pin này. Văn bản đã dẫn chiếu tiêu chuẩn F3353 như một phương pháp được chấp nhận để lắp đặt hệ thống pin lithium - ion trên các tàu thương mại.

Tiểu My (theo ASTM)