Uuemad akud (üleval) ja süsteemide, näiteks mobiilse generaatori (alt) parem haldamine aitavad kaasa energia tõhusale kasutamisele
Kuna fossiilkütuseid on vähe ja need on kulukad, otsib sõjavägi alternatiive praegustele meetoditele oma operatsioonide teatri baaside ja varustuse varustamiseks. Vaatame, kuidas tööstus edendab selles valdkonnas innovatsiooni
"Alates 2001. aastast on enam kui 3000 USA sõdurit ja töövõtjat Iraagis ja Afganistanis hukkunud või saanud vigastada rünnakutes kütuse- ja veevarustuskonvoide vastu," teatas kaitseministeeriumi statistika.
Kümme protsenti kütusekulu vähendamine viie aasta jooksul oleks aga sama aja jooksul päästnud transpordikolonnidest 35 sõduri elu ja tervise; need andmed on võetud audiitorfirma Deloitte 2009. aastal avaldatud uuringust. Hetkel ei ole andmeid ajavahemiku 2009–2014 kohta vee ja kütusevarustusega seotud veergudega seotud kahjude kohta.
Varem arvati, et 24 kütusesalongis oli üks haavatu või hukkunu. Näiteks 2007. aastal viis USA armee ainuüksi Iraagis ja Afganistanis läbi 6030 kütusesõitu. See tõi kaasa uue eelnõu, mis esitati sel aastal senatile - kaitseministeeriumi 2014. aasta energiajulgeoleku seadus, mille eesmärk on aidata sõjalistel operatsioonidel energiatõhusamaks muuta ja vähem fossiilkütustele tugineda.
Eesmärk ei ole ainult säästa raha Pentagoni eelarvel, vaid vähendada ka vajadust kütusesõidukite järele ja lõpuks vähendada riske sõjaväelastele.
USA kaitseministeerium on praegu suurim kütusetarbija, kes vajab umbes 90 miljonit barrelit naftat ja maksab ligi 15 miljardit dollarit aastas. Sellest summast 75% läheb tegevvägede vajaduste rahuldamiseks ning aastaks 2025 on kavas seda suurendada 11%.
Koostöö
Mitte ainult Ameerika Ühendriigid ei ole tõsist tähelepanu pööranud mitte ainult kütusesäästlikkusele, vaid ka nn arukale energiale. 2012. aastal lõi NATO töörühma, et selgitada välja paljulubavamad energiasäästlikud lahendused ja algatada nende koordineerimiseks rahvusvahelised projektid. NATO kaalus ka võimalust integreerida aruka energia mõiste alliansi strateegiat ja standardeid määratlevate dokumentide hulka.
Pärast 2012. aasta mais toimunud kohtumist loodi SENT (Smart Energy Team) ja seda rahastatakse NATO rahu ja julgeoleku programmi raames. Gruppi juhivad Leedu NATO energiajulgeolekukeskus ja Rootsi relvajõudude ühine keskkonnaosakond. Meeskonda kuuluvad eksperdid kaheksast riigist, sealhulgas kuus liitlast (Kanada, Saksamaa, Leedu, Holland, Ühendkuningriik ja Ameerika Ühendriigid) ja kaks partnerit (Austraalia ja Rootsi).
"Me tahame, et sõdurid ja ülemad mõistaksid, et energiasääst mõjutab otseselt sõdurite ohutust ja elu," ütles Susan Michaelis, arukas energeetikaametnik NATO peakorteris. "See vabastab ressursse NATO põhiülesande jaoks, mis on praegu keskendunud kütusesõidukite kaitsmisele."
Ta lisas, et SENT kaalub NATO standardimislepinguid „aruka energia kohta”, mis peaks hõlmama arukate arvestite paigaldamist olemasolevatesse sõjaväelaagritesse; tulevaste laagrite üldine kujundus; ekspertide koolitamine ja osalemine; üldõpe, mis kuulub sõjalise üldõppe hulka; ja preemiasüsteem ohvitseridele, kellel on õnnestunud kütusekulu vähendada."
Täielik üldkulud
USA ja NATO sõjavägi on teinud nn täielikult koormatud kütusekulu (FBCF) arvutused, mis võtavad arvesse kõiki energiaga varustamise ahela operatiivseid tegureid, sealhulgas transporti, infrastruktuuri, inimressursse, hooldust, turvalisust ja energia salvestamist.
Seetõttu võib üks gallon (3,785 liitrit) kütust, mis maksab kuni 3,50 dollarit galloni (77 senti liitri kohta) kohta USA kaevus (77 senti liitri kohta), pärast selle tarnimist ulatuda üle 100 dollari galloni (22 dollarit liitri) kohta. rindejoon Afganistani kirdeosasse.
Nende arvutuste kohaselt on lahinguväljal üha enam õigustatud alternatiivsed energiaallikad ja nutikad energialahendused, mis ei saa igapäevaelus oma kõrgete algkapitalikulude tõttu majanduslikult konkurentsivõimelised olla.
Earl Energy president Doug Morehead ütles: "Kui aus olla, siis kui hakkate maksma 15 dollarit galloni kohta, on paljud uued tehnoloogiad mõistlikud."
Tõepoolest, kui kombineeritud päikeseenergia ja varuenergia salvestussüsteem on kodu ja igapäevaelu jaoks ebaökonoomne, on see sõjaväes kasutuselevõtmisel hindamatu, eriti kui vaatate seda koos kõigi FBCF -i komponentidega.
2013. aasta juunis Slovakkias toimunud NATO õppusel Capable Logistician 2013 demonstreeris Hollandi armee päikesepatareidega kaetud telki. Sõjavägi on Afganistanis Mazar-i-Sharifisse paigaldanud juba 480 ruutmeetrit päikesepaneele, mis praegu toodavad 200 kWh. Hollandi armee energeetika asjatundja kolonelleitnant Harm Renesi sõnul on "investeering juba ära tasunud".
Trendidega kooskõlas
USA kaitseministeerium korraldab iga -aastast Defense Energy Technology Challenge'i (DETC), et olla kursis viimaste arukate energiate suundumustega ja valida need, mida saab edasi liikuda, et aidata sõjaväel oluliselt vähendada sõltuvust fossiilkütustest. Pentagon on eraldanud 9 miljardit dollarit energiatõhususe programmidele aastateks 2013–2017.
2013. aasta novembris valiti Sierra Energy oma FastOxi elektrijaamaga iga -aastase kaitseenergiaalase kohtumise raames peetud 2013. aasta DETC konkursi võitjaks.
Sierra Energy president Mike Hart ütles: „USA sõjaväel on terve direktoraat, mis tegeleb jäätmekäitluse ja fossiilkütustest sõltuvuse vähendamisega, kuna see muudab need strateegiliselt haavatavaks. Lahendusel, mis on võimeline ise energiat tootma, on oluline mõju mitmele aspektile, sealhulgas turvalisuse, sõltumatuse ja keskkonna jätkusuutlikkuse suurendamisele."
„Meie jäätmetest kütuseks kasutatav tehnoloogia tunnistati 2009. aastal võtmetehnoloogiaks ja seetõttu võttis kaitseministeeriumi taastuvenergia testikeskus selle oma prioriteetide nimekirja. Mõnel juhul saame 10 tonni jäätmeid töödeldes toota umbes 500 kWh elektrit, ilma et see häiriks nende varustamist."
FastOxi tehas firmalt Sierra Energy
Mitteleostunud räbu
See tehnoloogia lühidalt. Süstitakse hapnikku ja auru, kuumutades jäätmed temperatuurini 2200 ° C (põlemine puudub); see võimaldab kasutada mis tahes materjali seni, kuni see sisaldab süsinikku. Metallijäägid, tuhk või anorgaanilised ained sulatatakse vedelikuks, mis juhitakse põhja, võimaldades metalle taaskasutada. Ülejäänud osa väljub leotamata räbuna, mida saab kasutada sillutamiseks. Kaks tekkivat gaasi (70% vingugaasi ja 30% vesinikku) lähevad kütuseelementidesse, mis eraldavad ainult soojust ja vett.
"Selle modulaarse süsteemi saab maha panna mis tahes piirkonnas," ütles Hart. Süsteemi täiustatakse praegu, et see oleks kiireks ja lihtsaks kasutuselevõtuks pakendatud kuue kuni seitsme standardse ISO konteinerisse.
Kütuseelementide tehnoloogia on tõenäoliselt eelistatud võimalus diiselgeneraatorite asendamiseks, eriti väiksemates üksustes. Saksa keemiatehnoloogia instituut Fraunhofer arendab Saksa relvajõududele kaasaskantavat vesinikkütuseelementi, mis on vaikselt võimeline tootma 2 kW elektrit. Süsteem kasutab päikeseenergiat vee jagamiseks hapnikuks ja vesinikuks.
Austraalia sõltumatu elektritootmisettevõtte Eniquest projektijuht Chris Andrews aga kommenteeris laialdast huvi alternatiivsete kütusesüsteemide vastu ja taastuvenergia suuremat kasutamist: pakkumise tugevus ja prognoositavus kaalub üles fossiilkütuste kasutamise vähendamise eelised."
Eniquest varustab Afganistani armeed mitmesuguste vaikse vahelduvvoolugeneraatoritega ning vahelduv- ja alalisvoolu jaotusjaamadega. Andrews märkis: "Tehnoloogia täiustamine, eriti energiasalvestuse / akutehnoloogia osas, mis võib konkureerida fossiilkütuste spetsiifilise energiaga, on oluline fossiilkütuste kasutamisest sõjalises kasutuses eemaldumisel."
Vahetud eesmärgid
Kuigi fookus võib keskenduda fossiilkütustest sõltuvuse järkjärgulisele kaotamisele keskpikas ja pikas perspektiivis, on vahetu eesmärk selle kasutamist oluliselt vähendada erinevate meetodite abil.
Üks lähenemisviise on suurendada juba kinodes asuvate generaatorite efektiivsust. Earl Energy võitis hiljuti kaitseministeeriumiga lepingu oma mobiilsete elektriliste hübriidsüsteemide (MEHPS) programmi kohta, mis võib viia umbes 50 FlexGen seadme ostmiseni. Süsteemitehnoloogia võttis varem kasutusele merejalavägi, kes katsetas 2010. aastal töötavat 6 kW prototüüpi. Siis teatati, et see tehnoloogia vähendab kütusekulu lahinguväljal rohkem kui 80%.
Afganistanis katsetamise ajal võimaldas Earl Energy FlexGen süsteem generaatoritel töötada 24/7 asemel kolm kuni kuus tundi päevas.
"See peegeldas seda, kuidas lahinguväljal ebaefektiivsele energiatootmisele vastab nüüd kogu meie tehnoloogia," ütles Morehead. „Võrgud on kohandatud tipptasemel elektritootmiseks, kuna sõjaväel ei tohiks kunagi lasta puududa nende tegevuse toetamiseks saadaolevast võimsusest. Ja sama kehtib kahjuks ka sellise süsteemi kohta nagu generaator. Nad töötavad selles operatsiooniruumis ööpäevaringselt, 365 päeva aastas, olenemata sellest, kas nad vajavad energiat või mitte. See on nagu auto, mida te ei lülita kunagi välja, isegi kui te seda ei kasuta."
FlexGen hübriidsüsteemis kasutatakse käivitus-peatamisvõimalustega automatiseeritud diiselgeneraatorit, mis on kombineeritud taastuvate energiaallikate ja suure energiasalvestusseadmega. Generaator töötab täisvõimsusel ja ülepinge korral laeb see akusid. Kui akud on piisavalt laetud, et elektritarbimisega toime tulla, lülitub generaator välja. Afganistanis katsetamise ajal võimaldas süsteem generaatoritel töötada kolm kuni kuus tundi päevas, keskmine kütusekulu üle 50%.
Earl Energy on praegu merejalaväe peamine töövõtja ja arendab järgmise põlvkonna 10 kW kaasaskantavat elektrisüsteemi. Ettevõte müüs 12 katsesüsteemi; tulevikus näevad uued lepingud ette kuni 50 FlexGen süsteemi ostmist.
Energiavarustus paraneb
Briti kaitseministeeriumil on Power FOB, intelligentne energiasalvestus- ja -juhtimissüsteem, mis võimaldab taastuvate allikate ja energiasäästlike tehnoloogiate kasutuselevõttu. Süsteem võimaldab säästa kuni 30% kütust diiselgeneraatorite ja päikesepaneelide toodetud energia kogunemise tõttu ning jaotada see õigel ajal õigetele tarbijatele ümber.
Kõik need tehnoloogiad toetuvad energia salvestamiseks täiustatud akulahendustele; sel juhul võivad taastuvad energiaallikad muutuda tõeliselt kasutatavaks.
Morehead lisas: „Sõduri päevane kilovatt-tunni vajadus suureneb pidevalt, kuna ta kannab rohkem energiatarbijaid kui kunagi varem. Kaasaegne sõdur vajab kümme korda rohkem energiat kui 15 aastat tagasi."
Briti ettevõte Lincad toodab nutikate liitium -ioon -energiaallikate (LIPS) akusid. Selle mudel LIPS 5 sai ettevõtte kataloogi edukaimaks; Briti kaitseministeeriumile ja teistele klientidele üle maailma on tarnitud üle 17 500 ühiku. Nagu üks ettevõtte juht kommenteeris: „Esimene LIPS -aku tuli välja 2000. aastal, kaalus umbes 3,5 kg ja mahutas 12 Ah. Uusim LIPS 10 kaalub sama, kuid selle võimsus on 23 Ah, vähendades oluliselt sõduri logistikakoormust."
Lisaks vastupidavate laetavate akude tarnimisele toodab Lincad ka akulaadijaid. Ettevõtte pressiesindaja ütles: „Viimastel aastatel on päikeseenergia salvestustehnoloogia kiiresti arenenud ja seega on tekkinud Lincadi Solar Charger ja Power Scavenger lahendused. Samuti oli vaja sõidu ajal autodelt mobiililaadimist. Sõidukid toodavad juba oma generaatoritest energiat ja seda rakendatakse Lincadi alalisvoolulaadijas. Nende laadijate tulek tähendab, et kasutajatel pole vaja palju akusid kaasas kanda."
Sõduritel on vahel kaasas kuni 10 kg patareisid, mida tuleb laadida ning akude suur mahutavus ja paindlikud laadimislahendused vähendavad baasi naasmise vajadust, mis võib positiivselt mõjutada lahinguülesande täitmist.
