Dimensioning methodology of a hybrid energy storage systems on board vessels

• Marcos Blanco ^[1] ; Jorge Nájera ^[1] ; Gustavo Navarro ^[1] ; Eduardo Rausell ^[1] ; Marcos Lafoz ^[1] ; Valentin Urda ^[1]
  1. [1] Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas

     Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas

     Madrid, España

     
• Localización: Ingeniería naval, ISSN 0020-1073, Nº. 1040, 2024, págs. 844-855
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    La progresiva electrificación de los transportes marinos ha originado la instalación de sistemas de almacenamiento de energía en buques para alimentar los sistemas de tracción eléctricos. Las baterías de ion-litio son la tecnología más utilizada. Sin embargo, para aplicaciones de transporte marino con perfiles de consumo eléctrico que tienen grandes picos de potencia durante unas pocas veces en un día, las baterías pueden no ser la opción más adecuada tecno-económicamente, debido a su envejecimiento. En este sentido, la hibridación de baterías con los sistemas de almacenamiento de respuesta rápida como los supercondensadores puede ser más conveniente, alargando la vida útil de la batería con la consecuente reducción de coste. Este trabajo, enmarcado dentro del Proyecto POSEIDON (Horizon Europe, G.A. nº101096457), presenta un primer análisis con datos de consumo reales en el que se estudia tecno-económicamente la conveniencia de instalar stacks de supercondensadores en un ferry en el que ya existe una batería. Los resultados muestran que, cuando ya se dispone de una batería, instalar supercondensadores no compensa económicamente. En un segundo análisis se estudia la tecno-económicamente la conveniencia de instalar stacks de supercondensadores para reducir el tamaño de la batería, esto es, redimensionar el sistema híbrido y cambiar la proporción de baterías y supercondensadores. Los resultados muestran que, en una etapa previa de dimensionado, sí que es beneficioso tecno-económicamente el uso de un sistema híbrido de baterías de ion-litio y supercondensadores.

  • English

    The ongoing electrification of marine transport has led to the installation of energy storage systems on vessels to power electric traction systems. Lithium-ion batteries are the preferred technology. However, for marine transportation applications with electrical consumption profiles that have large power peaks for a few times in a day, batteries may not be the most suitable option techno-economically, due to their aging. In this sense, the hybridization of batteries with fast response storage systems such as supercapacitors may be more convenient, extending their lifespan with the consequent reduction in cost. This work, framed within the POSEIDON Project (Horizon Europe, G.A. nº101096457), presents a first analysis with real consumption data in which the convenience of installing supercapacitor stacks on a ferry in which there is already a battery is techno-economically studied. The results show that, when a battery is already available, installing supercapacitors does not pay off economically. In a second analysis, the techno-economic convenience of installing supercapacitor stacks to reduce the size of the battery is studied, that is, resizing the hybrid system and changing the proportion of batteries and supercapacitors. The results show that, in a previous sizing stage, the use of a hybrid system of lithiumion batteries and supercapacitors is indeed beneficial techno-economically.