Novejše baterije (zgoraj) in boljše upravljanje sistemov, kot so mobilni generatorji (spodaj), prispevajo k učinkoviti rabi energije
Ker so fosilna goriva redka in draga, vojska išče alternative trenutnim metodam oskrbe z električno energijo za svoje baze in opremo za gledališča operacij (TMD). Poglejmo, kako industrija spodbuja inovacije na tem področju
"Od leta 2001 je več kot 3.000 ameriških vojakov in izvajalcev v Iraku in Afganistanu izgubilo življenje ali je bilo ranjenih v napadih na konvoje za oskrbo z gorivom in vodo," so sporočili iz obrambnega ministrstva.
Vendar bi 10 -odstotno zmanjšanje porabe goriva v petih letih v istem obdobju rešilo življenja in zdravje 35 vojakov iz transportnih konvojev; ti podatki so vzeti iz študije revizijske družbe Deloitte, objavljene leta 2009. Trenutno za obdobje 2009–2014 niso bili predloženi podatki o izgubah, povezanih s stolpci za oskrbo z vodo in gorivom.
Prej je bilo ocenjeno, da je bil v vsakem od 24 konvojev z gorivom en ranjen ali ubit. Tako je na primer leta 2007 samo v Iraku in Afganistanu ameriška vojska izvedla 6030 konvojev z gorivom. To je privedlo do tega, da je bil letos senatu predstavljen nov zakon, Zakon o energetski varnosti Ministrstva za obrambo iz leta 2014, katerega namen je pomagati vojaškim operacijam, da postanejo energetsko učinkovitejše in se manj zanašajo na fosilna goriva.
Cilj ni le prihraniti denar v proračunu Pentagona, ampak tudi zmanjšati potrebo po konvojih z gorivom in nazadnje zmanjšati tveganje za vojaško osebje.
Ministrstvo za obrambo ZDA je trenutno največji porabnik goriva, ki potrebuje približno 90 milijonov sodčkov nafte po ceni skoraj 15 milijard dolarjev na leto. 75% tega zneska gre za potrebe aktivnih sil, do leta 2025 pa ga načrtujejo za 11%.
Sodelovanje
Ne le ZDA so resno pozornost namenile ne le učinkovitosti porabe goriva, ampak tudi tako imenovani "pametni energiji". Leta 2012 je Nato ustanovil delovno skupino za opredelitev najbolj obetavnih rešitev za varčevanje z energijo in začetek večnacionalnih projektov za njihovo usklajevanje. Nato je preučil tudi možnost vključitve koncepta pametne energije v dokumente, ki opredeljujejo strategijo in standarde zavezništva.
Po srečanju maja 2012 je bila ustanovljena SENT (ekipa za pametno energijo), ki se financira v okviru Natovega programa Znanost za mir in varnost. Skupino upravljata litovski Natov center za energetsko varnost in skupni okoljski oddelek švedskih oboroženih sil. Ekipo sestavljajo strokovnjaki iz osmih držav, med njimi šest zaveznikov (Kanada, Nemčija, Litva, Nizozemska, Združeno kraljestvo in ZDA) ter dva partnerja (Avstralija in Švedska).
"Želimo, da vojaki in poveljniki razumejo, da imajo prihranki energije neposreden vpliv na varnost in življenje vojakov," je povedala Susan Michaelis, pametna uradnica za energijo na sedežu Nata. "Sprošča sredstva za osrednjo misijo Nata, ki je trenutno osredotočena na zaščito konvojev z gorivom."
Dodala je, da SENT razmišlja o standardizacijskih sporazumih Nata o "pametni energiji, ki bi morala vključevati namestitev pametnih števcev v obstoječa vojaška taborišča; splošna zasnova prihodnjih taborišč; usposabljanje in sodelovanje strokovnjakov; splošno usposabljanje, vključeno v splošno vojaško usposabljanje; in shemo nagrajevanja za častnike, ki jim je uspelo zmanjšati porabo goriva."
Popolni režijski stroški
Vojska ZDA in Nata je izvedla tako imenovane popolnoma obremenjene stroške goriva (FBCF), ki upoštevajo vse operativne dejavnike v verigi dobave energije, vključno s prometom, infrastrukturo, človeškimi viri, vzdrževanjem, varnostjo in shranjevanjem energije.
Zato lahko en galon (3,785 litra) goriva, ki stane do 3,50 USD na galono (77 centov na liter) v vrtini ZDA (77 centov na liter), po dostavi v fronta proti severovzhodnemu Afganistanu.
Po teh izračunih so alternativni viri energije in pametne energetske rešitve, ki zaradi visokih začetnih kapitalskih stroškov v vsakdanjem življenju ne morejo biti finančno konkurenčni, vse bolj upravičeni na bojišču.
Predsednik podjetja Earl Energy Doug Morehead je dejal: "Če sem iskren, ko začneš plačevati 15 USD na galono, je veliko nove tehnologije smiselno."
Če je kombiniran sistem za shranjevanje sončne energije in rezervne energije neekonomičen za domače in vsakdanje življenje, je pri uporabi v vojski neprecenljiv, še posebej, če ga pogledate z vsemi sestavnimi deli FBCF.
Junija 2013 je na vaji Nato Capable Logistician 2013 na Slovaškem nizozemska vojska pokazala šotor, prekrit s sončnimi celicami. Vojska je v Mazar-i-Sharifu v Afganistanu že namestila 480 kvadratnih metrov sončnih kolektorjev, ki trenutno proizvedejo 200 kWh. Po mnenju strokovnjaka za energijo v nizozemski vojski podpolkovnika Harma Renesa se je "naložba že izplačala".
V skladu s trendi
Ameriško ministrstvo za obrambo gosti letni izziv obrambne energetske tehnologije (DETC), da ostane na tekočem z najnovejšimi trendi pametne energije in izbere tiste, ki jih je mogoče premakniti naprej, da bi vojski pomagali znatno zmanjšati odvisnost od fosilnih goriv. Pentagon je namenil 9 milijard dolarjev za programe energetske učinkovitosti za obdobje 2013–2017.
Novembra 2013 je bila Sierra Energy s svojo elektrarno FastOx izbrana za zmagovalko natečaja DETC 2013, ki je potekal v okviru letnega srečanja obrambne energije.
Predsednik Sierra Energy Mike Hart je dejal: »Ameriška vojska ima celoten direktorat, ki se ukvarja z ravnanjem z odpadki in zmanjšanjem odvisnosti od fosilnih goriv, saj jih naredi strateško ranljivih. Rešitev, ki lahko proizvaja lastno energijo, ima pomemben vpliv na več vidikov, vključno z večjo varnostjo, neodvisnostjo in okoljsko trajnostjo."
»Naša tehnologija odpadkov in goriv je bila leta 2009 opredeljena kot ključna tehnologija, zato jo je preskusno središče za obnovljivo energijo ministrstva za obrambo uvrstilo na svoj seznam prioritet. V nekaterih primerih lahko pri predelavi 10 ton odpadkov proizvedemo približno 500 kWh električne energije, ne da bi motili njeno oskrbo."
Obrat FastOx iz podjetja Sierra Energy
Žlindra brez luženja
Ta tehnologija na kratko. Vbrizgava se kisik in para, segrevanje odpadkov na 2200 ° C (brez zgorevanja); to omogoča uporabo katerega koli materiala, če vsebuje ogljik. Vse preostale kovine, pepel ali anorganske snovi se stopijo v tekočino, ki se odcedi na dno, kar omogoča pridobivanje kovin. Preostanek nastane kot neisločena žlindra, ki jo lahko uporabimo za tlakovanje. Dva nastala plina (70% ogljikovega monoksida in 30% vodika) gredo v gorivne celice, ki sproščajo le toploto in vodo.
"Ta modularni sistem je mogoče spustiti na katerem koli področju," je dejal Hart. Sistem je trenutno v fazi predelave, da bo pakiran v šest do sedem standardnih ISO zabojnikov za hitro in enostavno uvajanje.
Tehnologija gorivnih celic bo verjetno prednostna možnost za zamenjavo dizelskih generatorjev na terenu, zlasti v manjših enotah. Nemški inštitut za kemijsko tehnologijo Fraunhofer razvija prenosno gorivno celico na vodik za nemške oborožene sile, ki lahko tiho proizvede 2 kW električne energije. Sistem uporablja sončno energijo za razdelitev vode v kisik in vodik.
Vendar pa je Chris Andrews, vodja projekta pri avstralskem neodvisnem podjetju za proizvodnjo električne energije Eniquest, komentiral široko zanimanje za sisteme alternativnih goriv in povečano uporabo obnovljivih virov energije: moč in predvidljivost oskrbe odtehtata koristi zmanjšanja porabe fosilnih goriv."
Eniquest afganistanski vojski dobavlja različne tihe alternatorje ter razdelilne postaje za izmenični in enosmerni tok. Andrews je pripomnil: "Izboljšave v tehnologiji, zlasti v tehnologiji shranjevanja energije / baterij, ki lahko tekmuje s specifično energijo fosilnih goriv, bodo pomembne pri odmiku od uporabe fosilnih goriv v vojaških aplikacijah."
Takojšnji cilji
Čeprav se lahko osredotočimo na srednjeročno in dolgoročno odpravo odvisnosti od fosilnih goriv, je neposredni cilj bistveno zmanjšati njegovo uporabo z različnimi metodami.
Eden od pristopov je povečati učinkovitost generatorjev, ki so že v kinodvoranah. Earl Energy je pred kratkim z Ministrstvom za obrambo dobil pogodbo za svoj program Mobile Electric Hybrid Power Systems (MEHPS), ki bi lahko pripeljal do nakupa približno 50 enot FlexGen. Sistemsko tehnologijo je prej sprejela pomorska enota, ki je leta 2010 preizkusila prototip 6 kW. Potem je bilo napovedano, da bo ta tehnologija zmanjšala porabo goriva na bojišču za več kot 80%.
Med preskušanjem v Afganistanu je sistem Earl Energy FlexGen generatorjem omogočal delovanje tri do šest ur na dan namesto 24 ur na dan.
"To je bil odraz tega, kako se neučinkovita proizvodnja energije na bojišču zdaj ujema z vso tehnologijo, ki jo imamo," je dejal Morehead. »Mreže so prilagojene za največjo proizvodnjo električne energije, saj vojski nikoli ne bi smeli dovoliti pomanjkanja razpoložljive moči za podporo svojih operacij. Enako na žalost velja za sistem, kot je generator. V tem operacijskem prostoru delajo 24 ur na dan, 365 dni na leto, ne glede na to, ali potrebujejo energijo ali ne. To je kot avto, ki ga nikoli ne ugasnete, tudi če ga ne uporabljate."
Hibridni sistem FlexGen uporablja avtomatiziran dizelski generator z možnostjo zagon-zaustavitev, ki je v kombinaciji z obnovljivimi viri energije in veliko napravo za shranjevanje energije. Generator deluje s polno zmogljivostjo, ob premočni moči pa napolni baterije. Če so baterije dovolj napolnjene, da se spopadejo s porabo električne energije, se bo generator izklopil. Med preskušanjem v Afganistanu je sistem dovoljeval, da generatorji delujejo tri do šest ur na dan s povprečno učinkovitostjo goriva več kot 50%.
Earl Energy je trenutno glavni izvajalec za mornariško korpus in razvija prenosno elektroenergetsko omrežje naslednje generacije 10 kW. Družba je prodala 12 preskusnih sistemov; v prihodnosti nove pogodbe predvidevajo nakup do 50 sistemov FlexGen.
Oskrba z energijo se izboljšuje
Britansko obrambno ministrstvo ima Power FOB, inteligenten sistem za shranjevanje in upravljanje energije, ki omogoča uvajanje obnovljivih virov in tehnologij za varčevanje z energijo. Sistem vam omogoča, da prihranite do 30% goriva zaradi kopičenja energije, ki jo proizvedejo dizelski generatorji in sončne celice, ter jo pravočasno prerazporedite med prave porabnike.
Vse te tehnologije temeljijo na naprednih rešitvah baterij za shranjevanje energije; v tem primeru lahko obnovljivi viri energije postanejo resnično uporabni.
Morehead je dodal: »Vojakova dnevna potreba po kilovatnih urah se nenehno povečuje, saj nosi več porabnikov energije kot kdaj koli prej. Sodobni vojak potrebuje 10 -krat več energije kot pred 15 leti."
Britansko podjetje Lincad proizvaja linijo inteligentnih litij -ionskih baterij (LIPS). Njegov model LIPS 5 je postal najuspešnejši v katalogu podjetja; več kot 17.500 enot je bilo dobavljenih britanskemu ministrstvu za obrambo in drugim strankam po vsem svetu. Kot je komentiral izvršni direktor podjetja: »Prva baterija LIPS je bila izdana leta 2000, tehtala je približno 3,5 kg in je imela zmogljivost 12 Ah. Najnovejši LIPS 10 tehta enako, vendar ima zmogljivost 23 Ah, kar dramatično zmanjša logistično breme za vojaka."
Poleg dobave trpežnih akumulatorskih baterij Lincad proizvaja tudi linijo polnilnikov baterij. Tiskovni predstavnik podjetja je dejal: »V zadnjih letih se je tehnologija shranjevanja sončne energije hitro razvila, zato so se pojavile rešitve Solar Charger in Power Scavenger iz Lincada. Obstajala je tudi potreba po mobilnem polnjenju avtomobilov med vožnjo. Vozila že proizvajajo energijo iz svojih generatorjev, kar je implementirano v Lincad DC polnilec za vozila. Pojav teh polnilnikov pomeni, da uporabnikom ni treba nositi veliko baterij."
Vojaki včasih nosijo do 10 kg baterij, ki jih je treba napolniti, velika zmogljivost baterij in prilagodljive rešitve za polnjenje pa zmanjšujejo potrebo po vrnitvi v bazo, kar lahko pozitivno vpliva na izpolnitev bojne naloge.
