Nyere batterier (øverst) og bedre styring af systemer som mobilgeneratorer (nederst) bidrager til effektiv energiforbrug
Fordi fossile brændstoffer er knappe og dyre, leder militæret efter alternativer til de nuværende metoder til at levere strøm til sine operationsstationer (TMD) baser og udstyr. Lad os se, hvordan industrien driver innovation på dette område
"Siden 2001 har mere end 3.000 amerikanske soldater og entreprenører i Irak og Afghanistan mistet livet eller er kommet til skade ved angreb på brændstof- og vandforsyningskonvojer," siger forsvarsministeriets statistik.
Imidlertid ville en reduktion på 10% i brændstofforbruget over fem år have reddet liv og sundhed for 35 soldater fra transportkonvojerne i samme periode; disse data er hentet fra en undersøgelse foretaget af revisionsfirmaet Deloitte, der blev offentliggjort i 2009. I øjeblikket er der ikke givet data for perioden 2009-2014 om tab i forbindelse med vand- og brændstofforsyningssøjler.
Tidligere blev det anslået, at der var en såret eller dræbt i hver af de 24 brændstofkonvojer. For eksempel i 2007 alene i Irak og Afghanistan gennemførte den amerikanske hær 6.030 brændstofkonvojer. Dette førte til et nyt lovforslag, der blev forelagt senatet i år, Department of Defense's Energy Security Act 2014, som har til formål at hjælpe militære operationer med at blive mere energieffektive og stole mindre på fossile brændstoffer.
Målet er ikke kun at spare penge på Pentagons budget, men også at reducere behovet for brændstofkonvojer og i sidste ende reducere risiciene for militærpersonale.
Det amerikanske forsvarsministerium er i øjeblikket den enkelt største forbruger af brændstof og kræver omkring 90 millioner tønder olie til en pris på næsten 15 milliarder dollar om året. 75% af dette beløb går til dækning af behovene hos de aktive kræfter, og i 2025 er det planlagt at øge det med 11%.
Samarbejde
Ikke kun USA har ikke kun været seriøst opmærksom på brændstofeffektivitet, men også på den såkaldte "smart energi". I 2012 oprettede NATO en arbejdsgruppe for at identificere de mest lovende energibesparende løsninger og igangsætte multinationale projekter for at koordinere dem. NATO overvejede også muligheden for at integrere begrebet smart energi i de dokumenter, der definerer strategien og standarderne for alliancen.
Efter et møde i maj 2012 blev SENT (Smart Energy Team) oprettet og er finansieret under NATO Science for Peace and Security Program. Gruppen ledes af det litauiske NATO -energisikkerhedscenter og det svenske væbnede styrks fælles miljøafdeling. Teamet består af eksperter fra otte lande, herunder seks allierede (Canada, Tyskland, Litauen, Holland, Storbritannien og USA) og to partnere (Australien og Sverige).
"Vi vil have soldater og chefer til at forstå, at energibesparelser har en direkte indvirkning på soldaters sikkerhed og liv," sagde Susan Michaelis, en smart energiofficer ved NATO's hovedkvarter. "Det frigør ressourcer til NATO's kernemission, som i øjeblikket er fokuseret på at beskytte brændstofkonvojer."
Hun tilføjede, at SENT overvejer NATO's standardiseringsaftaler om "smart energi, som bør omfatte installation af intelligente målere i eksisterende militærlejre; generel design af fremtidige lejre; uddannelse og deltagelse af eksperter; generel uddannelse omfattet af generel militær uddannelse; og en belønningsordning til betjente, der er lykkedes med at reducere brændstofforbruget."
Fuld overhead
USA og NATO-militæret har udført såkaldte fuldt belastede omkostninger til brændstof (FBCF) -beregninger, der tager højde for alle operationelle faktorer i energiforsyningskæden, herunder transport, infrastruktur, menneskelige ressourcer, vedligeholdelse, sikkerhed og energilagring.
Derfor kan en gallon (3,785 liter) brændstof, der koster op til $ 3,50 pr. Gallon (77 cent pr. Liter) i en amerikansk brønd (77 cent pr. Liter), nå op på over $ 100 pr. Gallon ($ 22 pr. Liter) efter levering til frontlinje til det nordøstlige Afghanistan.
Ifølge disse beregninger er alternative energikilder og smarte energiløsninger, som ikke kan være økonomisk konkurrencedygtige i hverdagen på grund af deres høje startkapitalomkostninger, i stigende grad berettiget på slagmarken.
Earl Energy's præsident Doug Morehead sagde: "For at være ærlig, giver meget af den nye teknologi mening, når du begynder at betale $ 15 per gallon."
Hvis et kombineret sol- og backup -energilagringssystem er uøkonomisk for hjemmet og hverdagen, er det faktisk uvurderligt, når det indsættes i militæret, især når du ser på det med alle komponenterne i FBCF.
I juni 2013 demonstrerede den hollandske hær ved NATO Capable Logistician 2013 -øvelsen i Slovakiet et telt dækket med solceller. Hæren har allerede installeret 480 kvadratmeter solpaneler i Mazar-i-Sharif i Afghanistan, som i øjeblikket genererer 200 kWh. Ifølge energiekspert i den hollandske hær, oberstløjtnant Harm Renes, "har investeringen allerede betalt sig."
I tråd med tendenser
Det amerikanske forsvarsministerium afholder en årlig Defence Energy Technology Challenge (DETC) for at holde styr på de nyeste intelligente energitendenser og vælge dem, der kan flyttes frem for at hjælpe militæret betydeligt med at reducere sin afhængighed af fossilt brændstof. Pentagon har afsat 9 milliarder dollar til energieffektivitetsprogrammer for 2013-2017.
I november 2013 blev Sierra Energy med sit FastOx -kraftværk valgt som vinderen af DETC -konkurrencen 2013, der blev afholdt som en del af det årlige forsvarsenergimøde.
Sierra Energy's præsident Mike Hart sagde: "Det amerikanske militær har et helt direktorat, der beskæftiger sig med affaldshåndtering og reducerer afhængighed af fossile brændstoffer, da det gør dem strategisk sårbare. En løsning, der er i stand til at generere sin egen energi, har en betydelig indvirkning på flere aspekter, herunder øget sikkerhed, uafhængighed og miljømæssig bæredygtighed."
”Vores affald-til-brændstof-teknologi blev identificeret som en nøgleteknologi i 2009, og derfor satte forsvarsministeriets testcenter for vedvarende energi det på sin prioritetsliste. I nogle tilfælde kan vi ved behandling af 10 tons affald generere omkring 500 kWh el uden at forstyrre forsyningen."
FastOx -anlæg fra Sierra Energy
Ikke-udvaskende slagger
Denne teknologi i en nøddeskal. Oxygen og damp injiceres, opvarmning af affaldet til 2200 ° C (ingen forbrænding); dette gør det muligt at bruge ethvert materiale, så længe det indeholder kulstof. Eventuelle restmetaller, aske eller uorganiske stoffer smeltes til en væske, der drænes til bunden, så metallerne kan genvindes. Resten kommer ud som ulagt slagge, der kan bruges til belægning. De to genererede gasser (70% kulilte og 30% hydrogen) går til brændselsceller, som kun frigiver varme og vand.
"Dette modulære system kan droppes i ethvert område," sagde Hart. Systemet er i øjeblikket ved at blive raffineret til at blive pakket i seks til syv standard ISO -containere for hurtig og nem implementering.
Brændselscelleteknologi vil sandsynligvis være den foretrukne mulighed for at udskifte dieselgeneratorer i marken, især i mindre enheder. Det tyske institut for kemisk teknologi Fraunhofer udvikler en bærbar brintbrændselscelle til de tyske væbnede styrker, der lydløst er i stand til at producere 2 kW elektricitet. Systemet bruger solenergi til at opdele vand i ilt og brint.
Chris Andrews, projektleder hos det australske uafhængige elproduktionsselskab Eniquest, kommenterede imidlertid den udbredte interesse for alternative brændstofsystemer og den øgede brug af vedvarende energi: styrken og forudsigeligheden af forsyningen opvejer fordelene ved at reducere brugen af fossilt brændstof."
Eniquest forsyner den afghanske hær med en række tavse generatorer og vekselstrøms- og jævnstrømsdistributionsstationer. Andrews bemærkede, "Forbedringer i teknologi, især inden for energilagring / batteriteknologi, der kan konkurrere med fossil brændstofspecifik energi, vil være vigtige for at bevæge sig væk fra fossilt brændstof i militære applikationer."
Umiddelbare mål
Selvom fokus kan være på at udfase afhængigheden af fossile brændstoffer på mellemlang til lang sigt, er det umiddelbare mål at reducere brugen betydeligt gennem en række forskellige metoder.
En af fremgangsmåderne er at øge effektiviteten af generatorer, der allerede er i biograferne. Earl Energy vandt for nylig en kontrakt med forsvarsministeriet om sit Mobile Electric Hybrid Power Systems (MEHPS) program, hvilket kan føre til køb af omkring 50 FlexGen -enheder. Systemteknologi blev tidligere vedtaget af Marine Corps, der testede en 6 kW prototype i drift i 2010. Derefter blev det annonceret, at denne teknologi vil reducere brændstofforbruget på slagmarken med mere end 80%.
Under test i Afghanistan tillod Earl Energy FlexGen -systemet generatorer at køre tre til seks timer om dagen i stedet for 24/7.
"Det var en afspejling af, hvordan ineffektiv energiproduktion på slagmarken nu matches af al den teknologi, vi har," sagde Morehead.”Gitter er skræddersyet til spidsstrømproduktion, da militæret aldrig bør have lov til at mangle den tilgængelige magt til at støtte deres operationer. Og det samme gælder desværre for et system som en generator. De arbejder i dette driftsrum døgnet rundt, 365 dage om året, uanset om de har brug for energi eller ej. Det er som en bil, man aldrig slukker, selvom man ikke bruger den."
FlexGen-hybridsystemet anvender en automatiseret dieselgenerator med start-stop-funktioner, som kombineres med vedvarende energikilder og en stor energilagringsenhed. Generatoren kører med fuld kapacitet, og når den er overmandet, oplader den batterierne. Hvis batterierne er tilstrækkeligt opladet til at klare elforbruget, vil generatoren lukke ned. Under test i Afghanistan tillod systemet generatorer at køre i tre til seks timer om dagen med en gennemsnitlig brændstofeffektivitet på over 50%.
Earl Energy er i øjeblikket hovedentreprenøren for Marine Corps og udvikler den næste generations 10 kW bærbare elsystem. Virksomheden solgte 12 testsystemer; i fremtiden giver nye kontrakter mulighed for køb af op til 50 FlexGen -systemer.
Energiforsyningen forbedres
Det britiske forsvarsministerium har Power FOB, et intelligent energilagrings- og styringssystem, der muliggør introduktion af vedvarende kilder og energibesparende teknologier. Systemet giver dig mulighed for at spare op til 30% brændstof på grund af akkumulering af energi, der genereres af dieselgeneratorer og solpaneler, og omfordele det på det rigtige tidspunkt til de rigtige forbrugere.
Alle disse teknologier er afhængige af avancerede batteriløsninger til energilagring; i dette tilfælde kan vedvarende energikilder virkelig blive anvendelige.
Morehead tilføjede: “Soldatens daglige kilowatt-timekrav stiger konstant, da han transporterer flere energiforbrugere end nogensinde før. Den moderne soldat har brug for 10 gange mere energi end for 15 år siden."
Det britiske firma Lincad fremstiller en serie af intelligente Lithium Ion Power Source (LIPS) batterier. Dens LIPS 5 -model blev den mest succesrige i virksomhedens katalog; mere end 17.500 enheder er blevet leveret til det britiske forsvarsministerium og andre kunder rundt om i verden. Som en virksomhedsleder udtalte:”Det første LIPS -batteri blev frigivet i 2000, vejede cirka 3,5 kg og havde en kapacitet på 12 Ah. Den nyeste LIPS 10 vejer det samme, men har en kapacitet på 23 Ah, hvilket dramatisk reducerer logistikbyrden for soldaten."
Udover at levere holdbare genopladelige batterier, producerer Lincad også en serie batteriopladere. En talsmand for virksomheden sagde: “I de senere år har solenergilagringsteknologi udviklet sig hurtigt, og derfor er Solar Charger og Power Scavenger -løsninger fra Lincad kommet frem. Der var også behov for mobilopladning fra biler under kørsel. Køretøjerne genererer allerede strøm fra deres generatorer, og dette er implementeret i Lincad DC Vehicle Charger. Fremkomsten af disse opladere betyder, at brugerne ikke behøver at have mange batterier med."
Soldater bærer undertiden op til 10 kg batterier, der skal genoplades, og batteriernes store kapacitet og fleksible opladningsløsninger reducerer behovet for at vende tilbage til basen, hvilket kan påvirke opfyldelsen af en kampmission positivt.