Nyere batterier (øverst) og bedre styring av systemer som mobile generatorer (nederst) bidrar til effektiv energibruk
Fordi fossilt brensel er knappe og kostbare, leter militæret etter alternativer til dagens metoder for å levere strøm til operasjonsteatret (TMD) baser og utstyr. La oss se hvordan industrien driver innovasjon på dette området
"Siden 2001 har mer enn 3000 amerikanske soldater og entreprenører i Irak og Afghanistan mistet livet eller blitt skadet i angrep på drivstoff- og vannforsyningskonvoier," sa forsvarsdepartementets statistikk.
Imidlertid ville en reduksjon på 10% i drivstofforbruket over fem år ha reddet liv og helse for 35 soldater fra transportkonvoiene i samme periode; disse dataene er hentet fra en studie av revisjonsselskapet Deloitte, publisert i 2009. For øyeblikket er det ikke gitt data for perioden 2009-2014 om tap knyttet til vann- og drivstofftilførselssøyler.
Tidligere ble det anslått at det var en såret eller drept i hver av de 24 drivstoffkonvoiene. For eksempel, i 2007, i Irak og Afghanistan alene, gjennomførte den amerikanske hæren 6 030 drivstoffkonvoier. Dette førte til et nytt lovforslag som ble presentert for senatet i år, Department of Defense's Energy Security Act 2014, som tar sikte på å hjelpe militære operasjoner til å bli mer energieffektive og stole mindre på fossilt brensel.
Målet er ikke bare å spare penger på Pentagons budsjett, men også å redusere behovet for drivstoffkonvoier og til slutt redusere risikoen for militært personell.
Det amerikanske forsvarsdepartementet er for tiden den største forbrukeren av drivstoff, og krever rundt 90 millioner fat olje til en pris på nesten 15 milliarder dollar i året. 75% av dette beløpet går for å dekke kravene til de aktive kreftene, og innen 2025 er det planlagt å øke det med 11%.
Samarbeid
Ikke bare USA har seriøst sett oppmerksomhet ikke bare på drivstoffeffektivitet, men også på den såkalte "smarte energien". I 2012 opprettet NATO en arbeidsgruppe for å identifisere de mest lovende energibesparende løsningene og sette i gang multinasjonale prosjekter for å koordinere dem. NATO vurderte også muligheten for å integrere begrepet smart energi i dokumentene som definerer strategien og standardene for alliansen.
Etter et møte i mai 2012 ble SENT (Smart Energy Team) opprettet og er finansiert under NATOs program for vitenskap for fred og sikkerhet. Gruppen ledes av det litauiske NATO -energisikkerhetssenteret og felles miljøavdeling for de svenske væpnede styrker. Teamet består av eksperter fra åtte land, inkludert seks allierte (Canada, Tyskland, Litauen, Nederland, Storbritannia og USA) og to partnere (Australia og Sverige).
"Vi vil at soldater og sjefer skal forstå at energibesparelser har en direkte innvirkning på soldatenes sikkerhet og liv," sa Susan Michaelis, en smart energioffiser ved NATOs hovedkvarter. "Det frigjør ressurser til NATOs kjerneoppdrag, som for tiden er fokusert på å beskytte drivstoffkonvoier."
Hun la til at SENT vurderer NATOs standardiseringsavtaler om "smart energi, som bør omfatte installasjon av smarte målere i eksisterende militære leire; generell utforming av fremtidige leirer; opplæring og deltakelse av eksperter; generell opplæring inkludert i generell militær trening; og en belønningsordning for offiserer som har lykkes med å redusere drivstofforbruket."
Full overhead
USA og NATOs militær har utført såkalte fullt belastede drivstoffkostnader (FBCF), som tar hensyn til alle operative faktorer i energiforsyningskjeden, inkludert transport, infrastruktur, menneskelige ressurser, vedlikehold, sikkerhet og energilagring.
Derfor kan en gallon (3,785 liter) drivstoff som koster opptil $ 3,50 per gallon (77 cent per liter) i en amerikansk brønn (77 cent per liter) nå over $ 100 per gallon ($ 22 per liter) etter å ha blitt levert til frontlinjen til nordøstlige Afghanistan.
Ifølge disse beregningene er alternative energikilder og smarte energiløsninger, som ikke kan være økonomisk konkurransedyktige i hverdagen på grunn av de høye startkostnadene, i økende grad berettiget på slagmarken.
Earl Energy -president Doug Morehead sa: "For å være ærlig, er mye av den nye teknologien fornuftig når du begynner å betale $ 15 per gallon."
Faktisk, hvis et kombinert lagringssystem for solenergi og reserveenergi er uøkonomisk for hjemmet og hverdagen, er det uvurderlig når det settes inn i militæret, spesielt når du ser på det med alle komponentene i FBCF.
I juni 2013 demonstrerte den nederlandske hæren på NATO Capable Logistician 2013 -øvelsen i Slovakia et telt dekket med solceller. Hæren har allerede installert 480 kvadratmeter solcellepaneler i Mazar-i-Sharif i Afghanistan, som i dag genererer 200 kWh. Ifølge energikyndig i den nederlandske hæren, oberstløytnant Harm Renes, "har investeringen allerede betalt seg."
I tråd med trendene
Det amerikanske forsvarsdepartementet arrangerer en årlig Defense Energy Technology Challenge (DETC) for å holde seg oppdatert på de siste smarte energitrendene og velge de som kan flyttes frem for å hjelpe militæret med å redusere avhengigheten av fossilt brensel betydelig. Pentagon har bevilget 9 milliarder dollar til energieffektiviseringsprogrammer for 2013-2017.
I november 2013 ble Sierra Energy med FastOx kraftverk valgt som vinner av DETC -konkurransen 2013 som ble holdt som en del av det årlige forsvarsenergimøtet.
Sierra Energy -president Mike Hart sa: “Det amerikanske militæret har et helt direktorat som omhandler avfallshåndtering og reduserer avhengighet av fossilt brensel ettersom det gjør dem strategisk sårbare. En løsning som er i stand til å generere sin egen energi, har en betydelig innvirkning på flere aspekter, inkludert økt sikkerhet, uavhengighet og miljømessig bærekraft."
“Vår avfall-til-drivstoff-teknologi ble identifisert som en nøkkelteknologi i 2009, og derfor satte forsvarsdepartementets testsenter for fornybar energi den på sin prioriteringsliste. I noen tilfeller kan vi produsere omtrent 500 kWh strøm ved behandling av 10 tonn avfall uten å forstyrre forsyningen."
FastOx -anlegg fra Sierra Energy
Ikke-utvaskingsslagg
Denne teknologien i et nøtteskall. Oksygen og damp injiseres, og avfallet varmes opp til 2200 ° C (ingen forbrenning); Dette gjør at alt materiale kan brukes så lenge det inneholder karbon. Eventuelle gjenværende metaller, aske eller uorganiske stoffer smeltes til en væske som dreneres til bunnen, slik at metallene kan utvinnes. Resten kommer ut som ubleket slagg som kan brukes til asfaltering. De to genererte gassene (70% karbonmonoksid og 30% hydrogen) går til brenselceller, som bare frigjør varme og vann.
"Dette modulære systemet kan slippes i alle områder," sa Hart. Systemet raffineres for tiden for å bli pakket i seks til syv standard ISO -beholdere for rask og enkel distribusjon.
Drivstoffcelleteknologi er sannsynligvis det foretrukne alternativet for å erstatte dieselgeneratorer i feltet, spesielt i mindre enheter. Det tyske instituttet for kjemisk teknologi Fraunhofer utvikler en bærbar hydrogenbrenselcelle for de tyske væpnede styrker som i stillhet er i stand til å generere 2 kW strøm. Systemet bruker solenergi til å dele vann i oksygen og hydrogen.
Imidlertid kommenterte Chris Andrews, prosjektleder i det australske uavhengige kraftproduksjonsselskapet Eniquest, den utbredte interessen for alternative drivstoffsystemer og den økte bruken av fornybar energi: styrken og forutsigbarheten av forsyningen oppveier fordelene med å redusere bruk av fossilt brensel."
Eniquest forsyner den afghanske hæren med en rekke stille alternatorer og vekselstrøm- og likestrømfordelingsstasjoner. Andrews bemerket: "Forbedringer i teknologi, spesielt innen energilagring / batteriteknologi som kan konkurrere med fossil brensel -spesifikk energi, vil være viktig for å bevege oss bort fra bruk av fossilt brensel i militære applikasjoner."
Umiddelbare mål
Selv om fokus kan være på å avvikle avhengigheten av fossilt brensel på mellomlang til lang sikt, er det umiddelbare målet å redusere bruken betydelig gjennom en rekke metoder.
En av tilnærmingene er å øke effektiviteten til generatorer som allerede er på teatre. Earl Energy vant nylig en kontrakt med Department of Defense for programmet Mobile Electric Hybrid Power Systems (MEHPS), som kan føre til kjøp av rundt 50 FlexGen -enheter. Systemteknologi ble tidligere adoptert av Marine Corps, som testet en 6 kW prototype i drift i 2010. Da ble det kunngjort at denne teknologien vil redusere drivstofforbruket på slagmarken med mer enn 80%.
Under testing i Afghanistan tillot Earl Energy FlexGen -systemet generatorer å kjøre tre til seks timer om dagen i stedet for 24/7.
"Det var en refleksjon av hvordan ineffektiv energiproduksjon på slagmarken nå matches av all teknologien vi har," sa Morehead. "Nett er skreddersydd for topp kraftproduksjon, ettersom militæret aldri skal få mangle tilgjengelig kraft til å støtte operasjonene. Og det samme gjelder dessverre for et system som en generator. De jobber i dette driftsområdet døgnet rundt, 365 dager i året, uavhengig av om de trenger energi eller ikke. Det er som en bil du aldri slår av, selv når du ikke bruker den."
FlexGen-hybridsystemet bruker en automatisert dieselgenerator med start-stopp-funksjoner, som kombineres med fornybare energikilder og en stor energilagringsenhet. Generatoren går med full kapasitet, og når den er overmannet, lader den batteriene. Hvis batteriene er tilstrekkelig ladet til å takle strømforbruket, vil generatoren slå seg av. Under testing i Afghanistan tillot systemet generatorer å kjøre i tre til seks timer om dagen med en gjennomsnittlig drivstoffeffektivitet på over 50%.
Earl Energy er for tiden hovedentreprenøren for Marine Corps og utvikler neste generasjon 10 kW bærbart kraftsystem. Selskapet solgte 12 testsystemer; i fremtiden gir nye kontrakter kjøp av opptil 50 FlexGen -systemer.
Energiforsyningen blir bedre
Det britiske forsvarsdepartementet har Power FOB, et intelligent energilagrings- og styringssystem som muliggjør introduksjon av fornybare kilder og energisparende teknologier. Systemet lar deg spare opptil 30% drivstoff på grunn av akkumulering av energi generert av dieselgeneratorer og solcellepaneler, og omfordele det til rett tid til de rette forbrukerne.
Alle disse teknologiene er avhengige av avanserte batteriløsninger for energilagring; i dette tilfellet kan fornybare energikilder bli virkelig distribuerbare.
Morehead la til: «Soldatens daglige kilowattime-krav øker stadig ettersom han frakter flere energiforbrukere enn noen gang før. Den moderne soldaten trenger 10 ganger mer energi enn for 15 år siden."
Det britiske selskapet Lincad produserer en serie med intelligente Lithium Ion Power Source (LIPS) batterier. LIPS 5 -modellen ble den mest suksessrike i selskapets katalog; mer enn 17 500 enheter er levert til det britiske forsvarsdepartementet og andre kunder rundt om i verden. Som en selskapsleder sa: “Det første LIPS -batteriet ble utgitt i 2000, veide omtrent 3,5 kg og hadde en kapasitet på 12 Ah. Den nyeste LIPS 10 veier det samme, men har en kapasitet på 23 Ah, noe som reduserer logistikkbyrden for soldaten dramatisk."
I tillegg til å levere holdbare oppladbare batterier, produserer Lincad også en serie batteriladere. En talsmann for selskapet sa: "De siste årene har teknologi for lagring av solenergi utviklet seg raskt, og derfor har Solar Charger og Power Scavenger -løsninger fra Lincad dukket opp. Det var også behov for mobil lading fra biler mens du kjørte. Kjøretøyene genererer allerede strøm fra generatorene sine, og dette er implementert i Lincad DC Vehicle Charger. Fremkomsten av disse laderne betyr at brukerne ikke trenger å bære mange batterier."
Noen ganger bærer soldater opptil 10 kg batterier som må lades opp, og batteriernes store kapasitet og fleksible ladeløsninger reduserer behovet for å gå tilbake til basen, noe som kan påvirke gjennomføringen av et kampoppdrag positivt.