Bateriile mai noi (sus) și o mai bună gestionare a sistemelor precum generatoarele mobile (jos) contribuie la utilizarea eficientă a energiei
Deoarece combustibilii fosili sunt puțini și costisitori, armata caută alternative la metodele actuale de furnizare a energiei către bazele și echipamentele sale de operațiuni (TMD). Să vedem cum industria conduce inovația în acest domeniu
"Din 2001, peste 3.000 de soldați și contractori americani din Irak și Afganistan și-au pierdut viața sau au fost răniți în atacurile asupra convoaielor de alimentare cu combustibil și apă", au declarat statisticile Departamentului Apărării.
Cu toate acestea, o reducere de 10% a consumului de combustibil pe parcursul a cinci ani ar fi salvat viața și sănătatea a 35 de soldați din convoaiele de transport în aceeași perioadă; aceste date sunt extrase dintr-un studiu realizat de compania de audit Deloitte, publicat în 2009. În prezent, nu au fost furnizate date pentru perioada 2009-2014 privind pierderile asociate coloanelor de alimentare cu apă și combustibil.
Anterior, se estimează că în fiecare dintre cele 24 de convoaie de combustibil a fost rănit sau ucis. De exemplu, în 2007, numai în Irak și Afganistan, armata SUA a condus 6.030 de convoaie de combustibil. Acest lucru a condus la un nou proiect de lege prezentat Senatului anul acesta, Legea privind securitatea energetică din 2014 a Departamentului Apărării, care are ca scop ajutarea operațiunilor militare să devină mai eficiente din punct de vedere energetic și să se bazeze mai puțin pe combustibilii fosili.
Scopul nu este doar de a economisi bani pe bugetul Pentagonului, ci și de a reduce nevoia de convoaie de combustibil și, în cele din urmă, de a reduce riscurile pentru personalul militar.
În prezent, Departamentul Apărării al SUA este cel mai mare consumator de combustibil, necesitând aproximativ 90 de milioane de barili de petrol la un cost de aproape 15 miliarde de dolari pe an. 75% din această sumă este destinată satisfacerii nevoilor forțelor active, iar până în 2025 este planificată creșterea acesteia cu 11%.
Colaborare
Nu numai Statele Unite au acordat o atenție serioasă nu numai eficienței consumului de combustibil, ci și așa-numitei „energii inteligente”. În 2012, NATO a creat un grup de lucru pentru a identifica cele mai promițătoare soluții de economisire a energiei și a iniția proiecte multinaționale pentru a le coordona. NATO a luat în considerare și posibilitatea integrării conceptului de energie inteligentă în documentele care definesc strategia și standardele alianței.
În urma unei întâlniri din mai 2012, SENT (Smart Energy Team) a fost înființată și este finanțată în cadrul Programului NATO Știință pentru Pace și Securitate. Grupul este condus de Centrul lituanian de securitate energetică NATO și Departamentul comun de mediu al forțelor armate suedeze. Echipa este formată din experți din opt țări, inclusiv șase aliați (Canada, Germania, Lituania, Țările de Jos, Regatul Unit și Statele Unite) și doi parteneri (Australia și Suedia).
„Vrem ca soldații și comandanții să înțeleagă că economiile de energie au un impact direct asupra siguranței și vieții soldaților”, a declarat Susan Michaelis, ofițer inteligent pentru energie la sediul NATO. „Eliberează resurse pentru misiunea centrală a NATO, care se concentrează în prezent pe protejarea convoaielor de combustibil”.
Ea a adăugat că SENT are în vedere acordurile de standardizare NATO privind „energia inteligentă, care ar trebui să includă instalarea contoarelor inteligente în taberele militare existente; proiectarea generală a viitoarelor tabere; instruirea și participarea experților; pregătirea generală inclusă în pregătirea militară generală; și un sistem de recompense pentru ofițerii care au reușit să reducă consumul de combustibil."
Deasupra capului
Armata SUA și NATO au efectuat așa-numitele calcule ale costului total al combustibilului (FBCF), care iau în considerare toți factorii operaționali din lanțul de aprovizionare cu energie, inclusiv transportul, infrastructura, resursele umane, întreținerea, securitatea și stocarea energiei.
Prin urmare, un galon (3.785 litri) de combustibil care costă până la 3.50 dolari pe galon (77 de cenți pe litru) într-un puț din SUA (77 de cenți pe litru) poate ajunge la peste 100 de dolari pe galon (22 USD pe litru) după livrare către linia frontului spre nord-estul Afganistanului.
Potrivit acestor calcule, sursele alternative de energie și soluțiile inteligente de energie, care nu pot fi competitive din punct de vedere financiar în viața de zi cu zi datorită costurilor inițiale ridicate de capital, sunt din ce în ce mai justificate pe câmpul de luptă.
Doug Morehead, președintele Earl Energy, a spus: „Pentru a fi sincer, când începeți să plătiți 15 USD pe galon, o mulțime de tehnologie nouă are sens”.
Într-adevăr, dacă un sistem combinat de stocare a energiei solare și de rezervă nu este economic pentru acasă și pentru viața de zi cu zi, atunci este de neprețuit atunci când este desfășurat în armată, mai ales atunci când îl privești cu toate componentele din FBCF.
În iunie 2013, la exercițiul NATO Capable Logistician 2013 din Slovacia, armata olandeză a demonstrat un cort acoperit cu celule solare. Armata a instalat deja 480 de metri pătrați de panouri solare în Mazar-i-Sharif în Afganistan, care generează în prezent 200 kWh. Potrivit expertului energetic din armata olandeză, locotenent-colonelul Harm Renes, „investiția a dat deja roade”.
În conformitate cu tendințele
Departamentul Apărării din SUA găzduiește anual Defence Technology Technology Challenge (DETC) pentru a rămâne la curent cu ultimele tendințe energetice inteligente și a le selecta pe cele care pot fi avansate pentru a ajuta armata să-și reducă în mod semnificativ dependența de combustibilii fosili. Pentagonul a alocat 9 miliarde de dolari pentru programele de eficiență energetică pentru 2013-2017.
În noiembrie 2013, Sierra Energy împreună cu centrala sa electrică FastOx a fost selectată ca câștigătoare a competiției DETC din 2013 desfășurată ca parte a reuniunii anuale a energiei de apărare.
Președintele Sierra Energy, Mike Hart, a declarat: „Armata SUA are o întreagă direcție care se ocupă de gestionarea deșeurilor și de reducerea dependenței de combustibilii fosili, deoarece îi face vulnerabili din punct de vedere strategic. O soluție capabilă să își genereze propria energie are un impact semnificativ asupra mai multor aspecte, inclusiv siguranță sporită, independență și durabilitate a mediului."
„Tehnologia noastră de deșeuri-combustibil a fost identificată ca o tehnologie cheie în 2009 și, prin urmare, Centrul de testare a energiei regenerabile al Departamentului Apărării a inclus-o pe lista sa de priorități. În unele cazuri, atunci când procesăm 10 tone de deșeuri, putem genera aproximativ 500 kWh de energie electrică fără a întrerupe furnizarea acesteia."
Uzina FastOx de la Sierra Energy
Zgură fără levigare
Această tehnologie pe scurt. Se injectează oxigen și abur, încălzind deșeurile la 2200 ° C (fără combustie); acest lucru permite utilizarea oricărui material atâta timp cât conține carbon. Orice metale reziduale, cenușă sau substanțe anorganice sunt topite într-un lichid, care este drenat până la fund, permițând recuperarea metalelor. Restul iese ca zgură nealivitată care poate fi folosită pentru pavaj. Cele două gaze generate (70% monoxid de carbon și 30% hidrogen) se duc la pilele de combustibil, care eliberează doar căldură și apă.
„Acest sistem modular poate fi abandonat în orice zonă”, a spus Hart. În prezent, sistemul este rafinat pentru a fi ambalat în șase până la șapte containere ISO standard pentru o implementare rapidă și ușoară.
Tehnologia cu celule de combustibil este probabil opțiunea preferată pentru înlocuirea generatoarelor de motorină din domeniu, în special în unitățile mai mici. Institutul German pentru Tehnologie Chimică Fraunhofer dezvoltă o celulă de combustibil portabilă cu hidrogen pentru forțele armate germane care este capabilă în tăcere să genereze 2 kW de energie electrică. Sistemul folosește energia solară pentru a împărți apa în oxigen și hidrogen.
Cu toate acestea, Chris Andrews, manager de proiect la compania australiană independentă de producere a energiei electrice Eniquest, a comentat interesul pe scară largă pentru sistemele de combustibil alternativ și utilizarea sporită a energiei regenerabile: puterea și predictibilitatea aprovizionării depășesc beneficiile reducerii consumului de combustibili fosili."
Eniquest furnizează armatei afgane o varietate de alternatoare silențioase și stații de distribuție a curentului alternativ și continuu. Andrews a remarcat: „Îmbunătățirile tehnologice, în special în ceea ce privește stocarea energiei / tehnologia bateriilor care pot rivaliza cu energia specifică a combustibililor fosili, vor fi importante pentru a se îndepărta de utilizarea combustibililor fosili în aplicațiile militare”.
Obiective imediate
Deși accentul se poate pune pe eliminarea treptată a dependenței de combustibilii fosili pe termen mediu și lung, obiectivul imediat este reducerea semnificativă a utilizării acestuia printr-o varietate de metode.
Una dintre abordări este creșterea eficienței generatoarelor deja în teatre. Earl Energy a câștigat recent un contract cu Departamentul Apărării pentru programul său Mobile Electric Hybrid Power Systems (MEHPS), care ar putea duce la achiziționarea a aproximativ 50 de unități FlexGen. Tehnologia sistemului a fost adoptată anterior de Marine Corps, care a testat un prototip de 6 kW în funcțiune în 2010. Apoi s-a anunțat că această tehnologie va reduce consumul de combustibil pe câmpul de luptă cu peste 80%.
În timpul testării în Afganistan, sistemul Earl Energy FlexGen a permis generatoarelor să funcționeze trei până la șase ore pe zi în loc de 24/7.
„A fost o reflectare a modului în care producția de energie ineficientă pe câmpul de luptă este acum potrivită cu toată tehnologia pe care o avem”, a spus Morehead. „Rețelele sunt adaptate pentru generarea de vârf a energiei electrice, deoarece armatei nu ar trebui să li se permită niciodată lipsa puterii disponibile pentru a-și susține operațiunile. Și același lucru, din păcate, se aplică unui sistem precum un generator. Lucrează în acest spațiu operațional non-stop, 365 de zile pe an, indiferent dacă au nevoie sau nu de energie. Este ca o mașină pe care nu o oprești niciodată, chiar și atunci când nu o folosești."
Sistemul hibrid FlexGen folosește un generator diesel automat cu capacități start-stop, care este combinat cu surse regenerabile de energie și un dispozitiv mare de stocare a energiei. Generatorul funcționează la capacitate maximă și, când este suprasolicitat, încarcă bateriile. Dacă bateriile sunt suficient de încărcate pentru a face față consumului de energie electrică, atunci generatorul se va opri. În timpul testării în Afganistan, sistemul a permis generatoarelor să funcționeze timp de trei până la șase ore pe zi, cu o eficiență medie a combustibilului de peste 50%.
Earl Energy este în prezent principalul contractor pentru Marine Corps și dezvoltă noua generație de sistem portabil de 10 kW. Compania a vândut 12 sisteme de testare; în viitor, noile contracte prevăd achiziționarea a până la 50 de sisteme FlexGen.
Aprovizionarea cu energie se îmbunătățește
Departamentul britanic al apărării are Power FOB, un sistem inteligent de stocare și gestionare a energiei care permite introducerea de surse regenerabile și tehnologii de economisire a energiei. Sistemul vă permite să economisiți până la 30% din combustibil datorită acumulării de energie generată de generatoarele de motorină și de panourile solare și să o redistribuiți la momentul potrivit către consumatorii potriviți.
Toate aceste tehnologii se bazează pe soluții avansate de baterii pentru stocarea energiei; în acest caz, sursele de energie regenerabile pot deveni cu adevărat implementabile.
Morehead a adăugat: „Necesarul zilnic de kilowatt-oră al soldatului este în continuă creștere, deoarece transportă mai mulți consumatori de energie decât oricând. Soldatul modern are nevoie de 10 ori mai multă energie decât acum 15 ani."
Compania britanică Lincad produce o linie de baterii inteligente cu sursă de alimentare cu litiu (LIPS). Modelul LIPS 5 a devenit cel mai de succes din catalogul companiei; peste 17.500 de unități au fost furnizate Departamentului Britanic al Apărării și altor clienți din întreaga lume. După cum a comentat un executiv al companiei: „Prima baterie LIPS a fost lansată în 2000, cântărea aproximativ 3,5 kg și avea o capacitate de 12 Ah. Cel mai nou LIPS 10 cântărește la fel, dar are o capacitate de 23 Ah, reducând dramatic sarcina logistică asupra soldatului."
Pe lângă furnizarea de baterii reîncărcabile durabile, Lincad produce și o linie de încărcătoare de baterii. Un purtător de cuvânt al companiei a spus: „În ultimii ani, tehnologia de stocare a energiei solare s-a dezvoltat rapid și, prin urmare, au apărut soluțiile de încărcător solar și Power Scavenger de la Lincad. De asemenea, a fost nevoie de încărcare mobilă de la mașini în timp ce conducea. Vehiculele generează deja energie din generatoarele lor și acest lucru este implementat în încărcătorul de vehicule Lincad DC. Apariția acestor încărcătoare înseamnă că utilizatorii nu trebuie să transporte multe baterii."
Soldații transportă uneori până la 10 kg de baterii care trebuie reîncărcate, iar capacitatea mare a bateriilor și soluțiile flexibile de încărcare reduc necesitatea revenirii la bază, ceea ce poate afecta pozitiv îndeplinirea unei misiuni de luptă.
