Bateri baru (atas) dan pengurusan sistem yang lebih baik seperti penjana mudah alih (bawah) menyumbang kepada penggunaan tenaga yang cekap
Kerana bahan bakar fosil jarang dan mahal, tentera mencari alternatif untuk kaedah semasa untuk membekalkan tenaga ke pangkalan dan peralatan teater operasi (TMD). Mari lihat bagaimana industri mendorong inovasi dalam bidang ini
"Sejak tahun 2001, lebih daripada 3.000 tentera dan kontraktor AS di Iraq dan Afghanistan telah kehilangan nyawa atau cedera dalam serangan ke atas konvoi bekalan bahan bakar dan air," kata statistik Jabatan Pertahanan.
Walau bagaimanapun, pengurangan penggunaan bahan bakar sebanyak 10% dalam tempoh lima tahun akan menyelamatkan nyawa dan kesihatan 35 tentera dari konvoi pengangkutan dalam tempoh yang sama; data ini diambil dari kajian oleh syarikat audit Deloitte, yang diterbitkan pada tahun 2009. Pada masa ini, tidak ada data yang diberikan untuk periode 2009-2014 mengenai kerugian yang berkaitan dengan tiang bekalan air dan bahan bakar.
Sebelumnya, dianggarkan ada satu yang cedera atau terbunuh dalam setiap 24 konvoi bahan bakar. Sebagai contoh, pada tahun 2007, di Iraq dan Afghanistan sahaja, tentera AS melakukan 6,030 konvoi bahan bakar. Ini membawa kepada undang-undang baru yang dikemukakan kepada Senat tahun ini, Akta Keselamatan Tenaga Jabatan Pertahanan 2014, yang bertujuan untuk membantu operasi ketenteraan menjadi lebih cekap tenaga dan kurang bergantung pada bahan bakar fosil.
Tujuannya bukan hanya untuk menjimatkan wang pada anggaran Pentagon, tetapi juga untuk mengurangkan keperluan konvoi bahan bakar dan, akhirnya, mengurangkan risiko terhadap anggota tentera.
Jabatan Pertahanan AS kini merupakan pengguna bahan bakar terbesar, memerlukan sekitar 90 juta tong minyak dengan kos hampir $ 15 bilion setahun. 75% daripada jumlah ini digunakan untuk memenuhi keperluan kekuatan aktif, dan menjelang tahun 2025 ia dirancang untuk meningkatkannya sebanyak 11%.
Kerjasama
Tidak hanya Amerika Serikat yang memberikan perhatian serius tidak hanya pada efisiensi bahan bakar, tetapi juga pada apa yang disebut "tenaga pintar". Pada tahun 2012, NATO mewujudkan kumpulan kerja untuk mengenal pasti penyelesaian penjimatan tenaga yang paling menjanjikan dan memulakan projek multinasional untuk menyelaraskannya. NATO juga mempertimbangkan kemungkinan mengintegrasikan konsep tenaga pintar ke dalam dokumen yang menentukan strategi dan standard pakatan.
Setelah pertemuan pada bulan Mei 2012, SENT (Pasukan Tenaga Pintar) ditubuhkan dan dibiayai di bawah Program Sains Keamanan dan Keselamatan NATO. Kumpulan ini dikendalikan oleh Pusat Keselamatan Tenaga NATO Lithuania dan Jabatan Alam Sekitar Bersama Angkatan Bersenjata Sweden. Pasukan ini terdiri daripada pakar dari lapan negara, termasuk enam Sekutu (Kanada, Jerman, Lithuania, Belanda, United Kingdom dan Amerika Syarikat) dan dua rakan (Australia dan Sweden).
"Kami ingin tentera dan komandan memahami bahawa penjimatan tenaga mempunyai kesan langsung terhadap keselamatan dan nyawa askar," kata Susan Michaelis, seorang pegawai tenaga pintar di ibu pejabat NATO. "Ia membebaskan sumber daya untuk misi inti NATO, yang saat ini difokuskan untuk melindungi konvoi bahan bakar."
Dia menambah bahawa SENT sedang mempertimbangkan perjanjian standardisasi NATO mengenai "tenaga pintar, yang harus termasuk pemasangan meter pintar di kem tentera yang ada; reka bentuk umum kem masa depan; latihan dan penyertaan pakar; latihan am termasuk dalam latihan ketenteraan am; dan skema ganjaran bagi pegawai yang berjaya mengurangkan penggunaan bahan bakar."
Overhead penuh
Tentera AS dan NATO telah melakukan pengiraan kos bahan bakar (FBCF) yang dibebankan sepenuhnya, yang mengambil kira semua faktor operasi dalam rantaian bekalan tenaga, termasuk pengangkutan, infrastruktur, sumber manusia, penyelenggaraan, keselamatan dan penyimpanan tenaga.
Oleh itu, satu galon (3.785 liter) bahan bakar berharga hingga $ 3.50 per galon (77 sen seliter) di telaga AS (77 sen seliter) dapat mencapai lebih dari $ 100 per galon ($ 22 seliter) setelah dihantar ke barisan hadapan ke timur laut Afghanistan.
Menurut pengiraan ini, sumber tenaga alternatif dan penyelesaian tenaga pintar, yang tidak dapat bersaing secara finansial dalam kehidupan seharian kerana kos modal awal yang tinggi, semakin dibenarkan di medan perang.
Presiden Earl Energy, Doug Morehead berkata, "Sejujurnya, apabila anda mula membayar $ 15 per galon, banyak teknologi baru masuk akal."
Sesungguhnya, jika gabungan sistem penyimpanan tenaga suria dan tenaga cadangan tidak ekonomik untuk kehidupan di rumah dan kehidupan seharian, maka sangat berharga ketika digunakan dalam tentera, terutama ketika anda melihatnya dengan semua komponen di FBCF.
Pada bulan Jun 2013, semasa latihan NATO Capable Logistician 2013 di Slovakia, tentera Belanda menunjukkan khemah yang ditutup dengan sel suria. Tentera telah memasang panel solar seluas 480 meter persegi di Mazar-i-Sharif di Afghanistan, yang kini menghasilkan 200 kWh. Menurut pakar tenaga tentera Belanda, Leftenan Kolonel Harm Renes, "pelaburan itu sudah terbayar."
Sesuai dengan trend
Jabatan Pertahanan A. S. menganjurkan Cabaran Teknologi Tenaga Pertahanan (DETC) tahunan untuk terus mengikuti tren tenaga pintar terkini dan memilih yang boleh bergerak maju untuk membantu tentera mengurangkan kebergantungannya pada bahan bakar fosil. Pentagon telah memperuntukkan $ 9 bilion untuk program kecekapan tenaga untuk 2013-2017.
Pada bulan November 2013, Sierra Energy dengan loji janakuasa FastOx dipilih sebagai pemenang pertandingan DETC 2013 yang diadakan sebagai sebahagian daripada mesyuarat tenaga pertahanan tahunan.
Presiden Sierra Energy, Mike Hart mengatakan: “Tentera AS mempunyai seluruh direktorat yang menangani pengurusan sampah dan mengurangkan ketergantungan pada bahan bakar fosil kerana menjadikannya rentan secara strategis. Penyelesaian yang mampu menghasilkan tenaga sendiri mempunyai kesan yang signifikan terhadap beberapa aspek, termasuk peningkatan keselamatan, kebebasan dan kelestarian alam sekitar."
"Teknologi sisa-ke-bahan bakar kami dikenal pasti sebagai teknologi utama pada tahun 2009 dan oleh itu Pusat Ujian Tenaga Diperbaharui Jabatan Pertahanan meletakkannya dalam senarai keutamaan. Dalam beberapa kes, ketika memproses 10 tan sampah, kita dapat menghasilkan sekitar 500 kWh elektrik tanpa mengganggu bekalannya."
Loji FastOx dari Sierra Energy
Sanga tidak larut
Teknologi ini secara ringkas. Oksigen dan wap disuntik, memanaskan sisa hingga 2200 ° C (tidak ada pembakaran); ini membolehkan sebarang bahan digunakan selagi mengandungi karbon. Sebarang logam sisa, abu atau bahan anorganik dicairkan menjadi cecair, yang disalirkan ke bahagian bawah, yang membolehkan logam dipulihkan. Selebihnya keluar sebagai sanga tak bercapuk yang dapat digunakan untuk membuka jalan. Kedua-dua gas yang dihasilkan (70% karbon monoksida dan 30% hidrogen) menuju ke sel bahan bakar, yang hanya mengeluarkan haba dan air.
"Sistem modular ini dapat dijatuhkan di mana-mana kawasan," kata Hart. Sistem ini sedang diperbaiki untuk dikemas dalam enam hingga tujuh bekas ISO standard untuk penggunaan cepat dan mudah.
Teknologi sel bahan bakar mungkin menjadi pilihan utama untuk menggantikan penjana diesel di lapangan, terutama di unit yang lebih kecil. Institut Teknologi Kimia Jerman Fraunhofer sedang membangunkan sel bahan bakar hidrogen mudah alih untuk angkatan bersenjata Jerman yang secara senyap mampu menghasilkan 2 kW elektrik. Sistem ini menggunakan tenaga suria untuk memisahkan air menjadi oksigen dan hidrogen.
Walau bagaimanapun, Chris Andrews, pengurus projek di syarikat penjana kuasa bebas Australia, Eniquest, mengulas mengenai minat yang meluas dalam sistem bahan bakar alternatif dan peningkatan penggunaan tenaga boleh diperbaharui: kekuatan dan ramalan bekalan melebihi faedah mengurangkan penggunaan bahan bakar fosil."
Eniquest membekalkan tentera Afghanistan dengan pelbagai alternatif dan stesen pengedaran kuasa AC dan DC. Andrews mengatakan, "Peningkatan teknologi, terutama dalam teknologi penyimpanan tenaga / bateri yang dapat menyaingi tenaga khusus bahan bakar fosil, akan menjadi penting dalam menjauhkan diri dari penggunaan bahan bakar fosil dalam aplikasi ketenteraan."
Matlamat segera
Walaupun fokusnya mungkin adalah untuk menghentikan pergantungan pada bahan bakar fosil dalam jangka menengah hingga panjang, tujuan langsung adalah untuk mengurangi penggunaannya secara signifikan melalui berbagai kaedah.
Salah satu pendekatannya ialah meningkatkan kecekapan generator yang sudah ada di pawagam. Earl Energy baru-baru ini memenangi kontrak dengan Jabatan Pertahanan untuk program Mobile Electric Hybrid Power Systems (MEHPS), yang boleh menyebabkan pembelian sekitar 50 unit FlexGen. Teknologi sistem sebelumnya diadopsi oleh Marine Corps, yang menguji prototaip 6 kW yang beroperasi pada tahun 2010. Kemudian diumumkan bahawa teknologi ini akan mengurangkan penggunaan bahan bakar di medan perang lebih dari 80%.
Semasa menguji di Afghanistan, sistem Earl Energy FlexGen membenarkan generator beroperasi tiga hingga enam jam sehari dan bukannya 24/7.
"Itu adalah refleksi bagaimana pengeluaran tenaga yang tidak efisien di medan perang sekarang sesuai dengan semua teknologi yang kita miliki," kata Morehead. “Grid disesuaikan untuk penjanaan tenaga puncak kerana tentera tidak boleh dibiarkan kekurangan tenaga yang ada untuk menyokong operasi mereka. Dan yang sama, sayangnya, berlaku untuk sistem seperti generator. Mereka bekerja di ruang operasi ini sepanjang masa, 365 hari dalam setahun, tidak kira sama ada mereka memerlukan tenaga atau tidak. Ia seperti kereta yang tidak pernah anda matikan, walaupun anda tidak menggunakannya."
Sistem hibrid FlexGen menggunakan penjana diesel automatik dengan keupayaan start-stop, yang digabungkan dengan sumber tenaga yang boleh diperbaharui dan peranti simpanan tenaga yang besar. Penjana beroperasi pada kapasiti penuh, dan apabila dikuasakan berlebihan, ia mengecas bateri. Sekiranya bateri diisi dengan mencukupi untuk mengatasi penggunaan elektrik, maka penjana akan mati. Semasa ujian di Afghanistan, sistem ini membolehkan generator beroperasi selama tiga hingga enam jam sehari dengan purata kecekapan bahan bakar lebih dari 50%.
Earl Energy kini merupakan kontraktor utama Marine Corps dan mengembangkan sistem kuasa mudah alih 10 kW generasi akan datang. Syarikat itu menjual 12 sistem ujian; di masa hadapan, kontrak baru memperuntukkan pembelian sehingga 50 sistem FlexGen.
Bekalan tenaga bertambah baik
Jabatan Pertahanan Inggeris mempunyai Power FOB, sistem pengurusan dan penyimpanan tenaga pintar yang memungkinkan pengenalan sumber yang boleh diperbaharui dan teknologi penjimatan tenaga. Sistem ini membolehkan anda menjimatkan bahan bakar sehingga 30% kerana pengumpulan tenaga yang dihasilkan oleh penjana diesel dan panel solar, dan mengagihkannya pada waktu yang tepat kepada pengguna yang tepat.
Semua teknologi ini bergantung pada penyelesaian bateri canggih untuk penyimpanan tenaga; dalam kes ini, sumber tenaga boleh diperbaharui dapat menjadi benar-benar digunakan.
Morehead menambah: "Keperluan kilowatt-jam harian tentera sentiasa meningkat kerana dia membawa lebih banyak pengguna tenaga daripada sebelumnya. Askar moden memerlukan 10 kali lebih banyak tenaga daripada 15 tahun yang lalu."
Syarikat Britain Lincad mengeluarkan sebilangan bateri Lithium Ion Power Source (LIPS) pintar. Model LIPS 5 menjadi yang paling berjaya dalam katalog syarikat; lebih daripada 17,500 unit telah dibekalkan kepada Jabatan Pertahanan Britain dan pelanggan lain di seluruh dunia. Seperti yang dinyatakan oleh seorang eksekutif syarikat: “Baterai LIPS pertama dilepaskan pada tahun 2000, beratnya sekitar 3,5 kg dan berkapasitas 12 Ah. LIPS 10 terbaru beratnya sama tetapi berkapasiti 23 Ah, secara dramatik mengurangkan beban logistik pada askar."
Selain membekalkan bateri boleh dicas semula yang tahan lama, Lincad juga mengeluarkan barisan pengecas bateri. Jurucakap syarikat mengatakan, "Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi penyimpanan tenaga suria telah berkembang pesat dan oleh itu solusi Solar Charger dan Power Scavenger dari Lincad telah muncul. Terdapat juga keperluan untuk pengecasan mudah alih dari kereta semasa memandu. Kenderaan sudah menghasilkan tenaga dari penjana mereka dan ini dilaksanakan dalam Pengecas Kenderaan Lincad DC. Munculnya pengecas ini bermaksud pengguna tidak perlu membawa banyak bateri."
Tentara kadang-kadang membawa sehingga 10 kg bateri yang perlu diisi semula, dan kapasiti bateri yang besar dan penyelesaian pengecasan fleksibel mengurangkan keperluan untuk kembali ke pangkalan, yang dapat mempengaruhi positif pelaksanaan misi tempur.
