Nieuwere batterijen (boven) en beter beheer van systemen zoals mobiele generatoren (onder) dragen bij aan efficiënt gebruik van energie
Omdat fossiele brandstoffen schaars en kostbaar zijn, zoekt het leger naar alternatieven voor de huidige methoden voor het leveren van stroom aan de bases en uitrusting van het operatiegebied (TMD). Laten we eens kijken hoe de industrie innovatie op dit gebied stimuleert
"Sinds 2001 zijn meer dan 3.000 Amerikaanse soldaten en aannemers in Irak en Afghanistan omgekomen of gewond geraakt bij aanvallen op brandstof- en watervoorraadkonvooien", aldus statistieken van het ministerie van Defensie.
Een vermindering van het brandstofverbruik met 10% over een periode van vijf jaar zou echter in dezelfde periode het leven en de gezondheid van 35 soldaten van de transportkonvooien hebben gered; deze gegevens zijn ontleend aan een studie van het auditbedrijf Deloitte, gepubliceerd in 2009. Op dit moment zijn er voor de periode 2009-2014 geen gegevens verstrekt over verliezen in verband met water- en brandstoftoevoerkolommen.
Eerder werd geschat dat er in elk van de 24 brandstofkonvooien één gewond of gedood was. Zo voerde het Amerikaanse leger in 2007 alleen al in Irak en Afghanistan 6.030 brandstofkonvooien uit. Dit leidde tot een nieuw wetsvoorstel dat dit jaar aan de Senaat werd voorgelegd, de Energy Security Act 2014 van het Ministerie van Defensie, dat tot doel heeft militaire operaties energiezuiniger te maken en minder afhankelijk te maken van fossiele brandstoffen.
Het doel is niet alleen om geld te besparen op de begroting van het Pentagon, maar ook om de behoefte aan brandstofkonvooien te verminderen en uiteindelijk de risico's voor militair personeel te verminderen.
Het Amerikaanse ministerie van Defensie is momenteel de grootste brandstofverbruiker en heeft ongeveer 90 miljoen vaten olie nodig tegen een kostprijs van bijna $ 15 miljard per jaar. 75% van dit bedrag gaat naar de behoeften van de actieve strijdkrachten en tegen 2025 is het de bedoeling dit met 11% te verhogen.
Samenwerking
Niet alleen de Verenigde Staten hebben serieuze aandacht besteed, niet alleen aan brandstofefficiëntie, maar ook aan de zogenaamde "slimme energie". In 2012 heeft de NAVO een werkgroep opgericht om de meest veelbelovende energiebesparende oplossingen te identificeren en multinationale projecten te starten om deze te coördineren. De NAVO overwoog ook de mogelijkheid om het concept van slimme energie te integreren in de documenten die de strategie en normen van het bondgenootschap definiëren.
Na een bijeenkomst in mei 2012 werd het SENT (Smart Energy Team) opgericht en gefinancierd in het kader van het NAVO-programma Wetenschap voor Vrede en Veiligheid. De groep wordt beheerd door het Litouwse NATO Energy Security Centre en de Joint Environment Department van de Zweedse strijdkrachten. Het team bestaat uit experts uit acht landen, waaronder zes Bondgenoten (Canada, Duitsland, Litouwen, Nederland, het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten) en twee partners (Australië en Zweden).
"We willen dat soldaten en commandanten begrijpen dat energiebesparing een directe impact heeft op de veiligheid en het leven van soldaten", zegt Susan Michaelis, een slimme energieofficier op het NAVO-hoofdkwartier. "Het maakt middelen vrij voor de kernmissie van de NAVO, die momenteel gericht is op het beschermen van brandstofkonvooien."
Ze voegde eraan toe dat SENT de NAVO-standaardisatieovereenkomsten over "slimme energie" overweegt, waaronder de installatie van slimme meters in bestaande militaire kampen; algemeen ontwerp van toekomstige kampen; opleiding en deelname van deskundigen; algemene opleiding die deel uitmaakt van de algemene militaire opleiding; en een beloningsregeling voor officieren die erin zijn geslaagd het brandstofverbruik te verminderen."
Volledige overhead
Het Amerikaanse en NAVO-leger hebben zogenaamde FBCF-berekeningen (Fully Loaded Cost of Fuel) uitgevoerd, waarbij rekening wordt gehouden met alle operationele factoren in de energievoorzieningsketen, waaronder transport, infrastructuur, human resources, onderhoud, beveiliging en energieopslag.
Daarom kan een gallon (3.785 liter) brandstof die tot $ 3,50 per gallon (77 cent per liter) kost in een Amerikaanse put (77 cent per liter) oplopen tot meer dan $ 100 per gallon ($ 22 per liter) na levering aan frontlinie naar het noordoosten van Afghanistan.
Volgens deze berekeningen worden alternatieve energiebronnen en slimme energieoplossingen, die in het dagelijks leven niet financieel concurrerend kunnen zijn vanwege hun hoge initiële kapitaalkosten, steeds meer gerechtvaardigd op het slagveld.
Earl Energy President Doug Morehead zei: "Om eerlijk te zijn, als je $ 15 per gallon begint te betalen, is veel van de nieuwe technologie logisch."
Inderdaad, als een gecombineerd opslagsysteem voor zonne- en back-up-energie oneconomisch is voor thuis en het dagelijks leven, dan is het van onschatbare waarde wanneer het in het leger wordt ingezet, vooral als je ernaar kijkt met alle componenten in de FBCF.
In juni 2013 demonstreerde het Nederlandse leger tijdens de NAVO-oefening Capable Logistician 2013 in Slowakije een tent bedekt met zonnecellen. Het leger heeft al 480 vierkante meter aan zonnepanelen geïnstalleerd in Mazar-i-Sharif in Afghanistan, die momenteel 200 kWh opwekken. Volgens energiedeskundige in het Nederlandse leger, luitenant-kolonel Harm Renes, "heeft de investering al zijn vruchten afgeworpen."
In lijn met trends
Het Amerikaanse ministerie van Defensie organiseert jaarlijks een Defense Energy Technology Challenge (DETC) om op de hoogte te blijven van de nieuwste slimme energietrends en die te selecteren die kunnen worden bevorderd om het leger te helpen zijn afhankelijkheid van fossiele brandstoffen aanzienlijk te verminderen. Het Pentagon heeft $ 9 miljard uitgetrokken voor energie-efficiëntieprogramma's voor 2013-2017.
In november 2013 werd Sierra Energy met zijn FastOx-energiecentrale geselecteerd als de winnaar van de DETC-wedstrijd van 2013 die werd gehouden als onderdeel van de jaarlijkse bijeenkomst voor defensie-energie.
Sierra Energy President Mike Hart zei: “Het Amerikaanse leger heeft een heel directoraat dat zich bezighoudt met afvalbeheer en het verminderen van de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen, omdat het hen strategisch kwetsbaar maakt. Een oplossing die in staat is om zijn eigen energie op te wekken, heeft een aanzienlijke impact op verschillende aspecten, waaronder meer veiligheid, onafhankelijkheid en ecologische duurzaamheid."
“Onze afval-naar-brandstoftechnologie werd in 2009 geïdentificeerd als een sleuteltechnologie en daarom plaatste het testcentrum voor hernieuwbare energie van het ministerie van Defensie het op zijn prioriteitenlijst. In sommige gevallen kunnen we bij het verwerken van 10 ton afval zo'n 500 kWh elektriciteit opwekken zonder de levering ervan te onderbreken."
FastOx-fabriek van Sierra Energy
Niet-uitlogende slakken
Deze technologie in een notendop. Zuurstof en stoom worden geïnjecteerd, waardoor het afval wordt verwarmd tot 2200°C (geen verbranding); hierdoor kan elk materiaal worden gebruikt zolang het koolstof bevat. Eventuele restmetalen, as of anorganische stoffen worden gesmolten tot een vloeistof, die naar de bodem wordt afgevoerd, waardoor de metalen kunnen worden teruggewonnen. De rest komt eruit als ongeloogde slak die kan worden gebruikt voor bestrating. De twee gegenereerde gassen (70% koolmonoxide en 30% waterstof) gaan naar brandstofcellen, die alleen warmte en water afgeven.
"Dit modulaire systeem kan in elk gebied worden neergezet", zei Hart. Het systeem wordt momenteel verfijnd om te worden verpakt in zes tot zeven standaard ISO-containers voor snelle en eenvoudige implementatie.
Brandstofceltechnologie zal waarschijnlijk de voorkeursoptie zijn om dieselgeneratoren in het veld te vervangen, vooral in kleinere eenheden. Het Duitse Instituut voor Chemische Technologie Fraunhofer ontwikkelt voor de Duitse strijdkrachten een draagbare waterstofbrandstofcel die geruisloos in staat is om 2 kW elektriciteit op te wekken. Het systeem maakt gebruik van zonne-energie om water te splitsen in zuurstof en waterstof.
Chris Andrews, projectmanager bij het Australische onafhankelijke energieopwekkingsbedrijf Eniquest, gaf echter commentaar op de wijdverbreide belangstelling voor alternatieve brandstofsystemen en het toegenomen gebruik van hernieuwbare energie: de kracht en voorspelbaarheid van het aanbod wegen zwaarder dan de voordelen van het verminderen van het gebruik van fossiele brandstoffen.
Eniquest levert het Afghaanse leger een verscheidenheid aan stille dynamo's en AC- en DC-stroomdistributiestations. Andrews merkte op: "Verbeteringen in technologie, vooral in energieopslag / batterijtechnologie die kan wedijveren met specifieke energie van fossiele brandstoffen, zullen belangrijk zijn om af te stappen van het gebruik van fossiele brandstoffen in militaire toepassingen."
Onmiddellijke doelen
Hoewel de focus misschien ligt op het geleidelijk afbouwen van de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen op de middellange tot lange termijn, is het directe doel om het gebruik ervan op verschillende manieren aanzienlijk te verminderen.
Een van de benaderingen is het verhogen van de efficiëntie van generatoren die al in theaters staan. Earl Energy won onlangs een contract met het ministerie van Defensie voor zijn Mobile Electric Hybrid Power Systems (MEHPS) -programma, wat zou kunnen leiden tot de aankoop van ongeveer 50 FlexGen-eenheden. Systeemtechnologie werd eerder toegepast door het Korps Mariniers, dat in 2010 een prototype van 6 kW in werking testte. Toen werd aangekondigd dat deze technologie het brandstofverbruik op het slagveld met meer dan 80% zal verminderen.
Tijdens tests in Afghanistan konden generatoren met het Earl Energy FlexGen-systeem drie tot zes uur per dag draaien in plaats van 24/7.
"Het was een weerspiegeling van hoe inefficiënte energieproductie op het slagveld nu wordt geëvenaard door alle technologie die we hebben", zei Morehead. “Grids zijn op maat gemaakt voor piekstroomopwekking, aangezien het leger nooit de beschikbare stroom mag missen om hun operaties te ondersteunen. En hetzelfde geldt helaas voor een systeem als een generator. Ze werken de klok rond, 365 dagen per jaar in deze operationele ruimte, ongeacht of ze energie nodig hebben of niet. Het is als een auto die je nooit uitzet, ook niet als je hem niet gebruikt."
Het FlexGen hybride systeem maakt gebruik van een geautomatiseerde dieselgenerator met start-stop-mogelijkheden, die wordt gecombineerd met hernieuwbare energiebronnen en een groot energieopslagapparaat. De generator draait op volle capaciteit en bij overbelasting laadt hij de accu's op. Als de accu's voldoende zijn opgeladen om het elektriciteitsverbruik aan te kunnen, wordt de generator uitgeschakeld. Tijdens tests in Afghanistan konden generatoren drie tot zes uur per dag draaien met een gemiddeld brandstofverbruik van meer dan 50%.
Earl Energy is momenteel de hoofdaannemer van het Korps Mariniers en ontwikkelt het draagbare stroomsysteem van de volgende generatie van 10 kW. Het bedrijf verkocht 12 testsystemen; in de toekomst voorzien nieuwe contracten in de aankoop van maximaal 50 FlexGen-systemen.
Energievoorziening verbetert
Het Britse ministerie van Defensie heeft Power FOB, een intelligent energieopslag- en beheersysteem dat de introductie van hernieuwbare bronnen en energiebesparende technologieën mogelijk maakt. Met het systeem kunt u tot 30% brandstof besparen door de accumulatie van energie die wordt gegenereerd door dieselgeneratoren en zonnepanelen, en deze op het juiste moment opnieuw verdelen onder de juiste verbruikers.
Al deze technologieën zijn gebaseerd op geavanceerde batterijoplossingen voor energieopslag; in dit geval kunnen hernieuwbare energiebronnen echt inzetbaar worden.
Morehead voegde toe: “De dagelijkse behoefte aan kilowattuur van de soldaat neemt voortdurend toe omdat hij meer energieverbruikers vervoert dan ooit tevoren. De moderne soldaat heeft 10 keer meer energie nodig dan 15 jaar geleden."
Het Britse bedrijf Lincad produceert een lijn intelligente Lithium Ion Power Source (LIPS) batterijen. Het LIPS 5-model werd het meest succesvolle in de catalogus van het bedrijf; meer dan 17.500 eenheden zijn geleverd aan het Britse ministerie van Defensie en andere klanten over de hele wereld. Zoals een bedrijfsleider opmerkte: “De eerste LIPS-batterij werd uitgebracht in 2000, woog ongeveer 3,5 kg en had een capaciteit van 12 Ah. De nieuwste LIPS 10 weegt hetzelfde maar heeft een capaciteit van 23 Ah, waardoor de logistieke last voor de soldaat drastisch wordt verminderd."
Naast het leveren van duurzame oplaadbare batterijen, produceert Lincad ook een lijn batterijladers. Een woordvoerder van het bedrijf zei: "In de afgelopen jaren heeft de technologie voor de opslag van zonne-energie zich snel ontwikkeld en daarom zijn de Solar Charger- en Power Scavenger-oplossingen van Lincad naar voren gekomen. Ook was er behoefte aan mobiel opladen van auto's tijdens het rijden. De voertuigen wekken al stroom op uit hun generatoren en dit is geïmplementeerd in de Lincad DC Vehicle Charger. Door de komst van deze laders hoeven gebruikers niet veel batterijen meer mee te slepen."
Soldaten dragen soms tot 10 kg batterijen die moeten worden opgeladen, en de grote capaciteit van de batterijen en flexibele oplaadoplossingen verminderen de noodzaak om terug te keren naar de basis, wat een positieve invloed kan hebben op de uitvoering van een gevechtsmissie.