Uudemmat akut (ylhäällä) ja järjestelmien, kuten mobiiligeneraattoreiden (alhaalla), parempi hallinta edistävät energian tehokasta käyttöä
Koska fossiiliset polttoaineet ovat niukkoja ja kalliita, armeija etsii vaihtoehtoja nykyisille menetelmille toimittaa virtaa operaatioteatterin tukikohtiin ja laitteisiin. Katsotaanpa, miten teollisuus edistää innovaatioita tällä alalla
"Vuodesta 2001 lähtien yli 3000 Yhdysvaltain sotilasta ja urakoitsijaa Irakissa ja Afganistanissa on kuollut tai loukkaantunut hyökkäyksissä polttoaine- ja vesihuoltoon", puolustusministeriön tilastojen mukaan.
Polttoaineenkulutuksen 10 prosentin väheneminen viiden vuoden aikana olisi kuitenkin pelastanut 35 sotilaan hengen ja terveyden kuljetuslaitoksilta samalla ajanjaksolla; nämä tiedot on otettu tilintarkastusyhteisö Deloitten tutkimuksesta, joka julkaistiin vuonna 2009. Tällä hetkellä ei ole toimitettu tietoja kaudesta 2009--2014 veden ja polttoaineen sarakkeisiin liittyvistä tappioista.
Aiemmin arvioitiin, että kussakin 24 polttoainesaatuessa oli yksi haavoittunut tai kuollut. Esimerkiksi vuonna 2007 pelkästään Irakissa ja Afganistanissa Yhdysvaltain armeija suoritti 6030 polttoainesaippuaa. Tämä johti senaattiin tänä vuonna esiteltävään uuteen lakiesitykseen, puolustusministeriön vuoden 2014 energiaturvalakiin, jonka tavoitteena on auttaa sotilasoperaatioita tulemaan energiatehokkaammiksi ja luottamaan vähemmän fossiilisiin polttoaineisiin.
Tavoitteena ei ole pelkästään säästää rahaa Pentagonin budjetissa, vaan myös vähentää polttoainesaatujen tarvetta ja viime kädessä vähentää riskejä sotilashenkilöstölle.
Yhdysvaltain puolustusministeriö on tällä hetkellä suurin yksittäinen polttoaineen kuluttaja, joka tarvitsee noin 90 miljoonaa tynnyriä öljyä ja maksaa lähes 15 miljardia dollaria vuodessa. Tästä määrästä 75 prosenttia käytetään aktiivivoimien tarpeisiin, ja vuoteen 2025 mennessä sitä on tarkoitus lisätä 11 prosenttia.
Yhteistyö
Yhdysvallat ei ole vain kiinnittänyt vakavaa huomiota polttoainetehokkuuden lisäksi myös ns. Älykkääseen energiaan. Vuonna 2012 NATO perusti työryhmän tunnistamaan lupaavimmat energiansäästöratkaisut ja käynnistämään monikansallisia hankkeita niiden koordinoimiseksi. NATO harkitsi myös mahdollisuutta integroida älykkään energian käsite liittouman strategiaa ja standardeja määrittäviin asiakirjoihin.
Toukokuussa 2012 pidetyn kokouksen jälkeen perustettiin SENT (Smart Energy Team), joka rahoitetaan Naton rauhan ja turvallisuuden ohjelmasta. Ryhmää johtavat Liettuan Naton energiavarmuuskeskus ja Ruotsin asevoimien yhteinen ympäristöosasto. Ryhmään kuuluu asiantuntijoita kahdeksasta maasta, mukaan lukien kuusi liittolaista (Kanada, Saksa, Liettua, Alankomaat, Yhdistynyt kuningaskunta ja Yhdysvallat) ja kaksi kumppania (Australia ja Ruotsi).
"Haluamme, että sotilaat ja komentajat ymmärtävät, että energiansäästöillä on suora vaikutus sotilaiden turvallisuuteen ja elämään", sanoi Susan Michaelis, älykäs energiapäällikkö Naton päämajassa. "Se vapauttaa resursseja Naton ydinoperaatioon, joka keskittyy tällä hetkellä polttoainesaatujen suojaamiseen."
Hän lisäsi, että SENT harkitsee Naton standardisopimuksia”älykkäästä energiasta, johon pitäisi sisältyä älykkäiden mittareiden asentaminen olemassa oleviin sotilasleireihin; tulevien leirien yleinen suunnittelu; asiantuntijoiden koulutus ja osallistuminen; yleinen koulutus, joka sisältyy yleiseen sotilaskoulutukseen; ja palkitsemisjärjestelmä virkamiehille, jotka ovat onnistuneet vähentämään polttoaineen kulutusta."
Täysi yläpuolella
Yhdysvaltain ja Naton armeija ovat suorittaneet ns. Täysin rasitetun polttoaineen kustannuslaskennan (FBCF), jossa otetaan huomioon kaikki energian toimitusketjun toiminnalliset tekijät, mukaan lukien kuljetus, infrastruktuuri, henkilöstö, ylläpito, turvallisuus ja energian varastointi.
Siksi yksi gallona (3,785 litraa) polttoainetta, joka maksaa jopa 3,50 dollaria gallonaa (77 senttiä litralta) Yhdysvaltain kaivossa (77 senttiä litrassa), voi olla yli 100 dollaria gallonaa (22 dollaria litralta) sen jälkeen, kun se on toimitettu etulinja Koillis -Afganistaniin.
Näiden laskelmien mukaan vaihtoehtoiset energialähteet ja älykkäät energiaratkaisut, jotka eivät voi olla taloudellisesti kilpailukykyisiä jokapäiväisessä elämässä korkeiden alkupääomakustannustensa vuoksi, ovat yhä oikeutetumpia taistelukentällä.
Earl Energyn presidentti Doug Morehead sanoi: "Ollakseni rehellinen, kun alat maksaa 15 dollaria gallonalta, paljon uutta tekniikkaa on järkevää."
Itse asiassa, jos yhdistetty aurinko- ja varaenergian varastointijärjestelmä ei ole taloudellinen kotiin ja jokapäiväiseen elämään, se on korvaamaton, kun sitä käytetään armeijassa, varsinkin kun tarkastellaan sitä kaikkien FBCF: n komponenttien kanssa.
Alankomaiden armeija esitteli kesäkuussa 2013 Slovakiassa järjestettävässä NATO Capable Logistician 2013 -harjoituksessa aurinkokennoilla peitetyn teltan. Armeija on jo asentanut Afganistanin Mazar-i-Sharifiin 480 neliömetriä aurinkopaneeleja, jotka tuottavat tällä hetkellä 200 kWh. Alankomaiden armeijan energia -asiantuntijan, everstiluutnantti Harm Renesin mukaan "investointi on jo tuottanut tuloksen".
Trendien mukainen
Yhdysvaltain puolustusministeriö isännöi vuosittain DETC (Defense Energy Technology Challenge) -peliä pysyäkseen viimeisimpien älykkään energian trendien kärjessä ja valitakseen ne, joita voidaan viedä eteenpäin auttaakseen armeijaa vähentämään merkittävästi riippuvuuttaan fossiilisista polttoaineista. Pentagon on myöntänyt yhdeksän miljardia dollaria energiatehokkuusohjelmille vuosille 2013-2017.
Sierra Energy ja sen FastOx -voimalaitos valittiin marraskuussa 2013 voittajaksi vuoden 2013 DETC -kilpailussa, joka pidettiin osana vuosittaista puolustusenergiakokousta.
Sierra Energyn presidentti Mike Hart sanoi:”Yhdysvaltain armeijalla on koko osasto, joka käsittelee jätehuoltoa ja vähentää riippuvuutta fossiilisista polttoaineista, koska se tekee niistä strategisesti haavoittuvia. Ratkaisulla, joka pystyy tuottamaan omaa energiaa, on merkittävä vaikutus useisiin näkökohtiin, kuten turvallisuuden, riippumattomuuden ja ympäristön kestävyyden lisäämiseen."
”Jäte-polttoaine -teknologiamme tunnistettiin avainteknologiaksi vuonna 2009, ja siksi puolustusministeriön uusiutuvan energian testauskeskus otti sen prioriteettiluetteloonsa. Joissakin tapauksissa, kun käsittelemme 10 tonnia jätettä, voimme tuottaa noin 500 kWh sähköä ilman häiriöitä."
FastOx -laitos Sierra Energyltä
Uuttamaton kuona
Tämä tekniikka pähkinänkuoressa. Ruiskutetaan happea ja höyryä, joka kuumentaa jätteen 2200 ° C: seen (ei palamista); tämä mahdollistaa minkä tahansa materiaalin käytön niin kauan kuin se sisältää hiiltä. Kaikki metallijäämät, tuhka tai epäorgaaniset aineet sulatetaan nesteeksi, joka tyhjennetään pohjaan, jolloin metallit voidaan ottaa talteen. Loput tulee valkaisematonta kuonaa, jota voidaan käyttää päällystykseen. Kaksi syntynyttä kaasua (70% hiilimonoksidia ja 30% vetyä) kulkevat polttokennoihin, jotka vapauttavat vain lämpöä ja vettä.
"Tämä modulaarinen järjestelmä voidaan pudottaa mille tahansa alueelle", Hart sanoi. Järjestelmää kehitetään parhaillaan pakattavaksi kuuteen tai seitsemään ISO -standardisäiliöön nopean ja helpon käyttöönoton vuoksi.
Polttokennoteknologia on todennäköisesti paras vaihtoehto dieselgeneraattorien korvaamiseen alalla, erityisesti pienemmissä yksiköissä. Saksan kemiallisen teknologian instituutti Fraunhofer kehittää kannettavaa vetypolttokennoa Saksan asevoimille, joka pystyy hiljaa tuottamaan 2 kW sähköä. Järjestelmä käyttää aurinkoenergiaa veden jakamiseen hapeksi ja vedyksi.
Chris Andrews, australialaisen riippumattoman sähköntuotantoyhtiön Eniquestin projektipäällikkö, kommentoi kuitenkin laajaa kiinnostusta vaihtoehtoisia polttoainejärjestelmiä ja uusiutuvan energian käytön lisäämistä kohtaan: tarjonnan vahvuus ja ennustettavuus ovat suuremmat kuin fossiilisten polttoaineiden käytön vähentämisen hyödyt."
Eniquest toimittaa Afganistanin armeijalle erilaisia hiljaisia vaihtovirtageneraattoreita sekä vaihto- ja tasavirtajakeluasemia. Andrews huomautti: "Teknologian parannukset, erityisesti energian varastointi- ja akkuteknologiassa, jotka voivat kilpailla fossiilisten polttoaineiden erityisen energian kanssa, ovat tärkeitä siirtyessään pois fossiilisten polttoaineiden käytöstä sotilaskäyttöön."
Välittömät tavoitteet
Vaikka keskitytään ehkä vähitellen poistamaan riippuvuus fossiilisista polttoaineista keskipitkällä tai pitkällä aikavälillä, välitön tavoite on vähentää sen käyttöä merkittävästi eri menetelmillä.
Yksi lähestymistavoista on lisätä teattereissa jo olevien generaattoreiden tehokkuutta. Earl Energy voitti äskettäin puolustusministeriön kanssa sopimuksen Mobile Electric Hybrid Power Systems (MEHPS) -ohjelmasta, mikä voi johtaa noin 50 FlexGen -laitteen ostamiseen. Järjestelmäteknologian omaksui aiemmin Marine Corps, joka testasi 6 kW: n prototyyppiä toiminnassa vuonna 2010. Sitten ilmoitettiin, että tämä tekniikka vähentää polttoaineen kulutusta taistelukentällä yli 80%.
Afganistanissa tehtävien testien aikana Earl Energy FlexGen -järjestelmä antoi generaattoreille mahdollisuuden toimia 3–6 tuntia vuorokaudessa 24/7 sijaan.
"Se heijasti sitä, kuinka tehotonta energiantuotantoa taistelukentällä vastaa nyt kaikki tekniikkamme", Morehead sanoi.”Verkot on räätälöity huippuvirrantuotantoa varten, koska armeijalta ei saa koskaan puuttua käytettävissä olevaa voimaa operaatioidensa tukemiseen. Ja sama koskee valitettavasti myös generaattorin kaltaista järjestelmää. He työskentelevät tässä operatiivisessa tilassa ympäri vuorokauden, 365 päivää vuodessa riippumatta siitä, tarvitsevatko he energiaa vai eivät. Se on kuin auto, jota et koskaan sammuta, vaikka et käyttäisi sitä."
FlexGen-hybridijärjestelmässä käytetään automaattista dieselgeneraattoria, jolla on käynnistys-pysäytysominaisuudet ja joka yhdistetään uusiutuviin energialähteisiin ja suureen energianvarastointilaitteeseen. Generaattori toimii täydellä teholla, ja ylivoimalla se lataa akkuja. Jos akut on ladattu riittävästi sähkönkulutukseen, generaattori sammuu. Afganistanissa tehtävien testien aikana järjestelmä antoi generaattoreiden käydä 3–6 tuntia päivässä keskimääräisellä polttoainetehokkuudella yli 50%.
Earl Energy on tällä hetkellä Marine Corpsin pääurakoitsija ja kehittää seuraavan sukupolven 10 kW: n kannettavaa sähköjärjestelmää. Yhtiö myi 12 testijärjestelmää; tulevaisuudessa uusissa sopimuksissa määrätään jopa 50 FlexGen -järjestelmän ostamisesta.
Energian saanti paranee
Britannian puolustusministeriössä on Power FOB, älykäs energian varastointi- ja hallintajärjestelmä, joka mahdollistaa uusiutuvien lähteiden ja energiaa säästävien tekniikoiden käyttöönoton. Järjestelmän avulla voit säästää jopa 30% polttoainetta dieselgeneraattoreiden ja aurinkopaneelien tuottaman energian kertymisen vuoksi ja jakaa sen oikeaan aikaan oikeille kuluttajille.
Kaikki nämä tekniikat tukevat kehittyneitä akkuratkaisuja energian varastointiin; tässä tapauksessa uusiutuvista energialähteistä voi tulla todella käyttöön otettavia.
Morehead lisäsi:”Sotilaan päivittäinen kilowattituntitarve kasvaa jatkuvasti, koska hän kuluttaa enemmän energiaa kuin koskaan ennen. Nykyaikainen sotilas tarvitsee 10 kertaa enemmän energiaa kuin 15 vuotta sitten."
Brittiläinen Lincad -yhtiö valmistaa älykkäitä litiumionivirtalähteitä (LIPS). Sen LIPS 5 -mallista tuli yhtiön luettelon menestynein; yli 17 500 yksikköä on toimitettu Britannian puolustusministeriölle ja muille asiakkaille ympäri maailmaa. Eräs yrityksen johtaja kommentoi:”Ensimmäinen LIPS -akku julkaistiin vuonna 2000, se painoi noin 3,5 kg ja sen kapasiteetti oli 12 Ah. Uusin LIPS 10 painaa saman verran, mutta sen kapasiteetti on 23 Ah, mikä vähentää dramaattisesti sotilaan logistiikkakuormitusta."
Kestävien ladattavien akkujen toimittamisen lisäksi Lincad valmistaa myös sarja akkulatureita. Yrityksen tiedottaja sanoi:”Viime vuosina aurinkoenergian varastointitekniikka on kehittynyt nopeasti, ja siksi Lincadin Solar Charger- ja Power Scavenger -ratkaisut ovat kehittyneet. Lisäksi autojen mobiililataus oli tarpeen ajon aikana. Ajoneuvot tuottavat jo sähköä generaattoreistaan, ja tämä toteutetaan Lincad DC -autolatureissa. Näiden laturien tulo tarkoittaa, että käyttäjien ei tarvitse kuljettaa paljon akkuja."
Sotilailla on joskus jopa 10 kg ladattavia akkuja, ja akkujen suuri kapasiteetti ja joustavat latausratkaisut vähentävät tarvetta palata tukikohtaan, mikä voi vaikuttaa myönteisesti taistelutehtävän suorittamiseen.
