Vorbind în glumă, în domeniul controlului temperaturii de stocare a energiei, prima generație a fost răcirea cu aer, a doua generație și în prezent cea dominantă a fost răcirea cu lichid cu plăci reci, iar răcirea cu lichid prin imersie încă se străduia să devină a treia generație. Dintr-o dată, răcirea directă a apărut și a intrat pe piață într-o manieră de profil înalt, concurând pentru poziția de succesor de a treia generație.
Industria de stocare a energiei din China a intrat într-o etapă de dezvoltare rapidă, iar inovația tehnologică continuă și sincronizarea mai multor rute tehnologice sunt una dintre manifestările importante ale acestei perioade.
În special, pe măsură ce celulele de stocare a energiei evoluează către o capacitate mai mare, integrarea sistemului se dezvoltă la scară mai mare și o densitate de energie mai mare, iar scenariile de aplicare devin mai complexe și mai diverse, toate acestea punând în aplicare cerințe mai mari privind durata de viață, siguranță, cost și alți factori ai sisteme de stocare a energiei. De la integrarea sistemului la componentele de bază, inclusiv celulele, 3S, controlul temperaturii și protecția împotriva incendiilor, iterația tehnologiei continuă.
Fiind o verigă cheie în sistemul de stocare a energiei, sistemul de control al temperaturii joacă un rol vital în siguranța, eficiența și durata de viață a stocării energiei. În special odată cu creșterea cererii pentru aplicații precum stocarea pe termen lung a energiei și stocarea energiei la un nivel ridicat, indicatorii de performanță generali pentru componentele de control al temperaturii au fost ridicați.
De la prima generație de răcire cu aer, până la răcirea cu lichid pe placă rece curentă, până la răcirea cu lichid prin imersie, care primește o atenție larg răspândită, tehnologia de control al temperaturii a fost pe mai multe direcții în ultimii ani pentru a optimiza continuu probleme precum susceptibilitatea bateriei la căldura și distribuția neuniformă a temperaturii.
La începutul lunii, a venit o altă veste mare: Institutul CRRC Zhuzhou, împreună cu 14 companii din lanțuri industriale, inclusiv Invic, Hisense Network Energy, Tongfei Co., Ltd. și Midea, au lansat un sistem de 6,9 MWh orientat spre viitor, în care legătura de control al temperaturii a folosit pentru prima dată o unitate de răcire directă cu stocare a energiei de 12 kW. Imediat ce această știre a apărut, a atras atenția industriei.
Tehnologia de răcire directă, care a fost utilizată inițial în domeniul vehiculelor cu energie nouă, a intrat în industria de stocare a energiei cu fanfară. Există voci de sprijin înalt, precum și voci de obiecție.
Răcirea directă vizează controlul temperaturii de stocare a energiei 3.0?
În ultimii doi ani, capacitatea globală instalată de energie regenerabilă a crescut rapid. Conform raportului anual de piață „Energie regenerabilă 2023” publicat de Agenția Internațională pentru Energie, în 2023, capacitatea globală instalată de energie regenerabilă va crește cu 50% față de 2022, iar rata de creștere a capacității instalate a depășit-o pe cea din trecut. 30 de ani. În acest context, dezvoltarea industriei de stocare a energiei a inaugurat un spațiu de piață din ce în ce mai larg.
În același timp, companiile chineze de stocare a energiei sunt prinse într-un vârtej de circulație internă. Pentru a ieși, tehnologia este cea mai importantă competitivitate, în timp ce siguranța ridicată, costul scăzut și eficiența ridicată sunt cele mai importante praguri pentru modernizarea tehnologiei de stocare a energiei.
În special, odată cu tendința celulelor bateriei la scară mare și creșterea densității de putere integrată a sistemelor de stocare a energiei, eficiența bateriei și riscul de evadare termică au devenit punctul central al industriei. Printre acestea, sistemul de control al temperaturii joacă un rol important.
Privind îndeaproape progresul tehnologiei de control al temperaturii de stocare a energiei, sistemul de răcire cu aer de prima generație a fost simplu, cu costuri reduse de producție și ușor de instalat; a doua generație de răcire cu plăci reci a început să folosească lichid ca mediu de schimb de căldură, cu capacitate mare de transport a căldurii și eficiență ridicată a schimbului de căldură; și răcirea cu lichid prin imersie, care este încă în stadiile incipiente de dezvoltare, are avantajele de a preveni în mod eficient evadarea termică și uniformitatea extremă a temperaturii, dar este prinsă de problema costului ridicat și nu a fost încă rezolvată.
Într-un moment în care industria se dezvoltă rapid și tehnologia se repetă rapid, răcirea directă sa încheiat brusc într-un profil înalt. Se raportează că unitatea de răcire directă de stocare a energiei de 12 kW menționată mai sus adoptă tehnologia de răcire directă cu agent frigorific, care reduce pierderile prin schimbul de căldură, face sistemul mai eficient energetic și reduce costurile; in acelasi timp, adopta un design care nu necesita circulatia apei, iar riscul de scurgere este "zero". Unitatea este de dimensiuni mai mici și are un zgomot mai mic și poate oferi o capacitate de răcire mai mare într-un spațiu limitat, ceea ce este în conformitate cu tendința de dezvoltare de creștere a densității energetice a sistemelor de stocare a energiei și scăderea spațiului disponibil.
Unele companii din lanțul de aprovizionare au spus că tehnologia de control direct al temperaturii de răcire va oferi mai multe opțiuni și direcții pentru dezvoltarea industriei de stocare a energiei și este de așteptat să devină principala tendință de dezvoltare în domeniul managementului termic al stocării de energie în viitor.
Unele companii au declarat clar că, deoarece căldura generată de celulele bateriei nu este suficient de concentrată și căldura generată pe unitate de suprafață nu este foarte mare, nu este nevoie de tehnologie de refrigerare cu transfer de căldură de mare intensitate, cum ar fi răcirea directă pentru a rezolva problema. .
Ce este mai exact răcirea directă? Potrivit informațiilor publice, răcirea directă este un design minimalist de răcire care nu necesită circulația apei, permițând agentului frigorific să răcească direct celula bateriei prin placa rece cu fluor și să elimine rapid căldura generată prin schimbul de căldură.
În prezent, cele mai comune tehnologii de control al temperaturii sunt în principal răcirea cu aer și răcirea cu lichid pe placă rece, iar răcirea cu lichid prin imersie este încă în stadiile incipiente de dezvoltare. Printre cele patru tehnologii de control al temperaturii prezentate în tabelul de mai sus, cu excepția răcirii cu aer, care utilizează aer ca mediu de răcire, răcirea cu lichid pe placă rece, răcirea cu lichid prin imersie și răcirea directă folosesc toate lichide.
Dintre cele trei tehnologii de răcire cu lichid, numai răcirea prin imersie utilizează contact direct prin scufundarea celulelor bateriei direct în lichidul de imersie, fără nicio legătură de transfer de căldură între ele. Răcirea cu lichid pe placă rece și răcirea directă folosesc ambele contact indirect.
Din punct de vedere structural, răcirea directă și răcirea cu lichid pe placă rece sunt destul de asemănătoare. Specialiștii din industrie au spus că tehnologia tradițională de răcire cu lichid pe placă rece disipează căldura în partea de jos a bateriei prin introducerea de apă rece în placa de răcire cu lichid, în timp ce răcirea directă înlocuiește apa din răcirea lichidă a plăcii rece cu un agent frigorific, care este apoi folosit pentru a răciți celula bateriei printr-o placă rece cu fluor.
Cu toate acestea, deși formele sunt similare, principiile schimbului de căldură ale acestor două tehnologii nu sunt exact aceleași.
În răcirea directă, pe de o parte, se utilizează schimbul de căldură prin diferența de temperatură. Deoarece temperatura agentului frigorific este relativ scăzută și agentul frigorific în sine are o capacitate termică specifică mult mai mare decât cea a apei, se poate obține o eficiență mai mare a schimbului de căldură. Pe de altă parte, răcirea directă utilizează, de asemenea, principiul absorbției căldurii prin evaporare, absorbind căldura din jur prin transformarea agentului frigorific din lichid în gaz.
În acest sens, unii dintre cei din industrie au explicat că „cuplarea ridicată a sistemului de răcire a bateriei cu sistemul de aer condiționat echivalează cu introducerea evaporatorului în sistemul de aer condiționat direct în acumulatorul”.
Se poate observa că cantitatea de căldură care poate fi îndepărtată prin răcirea directă în această metodă duală de schimb de căldură este mult mai mare decât cea a răcirii cu lichid pe plăci reci, care se bazează pur și simplu pe schimbul de căldură cu diferența de temperatură. Capacitatea excelentă de schimb de căldură și eficiența generală a mașinii fac ca răcirea directă să pară să aibă un spațiu considerabil pe piață în domeniul stocării energiei.
De fapt, ideea aplicării tehnologiei de control direct al temperaturii de răcire în domeniul stocării energiei a fost propusă de mult timp, dar produsele și aplicațiile conexe sunt relativ rare, chiar și în noile aplicații de cercetare. Motivul este că tehnologia de răcire directă are încă multe probleme care nu au fost depășite.
În promovarea produselor de control direct al temperaturii de răcire, siguranța este adesea plasată într-o poziție foarte proeminentă. Se raportează că, odată ce apare o scurgere, agentul frigorific se va evapora automat în gaz, ceea ce face ca riscul de scurgere să fie zero și poate evita în mod eficient scurtcircuitele electrice și evaporarea termică cauzată de scurgerea mediului de răcire convențional.
Este de remarcat faptul că sistemul de răcire directă se confruntă cu o intensitate mai mare a presiunii. Pe de o parte, presiunea fluorului este mult mai mare decât cea a apei. Presiunea apei este de doar câteva kilograme, dar presiunea fluorului este cu zeci de kilograme mai mare decât atât; pe de altă parte, presiunea de evaporare a agentului frigorific atinge în general 3-4 atmosfere, în timp ce presiunea de lucru a plăcii de răcire cu lichid este în general în 1,3 atmosfere.
Prin urmare, răcirea directă va crește foarte mult cerințele de rezistență la presiunea plăcii reci, îmbinărilor și conductelor. De exemplu, țevile convenționale din nailon nu pot rezista deloc la o asemenea presiune. Nivelul de rezistență la presiune al plăcii de răcire directă trebuie să fie de cel puțin 4 ori presiunea de evaporare.
În plus, răcirea directă are cerințe mult mai mari pentru etanșarea plăcii rece decât răcirea tradițională cu lichid.
Toți acești factori vor face foarte dificil pentru companiile din lanțul de aprovizionare să-și repete tehnologia, iar costul pieselor va crește, de asemenea, în consecință. În ceea ce privește controlul sistemului, răcirea directă este, de asemenea, mai complicată, deoarece este necesar să se ia în considerare distribuția fluxului între diferite PACK-uri, controlul temperaturii de evaporare și proiectarea canalului de curgere a plăcii reci etc.
Luând ca exemplu proiectarea direcției de curgere a agentului frigorific în placa de răcire directă, acumulatorul nu trebuie doar să se asigure că celulele bateriei funcționează la o temperatură rezonabilă, ci și să controleze diferența de temperatură dintre diferite module. În general, diferența de temperatură a celulelor bateriei nu trebuie să fie mai mare de 5 grade. Prin urmare, este deosebit de important să se asigure temperatura uniformă a plăcii reci a bateriei în sine. Prin urmare, optimizarea direcției de curgere a agentului frigorific în placa de răcire directă și îmbunătățirea uniformității temperaturii bateriei de stocare a energiei sunt dificultățile pe care trebuie să le depășească sistemul de răcire directă.
Se poate observa că există încă multe probleme pentru ca tehnologia de răcire directă să fie aplicată cu adevărat în domeniul stocării energiei și va dura mult timp pentru a realiza aplicarea pe scară largă.