Žertovně řečeno, v oblasti regulace teploty akumulace energie bylo první generací chlazení vzduchem, druhou generací a v současnosti dominovalo kapalinové chlazení studenými deskami a o třetí generaci stále usilovalo imerzní kapalinové chlazení. Najednou se objevilo přímé chlazení a zvučně vstoupilo na trh a soutěžilo o pozici nástupce třetí generace.
Čínský průmysl skladování energie vstoupil do fáze rychlého rozvoje a neustálé technologické inovace a synchronizace více technologických cest jsou jedním z důležitých projevů tohoto období.
Zejména s tím, jak se články pro ukládání energie vyvíjejí směrem k větší kapacitě, se systémová integrace vyvíjí směrem k většímu měřítku a vyšší hustotě energie a aplikační scénáře se stávají složitějšími a rozmanitějšími, z nichž všechny kladou vyšší požadavky na životnost, bezpečnost, náklady a další faktory. systémy skladování energie. Od systémové integrace po základní komponenty včetně článků, 3S, řízení teploty a požární ochrany pokračuje iterace technologie.
Jako klíčový článek v systému skladování energie hraje systém řízení teploty zásadní roli v bezpečnosti, účinnosti a životnosti skladování energie. Zejména s rostoucí poptávkou po aplikacích, jako je dlouhodobé skladování energie a vysokorychlostní skladování energie, se zvýšily celkové ukazatele výkonu pro komponenty pro řízení teploty.
Od první generace vzduchového chlazení, přes současné běžné kapalinové chlazení studenými deskami až po imerzní kapalinové chlazení, kterému je věnována široká pozornost, byla technologie řízení teploty v posledních letech propracována mnoha způsoby, aby neustále optimalizovala problémy, jako je náchylnost baterie k teplo a nerovnoměrné rozložení teplot.
Začátkem měsíce přišla další velká zpráva: CRRC Zhuzhou Institute společně se 14 společnostmi průmyslového řetězce, včetně Invic, Hisense Network Energy, Tongfei Co., Ltd., a Midea, vydaly na budoucnost orientovaný 6,9 MWh systém, ve kterém V článku pro regulaci teploty byla poprvé použita 12kW akumulační jednotka s přímým chlazením. Jakmile tato zpráva vyšla, přitáhla pozornost průmyslu.
Technologie přímého chlazení, která byla původně používána v oblasti nových energetických vozidel, vstoupila s velkou slávou do odvětví skladování energie. Ozývají se jak hlasy vysoce postavené podpory, tak i hlasy námitek.
Přímé chlazení se zaměřuje na řízení teploty akumulace energie 3.0?
V posledních dvou letech celosvětově instalovaná kapacita obnovitelné energie rychle vzrostla. Podle výroční zprávy o trhu „Renewable Energy 2023“ vydané Mezinárodní energetickou agenturou vzroste v roce 2023 celosvětová instalovaná kapacita obnovitelné energie o 50 % ve srovnání s rokem 2022 a tempo růstu instalované kapacity překonalo tempo v minulosti. 30 let. Na tomto pozadí rozvoj odvětví skladování energie zahájil stále širší tržní prostor.
Čínské společnosti pro skladování energie jsou zároveň chyceny ve víru vnitřního oběhu. Abychom prolomili, technologie je nejdůležitější konkurenceschopností, zatímco vysoká bezpečnost, nízké náklady a vysoká účinnost jsou nejdůležitějšími prahy pro modernizaci technologie skladování energie.
Zejména s trendem velkých bateriových článků a zvyšující se hustotou integrovaného výkonu systémů pro ukládání energie se účinnost baterií a riziko tepelného úniku staly středem zájmu tohoto odvětví. Mezi nimi hraje důležitou roli systém regulace teploty.
Při bližším pohledu na pokrok technologie řízení teploty akumulace energie byl vzduchový chladicí systém první generace jednoduchý, měl nízké výrobní náklady a snadno se instaloval; kapalinové chlazení druhé generace chladných desek začalo používat kapalinu jako teplosměnné médium s velkou tepelnou kapacitou a vysokou účinností výměny tepla; a imerzní kapalinové chlazení, které je stále ve svých raných fázích vývoje, má výhody v tom, že účinně brání úniku tepla a extrémní rovnoměrnosti teplot, ale je zadrženo problémem vysokých nákladů a dosud nebylo vyřešeno.
V době, kdy se průmysl rychle rozvíjí a technologie se rychle opakují, přímé chlazení náhle skončilo ve velkém. Uvádí se, že výše zmíněná 12kW jednotka přímého chlazení akumulující energii využívá technologii přímého chlazení chladivem, která snižuje ztráty výměnou tepla, činí systém energeticky účinnějším a snižuje náklady; zároveň přijímá konstrukci, která nevyžaduje cirkulaci vody a riziko úniku je „nulové“. Jednotka je menších rozměrů a má nižší hlučnost a může poskytnout větší chladicí výkon v omezeném prostoru, což je v souladu s vývojovým trendem zvyšování energetické hustoty systémů skladování energie a zmenšování dostupného prostoru.
Některé společnosti dodavatelského řetězce uvedly, že technologie řízení teploty přímého chlazení poskytne více možností a směrů pro rozvoj odvětví skladování energie a očekává se, že se v budoucnu stane hlavním vývojovým trendem v oblasti tepelného managementu akumulace energie.
Některé společnosti bez obalu uvedly, že protože teplo generované bateriovými články není dostatečně koncentrované a teplo generované na jednotku plochy není příliš velké, není k vyřešení tohoto problému potřeba technologie chlazení s vysokou intenzitou přenosu tepla, jako je přímé chlazení. .
Co je to vlastně přímé chlazení? Podle veřejných informací je přímé chlazení minimalistickým designem chlazení, které nevyžaduje cirkulaci vody, což umožňuje chladivu přímo chladit článek baterie přes fluorovou studenou desku a rychle odvádět vytvořené teplo výměnou tepla.
V současné době jsou běžnějšími technologiemi regulace teploty především chlazení vzduchem a chlazení chladicími deskami a kapalinové chlazení ponorem je stále v raných fázích vývoje. Mezi čtyřmi technologiemi řízení teploty uvedenými ve výše uvedené tabulce, s výjimkou chlazení vzduchem, které využívá vzduch jako chladicí médium, chlazení kapalinou se studenou deskou, chlazení ponornou kapalinou a přímé chlazení všechny používají kapalinu.
Ze tří technologií chlazení kapalinou využívá pouze imerzní chlazení přímý kontakt ponořením článků baterie přímo do imerzní kapaliny, aniž by mezi nimi došlo k přenosu tepla. Chladicí kapalinové chlazení a přímé chlazení využívají nepřímý kontakt.
Z konstrukčního hlediska jsou přímé chlazení a chlazení chladnými deskami dosti podobné. Zasvěcenci z oboru uvedli, že tradiční technologie chlazení chladicími deskami odvádí teplo do spodní části baterie zaváděním studené vody do chladicí desky, zatímco přímé chlazení nahrazuje vodu v chladicí desce chladicí kapalinou chladivem, které se pak používá k ochlaďte článek baterie přes fluorovou studenou desku.
Ačkoli jsou formy podobné, principy výměny tepla u těchto dvou technologií nejsou úplně stejné.
Při přímém chlazení se na jedné straně využívá teplotní rozdílová výměna tepla. Protože teplota chladiva je relativně nízká a chladivo samotné má měrnou tepelnou kapacitu mnohem větší než voda, lze dosáhnout vyšší účinnosti výměny tepla. Na druhé straně přímé chlazení také využívá principu absorpce tepla odpařováním, kdy pohlcuje okolní teplo přeměnou chladiva z kapaliny na plyn.
V tomto ohledu někteří zasvěcenci z oboru vysvětlili, že "vysoká vazba chladicího systému baterie s klimatizačním systémem je ekvivalentní umístění výparníku v klimatizačním systému přímo do sady baterií."
Je vidět, že množství tepla, které může být odstraněno přímým chlazením při této metodě duální výměny tepla, je mnohem větší než u chladného deskového kapalinového chlazení, které jednoduše spoléhá na tepelnou výměnu rozdílu teplot. Díky vynikající kapacitě výměny tepla a celkové účinnosti stroje se zdá, že přímé chlazení má značný tržní prostor v oblasti skladování energie.
Ve skutečnosti byla myšlenka použití technologie řízení teploty přímého chlazení v oblasti skladování energie navrhována již dlouhou dobu, ale související produkty a aplikace jsou relativně vzácné, a to i v nových výzkumných aplikacích. Důvodem je, že technologie přímého chlazení má stále mnoho problémů, které se nepodařilo prolomit.
Při propagaci produktů s přímou regulací teploty chlazení je bezpečnost často kladena na velmi významné místo. Uvádí se, že jakmile dojde k úniku, chladivo se automaticky odpaří na plyn, takže riziko úniku je nulové a může účinně zabránit elektrickým zkratům a tepelnému úniku způsobenému únikem konvenčního chladicího média.
Za zmínku stojí, že systém přímého chlazení čelí větší intenzitě tlaku. Na jedné straně je tlak fluoru mnohem větší než tlak vody. Tlak vody je jen několik kilogramů, ale tlak fluoru je o desítky kilogramů vyšší; na druhé straně tlak vypařování chladiva obecně dosahuje 3-4 atmosfér, zatímco pracovní tlak kapalinové chladicí desky je obecně do 1,3 atmosféry.
Přímé chlazení proto značně zvýší požadavky na pevnost studené desky, spojů a potrubí. Například běžné nylonové trubky takový tlak vůbec nevydrží. Úroveň tlakové odolnosti desky přímého chlazení musí být alespoň 4násobek tlaku odpařování.
Kromě toho má přímé chlazení mnohem vyšší požadavky na utěsnění studené desky než tradiční kapalinové chlazení.
Všechny tyto faktory velmi znesnadní společnostem v dodavatelském řetězci iteraci jejich technologie a odpovídajícím způsobem vzrostou i náklady na díly. Z hlediska řízení systému je přímé chlazení také komplikovanější, protože je nutné vzít v úvahu rozdělení průtoku mezi různé PACKy, řízení teploty vypařování a návrh průtokového kanálu studené desky atd.
Vezmeme-li jako příklad návrh směru proudění chladiva v desce s přímým chlazením, musí bateriová sada nejen zajistit, aby bateriové články fungovaly při rozumné teplotě, ale také řídit teplotní rozdíl mezi různými moduly. Obecně se požaduje, aby teplotní rozdíl článků baterie nebyl větší než 5 stupňů. Proto je obzvláště důležité zajistit rovnoměrnou teplotu samotné studené desky baterie. Proto optimalizace směru proudění chladiva v desce přímého chlazení a zlepšení stejnoměrnosti teploty akumulátoru energie jsou obtíže, které musí systém přímého chlazení překonat.
Je vidět, že stále existuje mnoho problémů, aby se technologie přímého chlazení skutečně uplatnila v oblasti akumulace energie, a bude trvat dlouho, než se dosáhne aplikace ve velkém měřítku.