Vtipne povedané, v oblasti regulácie teploty akumulácie energie bolo prvou generáciou chladenie vzduchom, druhou generáciou a v súčasnosti dominujúcou kvapalinové chladenie studenou doskou a ponorné kvapalinové chladenie sa stále usilovalo stať sa treťou generáciou. Zrazu sa objavilo priame chladenie a vo veľkom vstúpilo na trh a súťažilo o pozíciu nástupcu tretej generácie.
Čínsky priemysel skladovania energie vstúpil do štádia rýchleho rozvoja a neustále technologické inovácie a synchronizácia viacerých technologických ciest sú jedným z dôležitých prejavov tohto obdobia.
Najmä s tým, ako sa články na ukladanie energie vyvíjajú smerom k väčšej kapacite, systémová integrácia sa vyvíja smerom k väčšiemu rozsahu a vyššej hustote energie a aplikačné scenáre sa stávajú zložitejšími a rôznorodejšími, pričom všetky kladú vyššie požiadavky na životnosť, bezpečnosť, náklady a ďalšie faktory. systémy skladovania energie. Od systémovej integrácie po základné komponenty vrátane článkov, 3S, regulácie teploty a požiarnej ochrany pokračuje iterácia technológie.
Ako kľúčový článok v systéme skladovania energie hrá systém regulácie teploty zásadnú úlohu v bezpečnosti, účinnosti a životnosti skladovania energie. Najmä so zvyšujúcim sa dopytom po aplikáciách, ako je dlhodobé skladovanie energie a vysokorýchlostné skladovanie energie, sa celkové ukazovatele výkonu pre komponenty na reguláciu teploty zvýšili.
Od prvej generácie vzduchového chladenia, cez súčasné bežné chladenie chladiacimi doskami až po ponorné kvapalinové chladenie, ktorému sa venuje široká pozornosť, technológia regulácie teploty bola v posledných rokoch prepracovaná, aby neustále optimalizovala problémy, ako je náchylnosť batérie k teplo a nerovnomerné rozloženie teploty.
Začiatkom mesiaca prišla ďalšia veľká správa: Inštitút CRRC Zhuzhou spolu so 14 spoločnosťami priemyselného reťazca vrátane spoločností Invic, Hisense Network Energy, Tongfei Co., Ltd. a Midea uviedli na budúcnosť orientovaný 6,9 MWh systém, v ktorom prepojenie na reguláciu teploty po prvýkrát použilo 12kW akumulačnú jednotku priameho chladenia. Hneď ako sa táto správa objavila, upútala pozornosť priemyslu.
Technológia priameho chladenia, ktorá sa pôvodne používala v oblasti nových energetických vozidiel, vstúpila do priemyslu skladovania energie s veľkou pompou. Ozývajú sa hlasy vysokoprofilovej podpory, ako aj hlasy námietok.
Priame chladenie sa zameriava na reguláciu teploty skladovania energie 3.0?
Za posledné dva roky globálna inštalovaná kapacita obnoviteľnej energie prudko vzrástla. Podľa výročnej správy o trhu „Obnoviteľná energia 2023“, ktorú vydala Medzinárodná agentúra pre energiu, sa v roku 2023 celosvetová inštalovaná kapacita obnoviteľnej energie v porovnaní s rokom 2022 zvýši o 50 % a miera rastu inštalovanej kapacity prevýšila tempo v minulosti. 30 rokov. Na tomto pozadí rozvoj odvetvia skladovania energie ohlásil čoraz širší trhový priestor.
Čínske spoločnosti na skladovanie energie sú zároveň chytené vo víre vnútorného obehu. Aby sme prelomili, technológia je najdôležitejšou konkurencieschopnosťou, zatiaľ čo vysoká bezpečnosť, nízke náklady a vysoká účinnosť sú najdôležitejšie prahové hodnoty pre modernizáciu technológie skladovania energie.
Najmä s trendom veľkých batériových článkov a zvyšujúcou sa hustotou integrovaného výkonu systémov na ukladanie energie sa účinnosť batérie a riziko tepelného úniku stali stredobodom záujmu tohto odvetvia. Medzi nimi hrá dôležitú úlohu systém regulácie teploty.
Pri bližšom pohľade na pokrok technológie riadenia teploty akumulácie energie bol systém chladenia vzduchom prvej generácie jednoduchý, s nízkymi výrobnými nákladmi a ľahko sa inštaluje; kvapalinové chladenie studenej dosky druhej generácie začalo používať kvapalinu ako médium na výmenu tepla s veľkou kapacitou prenosu tepla a vysokou účinnosťou výmeny tepla; a ponorné chladenie kvapalinou, ktoré je stále v ranom štádiu vývoja, má výhody v tom, že účinne zabraňuje úniku tepla a extrémnej teplotnej rovnomernosti, ale je zachytené problémom vysokých nákladov a ešte nie je vyriešené.
V čase, keď sa priemysel rýchlo rozvíja a technológie sa rýchlo opakujú, priame chladenie náhle skončilo na vysokej úrovni. Uvádza sa, že vyššie uvedená 12kW jednotka priameho chladenia na uskladnenie energie využíva technológiu priameho chladenia chladiva, ktorá znižuje straty pri výmene tepla, zvyšuje energetickú účinnosť systému a znižuje náklady; zároveň prijíma dizajn, ktorý nevyžaduje cirkuláciu vody a riziko úniku je "nulové". Jednotka je menších rozmerov a má nižšiu hlučnosť a dokáže poskytnúť väčší chladiaci výkon v obmedzenom priestore, čo je v súlade s vývojovým trendom zvyšovania energetickej hustoty systémov skladovania energie a zmenšovania dostupného priestoru.
Niektoré spoločnosti dodávateľského reťazca uviedli, že technológia priameho riadenia teploty chladenia poskytne viac možností a smerov pre rozvoj odvetvia skladovania energie a očakáva sa, že sa v budúcnosti stane hlavným vývojovým trendom v oblasti tepelného manažmentu skladovania energie.
Niektoré spoločnosti otvorene uviedli, že pretože teplo generované batériovými článkami nie je dostatočne koncentrované a teplo generované na jednotku plochy nie je príliš veľké, nie je na vyriešenie problému potrebná technológia chladenia s vysokou intenzitou prenosu tepla, ako je priame chladenie. .
Čo je to vlastne priame chladenie? Podľa verejných informácií je priame chladenie minimalistický dizajn chladenia, ktorý nevyžaduje cirkuláciu vody, čo umožňuje chladivu priamo chladiť batériový článok cez fluórovú studenú platňu a rýchlo odvádzať vytvorené teplo výmenou tepla.
V súčasnosti sú bežnejšími technológiami regulácie teploty hlavne chladenie vzduchom a chladenie kvapalinou so studenou doskou a chladenie ponornou kvapalinou je stále v ranom štádiu vývoja. Spomedzi štyroch technológií regulácie teploty uvedených v tabuľke vyššie, okrem vzduchového chladenia, ktoré využíva vzduch ako chladiaceho média, chladenia kvapalinou so studenou doskou, chladenia ponornou kvapalinou a priameho chladenia, všetky používajú kvapalinu.
Spomedzi troch technológií chladenia kvapalinou iba ponorné chladenie využíva priamy kontakt ponorením článkov batérie priamo do ponornej kvapaliny bez akéhokoľvek prepojenia na prenos tepla medzi nimi. Chladenie kvapalinou a priame chladenie využívajú nepriamy kontakt.
Zo štrukturálneho hľadiska sú priame chladenie a chladenie kvapalinou studenej dosky dosť podobné. Odborníci z odvetvia uviedli, že tradičná technológia chladenia kvapalinou chladiacej dosky odvádza teplo do spodnej časti batérie zavádzaním studenej vody do dosky chladiacej kvapaliny, zatiaľ čo priame chladenie nahrádza vodu v chladiacej doske kvapalinovým chladením chladivom, ktoré sa potom používa na ochlaďte článok batérie cez fluórovú studenú platňu.
Avšak aj keď sú formy podobné, princípy výmeny tepla týchto dvoch technológií nie sú úplne rovnaké.
Pri priamom chladení sa na jednej strane využíva teplotná rozdielová výmena tepla. Pretože teplota chladiva je relatívne nízka a samotné chladivo má špecifickú tepelnú kapacitu oveľa väčšiu ako voda, možno dosiahnuť vyššiu účinnosť výmeny tepla. Na druhej strane, priame chladenie využíva aj princíp absorpcie tepla z odparovania, pričom absorbuje okolité teplo premenou chladiva z kvapaliny na plyn.
V tejto súvislosti niektorí odborníci z odvetvia vysvetlili, že „vysoká väzba chladiaceho systému batérie s klimatizačným systémom je ekvivalentná umiestneniu výparníka v klimatizačnom systéme priamo do súpravy batérií“.
Je možné vidieť, že množstvo tepla, ktoré možno odstrániť priamym chladením pri tejto metóde dvojitej výmeny tepla, je oveľa väčšie ako pri chladení kvapalinou so studenou doskou, ktoré sa jednoducho spolieha na tepelnú výmenu rozdielu teplôt. Vďaka vynikajúcej kapacite výmeny tepla a celkovej účinnosti stroja sa zdá, že priame chladenie má značný trhový priestor v oblasti skladovania energie.
V skutočnosti bola myšlienka aplikácie technológie riadenia teploty priameho chladenia v oblasti skladovania energie navrhovaná už dlho, ale súvisiace produkty a aplikácie sú relatívne zriedkavé, dokonca aj v nových výskumných aplikáciách. Dôvodom je, že technológia priameho chladenia má stále veľa problémov, ktoré sa nepodarilo prelomiť.
Pri propagácii produktov s priamou reguláciou teploty chladenia sa bezpečnosť často kladie na veľmi popredné miesto. Uvádza sa, že akonáhle dôjde k úniku, chladivo sa automaticky vyparí na plyn, čím sa zníži riziko úniku a môže sa účinne vyhnúť elektrickým skratom a tepelným únikom spôsobeným únikom konvenčných chladiacich médií.
Stojí za zmienku, že systém priameho chladenia čelí väčšej intenzite tlaku. Na jednej strane je tlak fluóru oveľa väčší ako tlak vody. Tlak vody je len niekoľko kilogramov, ale tlak fluóru je o desiatky kilogramov vyšší; na druhej strane tlak vyparovania chladiva vo všeobecnosti dosahuje 3-4 atmosfér, zatiaľ čo pracovný tlak kvapalinovej chladiacej dosky je vo všeobecnosti do 1,3 atmosféry.
Priame chladenie preto výrazne zvýši požiadavky na pevnosť studenej dosky, spojov a potrubí. Napríklad bežné nylonové rúry vôbec nevydržia takýto tlak. Úroveň tlakovej odolnosti dosky priameho chladenia musí byť aspoň 4-násobok tlaku vyparovania.
Okrem toho má priame chladenie oveľa vyššie požiadavky na utesnenie chladiacej platne ako tradičné chladenie kvapalinou.
Všetky tieto faktory značne sťažia spoločnostiam v dodávateľskom reťazci iteráciu ich technológie a zodpovedajúcim spôsobom sa zvýšia aj náklady na diely. Z hľadiska systémového riadenia je priame chladenie tiež komplikovanejšie, pretože je potrebné zvážiť rozdelenie prietoku medzi rôzne PACKy, riadenie teploty vyparovania a návrh prietokového kanála studenej dosky atď.
Ak vezmeme ako príklad návrh smeru prúdenia chladiva v platni s priamym chladením, batériový blok musí nielen zabezpečiť, aby články batérie pracovali pri primeranej teplote, ale aj kontrolovať teplotný rozdiel medzi rôznymi modulmi. Vo všeobecnosti sa vyžaduje, aby teplotný rozdiel článkov batérie nebol väčší ako 5 stupňov. Preto je obzvlášť dôležité zabezpečiť rovnomernú teplotu samotnej studenej dosky batérie. Preto optimalizácia smeru toku chladiva v platni priameho chladenia a zlepšenie rovnomernosti teploty akumulátora energie sú ťažkosti, ktoré musí systém priameho chladenia prekonať.
Je zrejmé, že stále existuje veľa problémov, aby sa technológia priameho chladenia skutočne uplatnila v oblasti skladovania energie, a dosiahnutie rozsiahlej aplikácie bude trvať dlho.