V šali povedano, na področju nadzora temperature shranjevanja energije je bila prva generacija zračno hlajenje, druga generacija in trenutno prevladujoča tekočinsko hlajenje s hladno ploščo, potopno tekočinsko hlajenje pa je še vedno težilo k temu, da postane tretja generacija. Nenadoma se je pojavilo direktno hlajenje, ki je odmevno vstopilo na trg in se potegovalo za mesto naslednika tretje generacije.
Kitajska industrija shranjevanja energije je vstopila v fazo hitrega razvoja, nenehne tehnološke inovacije in sinhronizacija več tehnoloških poti pa so ena od pomembnih manifestacij tega obdobja.
Zlasti ko se celice za shranjevanje energije razvijajo v smeri večje zmogljivosti, se sistemska integracija razvija v smeri večjega obsega in višje gostote energije, scenariji uporabe pa postajajo bolj zapleteni in raznoliki, vsi pa postavljajo višje zahteve glede življenjske dobe, varnosti, stroškov in drugih dejavnikov sistemi za shranjevanje energije. Od sistemske integracije do osnovnih komponent, vključno s celicami, 3S, nadzorom temperature in požarno zaščito, se ponavljanje tehnologije nadaljuje.
Kot ključna povezava v sistemu shranjevanja energije ima sistem za nadzor temperature ključno vlogo pri varnosti, učinkovitosti in življenjski dobi shranjevanja energije. Zlasti z naraščajočim povpraševanjem po aplikacijah, kot sta dolgoročno shranjevanje energije in visoko hitrost shranjevanja energije, so se skupni kazalniki učinkovitosti komponent za nadzor temperature dvignili.
Od prve generacije zračnega hlajenja, do trenutnega običajnega tekočega hlajenja s hladno ploščo, do potopnega tekočinskega hlajenja, ki je deležno široke pozornosti, je bila tehnologija nadzora temperature v zadnjih letih večplastna za stalno optimizacijo težav, kot je dovzetnost baterije za toplota in neenakomerna porazdelitev temperature.
V začetku meseca je prišla še ena velika novica: inštitut CRRC Zhuzhou je skupaj s 14 podjetji iz industrijske verige, vključno z Invic, Hisense Network Energy, Tongfei Co., Ltd. in Midea, izdal v prihodnost usmerjen sistem 6,9 MWh, v katerem povezava za nadzor temperature je prvič uporabila enoto za neposredno hlajenje z močjo 12 kW za shranjevanje energije. Takoj ko je ta novica prišla v javnost, je pritegnila pozornost industrije.
Tehnologija neposrednega hlajenja, ki je bila prvotno uporabljena na področju novih energetskih vozil, je z velikim pompom vstopila v industrijo shranjevanja energije. Slišijo se glasovi odmevne podpore, pa tudi glasovi nasprotovanja.
Cilj neposrednega hlajenja je nadzor temperature shranjevanja energije 3.0?
V zadnjih dveh letih se je svetovna nameščena zmogljivost obnovljive energije hitro povečala. Po letnem tržnem poročilu "Obnovljiva energija 2023", ki ga je objavila Mednarodna agencija za energijo, se bo leta 2023 globalna nameščena zmogljivost obnovljive energije povečala za 50 % v primerjavi z letom 2022, stopnja rasti nameščene zmogljivosti pa je presegla tisto iz preteklosti. 30 let. Glede na to je razvoj industrije shranjevanja energije uvedel vse širši tržni prostor.
Hkrati so kitajska podjetja za shranjevanje energije ujeta v vrtinec notranjega kroženja. Če se izognemo, je tehnologija najpomembnejša konkurenčnost, medtem ko so visoka varnost, nizki stroški in visoka učinkovitost najpomembnejši pragovi za nadgradnjo tehnologije shranjevanja energije.
Zlasti zaradi trenda baterijskih celic velikega obsega in vse večje integrirane gostote moči sistemov za shranjevanje energije sta učinkovitost baterije in tveganje toplotnega pobega postala v središču industrije. Med njimi ima pomembno vlogo sistem za nadzor temperature.
Če natančno pogledamo napredek tehnologije za nadzor temperature shranjevanja energije, je bil sistem zračnega hlajenja prve generacije preprost, proizvodni stroški so bili nizki in enostaven za namestitev; tekoče hlajenje s hladno ploščo druge generacije je začelo uporabljati tekočino kot medij za izmenjavo toplote z veliko zmogljivostjo prenosa toplote in visoko učinkovitostjo izmenjave toplote; in potopno tekočinsko hlajenje, ki je še vedno v zgodnjih fazah razvoja, ima prednosti učinkovitega preprečevanja toplotnega uhajanja in ekstremne temperaturne enakomernosti, vendar je ujet v problem visokih stroškov in še ni rešen.
V času, ko se industrija hitro razvija in tehnologija hitro ponavlja, je neposredno hlajenje nenadoma postalo zelo pomembno. Poroča se, da zgoraj omenjena 12kW enota za neposredno shranjevanje energije uporablja tehnologijo neposrednega hlajenja s hladilnim sredstvom, ki zmanjšuje izgube pri izmenjavi toplote, naredi sistem energetsko učinkovitejši in zmanjša stroške; hkrati ima obliko, ki ne zahteva kroženja vode, tveganje puščanja pa je "nič". Enota je manjša in hrupnejša ter lahko zagotovi večjo hladilno moč v omejenem prostoru, kar je v skladu s trendom razvoja povečevanja energijske gostote hranilnikov energije in zmanjševanja razpoložljivega prostora.
Nekatera podjetja v dobavni verigi so povedala, da bo tehnologija neposrednega nadzora temperature hlajenja zagotovila več možnosti in usmeritev za razvoj industrije shranjevanja energije in naj bi v prihodnosti postala glavni razvojni trend na področju toplotnega upravljanja shranjevanja energije.
Nekatera podjetja so odkrito izjavila, da ker toplota, ki jo ustvarijo baterijske celice, ni dovolj koncentrirana in toplota, proizvedena na enoto površine, ni zelo velika, za rešitev problema ni potrebe po tehnologiji hlajenja z visoko intenzivnostjo prenosa toplote, kot je neposredno hlajenje. .
Kaj pravzaprav je direktno hlajenje? Glede na javne informacije je neposredno hlajenje minimalistična zasnova hlajenja, ki ne zahteva kroženja vode, kar omogoča, da hladilno sredstvo neposredno ohladi baterijsko celico skozi fluorovo hladno ploščo in hitro odstrani ustvarjeno toploto z izmenjavo toplote.
Trenutno sta pogostejši tehnologiji nadzora temperature predvsem zračno hlajenje in hlajenje s tekočino s hladno ploščo, hlajenje s potopno tekočino pa je še vedno v zgodnjih fazah razvoja. Med štirimi tehnologijami nadzora temperature, ki so prikazane v zgornji tabeli, razen zračnega hlajenja, ki uporablja zrak kot hladilni medij, hlajenje s tekočino s hladno ploščo, hlajenje s potopno tekočino in neposredno hlajenje uporabljajo tekočino.
Med tremi tehnologijami tekočinskega hlajenja samo potopno hlajenje uporablja neposreden stik s potopitvijo baterijskih celic neposredno v potopno tekočino brez vmesne povezave za prenos toplote. Tekočinsko hlajenje s hladno ploščo in neposredno hlajenje uporabljata posredni stik.
S konstrukcijskega vidika sta si neposredno hlajenje in tekočinsko hlajenje s hladno ploščo precej podobna. Poznavalci industrije so povedali, da tradicionalna tehnologija hladilne tekočine s hladno ploščo odvaja toploto na dno baterije z vnosom hladne vode v tekočinsko hladilno ploščo, medtem ko neposredno hlajenje zamenja vodo v tekočinskem hlajenju s hladno ploščo s hladilnim sredstvom, ki se nato uporabi za baterijsko celico ohladite skozi fluorovo hladno ploščo.
Čeprav sta si obliki podobni, principi izmenjave toplote teh dveh tehnologij niso popolnoma enaki.
Pri neposrednem hlajenju se na eni strani izkorišča izmenjava toplote temperaturne razlike. Ker je temperatura hladiva sorazmerno nizka in ima samo hladivo specifično toplotno kapaciteto veliko večjo kot voda, je mogoče doseči večjo učinkovitost izmenjave toplote. Po drugi strani pa neposredno hlajenje uporablja tudi princip absorpcije toplote izhlapevanja, pri čemer absorbira okoliško toploto s pretvorbo hladilnega sredstva iz tekočine v plin.
V zvezi s tem so nekateri poznavalci industrije pojasnili, da je "visoka povezanost hladilnega sistema akumulatorja s klimatskim sistemom enakovredna postavitvi uparjalnika v klimatski sistem neposredno v baterijski paket."
Vidimo lahko, da je količina toplote, ki jo je mogoče odstraniti z neposrednim hlajenjem pri tej dvojni metodi izmenjave toplote, veliko večja kot pri tekočem hlajenju s hladno ploščo, ki preprosto temelji na izmenjavi toplote temperaturne razlike. Zaradi odlične zmogljivosti izmenjave toplote in splošne učinkovitosti stroja se zdi, da ima neposredno hlajenje velik tržni prostor na področju shranjevanja energije.
Pravzaprav je bila zamisel o uporabi tehnologije neposrednega nadzora temperature hlajenja na področju shranjevanja energije predlagana že dolgo časa, vendar so povezani izdelki in aplikacije sorazmerno redki, tudi v novih raziskovalnih aplikacijah. Razlog je v tem, da ima tehnologija neposrednega hlajenja še vedno veliko težav, ki jih še nismo rešili.
Pri promociji izdelkov za nadzor temperature neposrednega hlajenja je varnost pogosto postavljena na zelo pomembno mesto. Poroča se, da ko pride do puščanja, bo hladilno sredstvo samodejno izhlapelo v plin, zaradi česar je tveganje za uhajanje nič, in se lahko učinkovito izogne električnim kratkim stikom in toplotnemu odmiku, ki ga povzroči uhajanje običajnih hladilnih medijev.
Omeniti velja, da se sistem neposrednega hlajenja sooča z večjo intenzivnostjo tlaka. Po eni strani je pritisk fluora veliko večji od tlaka vode. Tlak vode je le nekaj kilogramov, tlak fluora pa je več deset kilogramov višji od tega; po drugi strani tlak izhlapevanja hladilnega sredstva na splošno doseže 3-4 atmosfere, medtem ko je delovni tlak plošče za hlajenje tekočine na splošno znotraj 1,3 atmosfere.
Zato bo neposredno hlajenje močno povečalo zahteve glede nosilnosti hladne plošče, spojev in cevovodov. Na primer, običajne najlonske cevi sploh ne morejo vzdržati takšnega pritiska. Stopnja tlačnega upora plošče za neposredno hlajenje mora biti vsaj 4-kratnik tlaka izparevanja.
Poleg tega ima neposredno hlajenje veliko višje zahteve za tesnjenje hladne plošče kot tradicionalno hlajenje s tekočino.
Zaradi vseh teh dejavnikov bodo podjetja v dobavni verigi zelo težko ponavljala svojo tehnologijo, zato se bodo ustrezno povečali tudi stroški delov. Z vidika krmiljenja sistema je tudi neposredno hlajenje bolj zapleteno, ker je treba upoštevati porazdelitev pretoka med različnimi PACK-i, nadzor temperature izhlapevanja in zasnovo pretočnega kanala hladne plošče itd.
Če za primer vzamemo zasnovo smeri pretoka hladilnega sredstva v neposredni hladilni plošči, baterijski sklop ne sme le zagotavljati, da baterijske celice delujejo pri razumni temperaturi, temveč tudi nadzorovati temperaturno razliko med različnimi moduli. Na splošno temperaturna razlika baterijskih celic ne sme biti večja od 5 stopinj. Zato je še posebej pomembno zagotoviti enakomerno temperaturo same hladilne plošče baterije. Zato sta optimizacija smeri pretoka hladilnega sredstva v neposredni hladilni plošči in izboljšanje enakomernosti temperature baterije za shranjevanje energije težavi, ki ju mora sistem neposrednega hlajenja premagati.
Vidimo lahko, da je še vedno veliko težav za resnično uporabo tehnologije neposrednega hlajenja na področju shranjevanja energije in da bo trajalo veliko časa, da se doseže obsežna uporaba.