U šali rečeno, na području kontrole temperature skladištenja energije prva generacija bila je zračno hlađenje, druga generacija i trenutno dominantna bila je hladno pločasto hlađenje tekućinom, a imerzijsko hlađenje tekućinom tek je težilo postati treća generacija. Iznenada se pojavio Direct Cooling koji je na visokoprofilan način ušao na tržište, natječući se za mjesto nasljednika treće generacije.
Kineska industrija skladištenja energije ušla je u fazu brzog razvoja, a stalne tehnološke inovacije i sinkronizacija više tehnoloških pravaca jedna su od važnih manifestacija ovog razdoblja.
Konkretno, kako se ćelije za pohranu energije razvijaju prema većem kapacitetu, integracija sustava se razvija prema većem opsegu i većoj gustoći energije, a scenariji primjene postaju složeniji i raznolikiji, a svi oni postavljaju veće zahtjeve za životni vijek, sigurnost, cijenu i druge čimbenike sustavi za pohranu energije. Od integracije sustava do ključnih komponenti uključujući ćelije, 3S, kontrolu temperature i zaštitu od požara, ponavljanje tehnologije se nastavlja.
Kao ključna karika u sustavu za pohranu energije, sustav kontrole temperature igra ključnu ulogu u sigurnosti, učinkovitosti i životnom vijeku pohrane energije. Pogotovo s povećanjem potražnje za aplikacijama kao što su dugotrajna pohrana energije i pohrana energije visoke brzine, ukupni pokazatelji učinkovitosti za komponente kontrole temperature su podignuti.
Od prve generacije zračnog hlađenja, do trenutnog mainstream tekućeg hlađenja s hladnom pločom, do imerzionog tekućeg hlađenja koje privlači široku pozornost, tehnologija kontrole temperature posljednjih je godina višestruko usmjerena kako bi kontinuirano optimizirala probleme kao što je osjetljivost baterije na topline i neravnomjerne raspodjele temperature.
Početkom mjeseca stigla je još jedna velika vijest: Institut CRRC Zhuzhou, zajedno s 14 kompanija iz industrijskog lanca uključujući Invic, Hisense Network Energy, Tongfei Co., Ltd. i Midea, objavio je sustav od 6,9 MWh usmjeren na budućnost, u kojem veza za kontrolu temperature po prvi je put koristila jedinicu za izravno hlađenje za pohranu energije od 12kW. Čim je ova vijest izašla u javnost, privukla je pozornost industrije.
Tehnologija izravnog hlađenja, koja se izvorno koristila u području novih energetskih vozila, s velikom je pompom ušla u industriju skladištenja energije. Postoje glasovi visoke podrške, kao i glasovi prigovora.
Izravno hlađenje ima za cilj kontrolu temperature skladištenja energije 3.0?
U posljednje dvije godine, globalni instalirani kapacitet obnovljive energije naglo je porastao. Prema godišnjem tržišnom izvješću "Obnovljiva energija 2023" koje je objavila Međunarodna agencija za energiju, 2023. globalni instalirani kapacitet obnovljive energije povećat će se za 50% u usporedbi s 2022., a stopa rasta instaliranog kapaciteta premašila je onu iz prošlosti 30 godina. U tom kontekstu, razvoj industrije skladištenja energije otvorio je sve širi tržišni prostor.
U isto vrijeme, kineske tvrtke za skladištenje energije uhvaćene su u vrtlog interne cirkulacije. Da izađemo van, tehnologija je najvažnija konkurentnost, dok su visoka sigurnost, niska cijena i visoka učinkovitost najvažniji pragovi za nadogradnju tehnologije skladištenja energije.
Pogotovo s trendom baterijskih ćelija velikih razmjera i povećanjem integrirane gustoće snage sustava za pohranu energije, učinkovitost baterije i rizik od toplinskog bijega postali su fokus industrije. Među njima, sustav kontrole temperature igra važnu ulogu.
Promatrajući pomno napredak tehnologije kontrole temperature skladištenja energije, prva generacija sustava za hlađenje zraka bila je jednostavna, niskih troškova proizvodnje i laka za instalaciju; tekućinsko hlađenje s hladnom pločom druge generacije počelo je koristiti tekućinu kao medij za izmjenu topline, s velikim kapacitetom prijenosa topline i visokom učinkovitošću izmjene topline; i imerzijsko hlađenje tekućinom, koje je još uvijek u ranoj fazi razvoja, ima prednosti učinkovitog sprječavanja toplinskog odlaska i ekstremne jednolikosti temperature, ali je zarobljeno problemom visoke cijene i još nije riješeno.
U vrijeme kada se industrija ubrzano razvija i tehnologija ubrzano ponavlja, izravno hlađenje je odjednom dobilo veliki značaj. Prijavljeno je da gore spomenuta jedinica za izravno hlađenje za pohranu energije od 12 kW usvaja tehnologiju izravnog hlađenja rashladnim sredstvom, koja smanjuje gubitke izmjene topline, čini sustav energetski učinkovitijim i smanjuje troškove; u isto vrijeme, usvaja dizajn koji ne zahtijeva cirkulaciju vode, a rizik od curenja je "nula". Jedinica je manjih dimenzija i niže buke te može pružiti veći rashladni kapacitet u ograničenom prostoru, što je u skladu s trendom razvoja povećanja energetske gustoće sustava za pohranu energije i smanjenja raspoloživog prostora.
Neke tvrtke iz opskrbnog lanca izjavile su da će tehnologija izravne kontrole temperature hlađenja pružiti više opcija i smjerova za razvoj industrije skladištenja energije te se očekuje da će postati glavni razvojni trend u području toplinskog upravljanja skladištenjem energije u budućnosti.
Neke su tvrtke otvoreno izjavile da zbog toga što toplina koju generiraju baterije nije dovoljno koncentrirana i toplina koja se stvara po jedinici površine nije velika, nema potrebe za rashladnom tehnologijom prijenosa topline visokog intenziteta kao što je izravno hlađenje za rješavanje problema .
Što je zapravo izravno hlađenje? Prema javnim informacijama, izravno hlađenje je minimalistički dizajn hlađenja koji ne zahtijeva cirkulaciju vode, dopuštajući rashladnom sredstvu da izravno hladi baterijsku ćeliju kroz fluornu hladnu ploču i brzo uklanja generiranu toplinu kroz izmjenu topline.
Trenutačno su uobičajenije tehnologije kontrole temperature uglavnom hlađenje zrakom i hlađenje tekućinom hladnom pločom, a hlađenje tekućinom uranjanjem još je u ranim fazama razvoja. Među četiri tehnologije kontrole temperature prikazane u gornjoj tablici, osim zračnog hlađenja, koje koristi zrak kao rashladni medij, hlađenje tekućinom hladnom pločom, hlađenje tekućinom uranjanjem i izravno hlađenje, sve koriste tekućinu.
Među tri tehnologije hlađenja tekućinom, samo hlađenje uranjanjem koristi izravan kontakt uranjanjem baterijskih ćelija izravno u tekućinu za uranjanje bez veze za prijenos topline između. Hlađenje tekućinom s hladnom pločom i izravno hlađenje koriste neizravan kontakt.
Sa strukturalnog gledišta, izravno hlađenje i hlađenje tekućinom hladnom pločom prilično su slični. Insajderi iz industrije rekli su da tradicionalna tehnologija hlađenja tekućinom s hladnom pločom raspršuje toplinu na dno baterije uvođenjem hladne vode u ploču za tekuće hlađenje, dok izravno hlađenje zamjenjuje vodu u tekućem hlađenju s hladnom pločom rashladnim sredstvom, koje se zatim koristi za ohladite baterijsku ćeliju kroz fluoridnu hladnu ploču.
Međutim, iako su oblici slični, principi izmjene topline ove dvije tehnologije nisu posve isti.
Kod izravnog hlađenja, s jedne strane, koristi se izmjena topline temperaturne razlike. Budući da je temperatura rashladnog sredstva relativno niska, a samo rashladno sredstvo ima specifični toplinski kapacitet puno veći od vode, može se postići veća učinkovitost izmjene topline. S druge strane, izravno hlađenje također koristi princip apsorpcije topline isparavanjem, apsorbirajući okolnu toplinu pretvarajući rashladno sredstvo iz tekućeg u plinovito.
S tim u vezi, neki poznavatelji industrije objasnili su da je "visoka povezanost sustava za hlađenje baterije sa sustavom klimatizacije jednaka stavljanju isparivača u sustav klimatizacije izravno u bateriju."
Može se vidjeti da je količina topline koja se može ukloniti izravnim hlađenjem u ovoj metodi dvostruke izmjene topline daleko veća od one kod tekućeg hlađenja hladnom pločom koje se jednostavno oslanja na izmjenu topline temperaturne razlike. Izvrstan kapacitet izmjene topline i ukupna učinkovitost stroja čine da izravno hlađenje ima značajan tržišni prostor u području skladištenja energije.
Zapravo, ideja o primjeni tehnologije izravne kontrole temperature hlađenja na području pohrane energije predložena je dugo vremena, ali srodni proizvodi i primjene relativno su rijetki, čak iu novim istraživačkim primjenama. Razlog je taj što tehnologija izravnog hlađenja još uvijek ima mnogo problema koji nisu riješeni.
U promicanju proizvoda za izravnu kontrolu temperature hlađenja, sigurnost se često stavlja na vrlo istaknuto mjesto. Zabilježeno je da će, kada dođe do curenja, rashladno sredstvo automatski ispariti u plin, čineći rizik od curenja jednakim nuli, i može učinkovito izbjeći električne kratke spojeve i toplinski bijeg uzrokovan curenjem konvencionalnih rashladnih medija.
Vrijedno je napomenuti da se sustav izravnog hlađenja suočava s većim intenzitetom tlaka. S jedne strane, pritisak fluora mnogo je veći od pritiska vode. Tlak vode je samo nekoliko kilograma, ali pritisak fluora je desetke kilograma viši od toga; s druge strane, tlak isparavanja rashladnog sredstva općenito doseže 3-4 atmosfera, dok je radni tlak ploče za hlađenje tekućine općenito unutar 1,3 atmosfere.
Stoga će izravno hlađenje uvelike povećati zahtjeve za čvrstoćom pod pritiskom hladne ploče, spojeva i cjevovoda. Na primjer, konvencionalne najlonske cijevi uopće ne mogu izdržati takav pritisak. Razina otpora tlaka ploče za izravno hlađenje mora biti najmanje 4 puta veća od tlaka isparavanja.
Osim toga, izravno hlađenje ima puno veće zahtjeve za brtvljenje hladne ploče nego tradicionalno hlađenje tekućinom.
Svi ovi čimbenici otežat će tvrtkama u opskrbnom lancu ponavljanje svoje tehnologije, a troškovi dijelova također će se povećati u skladu s tim. Što se tiče kontrole sustava, izravno hlađenje je također kompliciranije jer je potrebno uzeti u obzir raspodjelu protoka između različitih PACK-ova, kontrolu temperature isparavanja i dizajn kanala protoka hladne ploče itd.
Uzimajući dizajn smjera protoka rashladnog sredstva u izravnoj rashladnoj ploči kao primjer, baterijski paket ne samo da mora osigurati rad baterijskih ćelija na razumnoj temperaturi, već i kontrolirati temperaturnu razliku između različitih modula. Općenito, temperaturna razlika baterijskih ćelija ne smije biti veća od 5 stupnjeva. Stoga je posebno važno osigurati ujednačenu temperaturu same hladne ploče baterije. Stoga su optimizacija smjera protoka rashladnog sredstva u izravnoj rashladnoj ploči i poboljšanje ujednačenosti temperature baterije za pohranu energije poteškoće koje sustav izravnog hlađenja treba prevladati.
Vidi se da još uvijek postoje mnogi problemi da bi se tehnologija izravnog hlađenja istinski primijenila u području pohranjivanja energije i trebat će dugo vremena da se postigne široka primjena.