Μιλώντας χαριτολογώντας, στον τομέα του ελέγχου θερμοκρασίας αποθήκευσης ενέργειας, η πρώτη γενιά ήταν η ψύξη με αέρα, η δεύτερη γενιά και η κυρίαρχη αυτή τη στιγμή ήταν η ψύξη ψυχρής πλάκας με υγρή ψύξη και η υγρή ψύξη εμβάπτισης εξακολουθούσε να προσπαθεί να γίνει η τρίτη γενιά. Ξαφνικά, η άμεση ψύξη εμφανίστηκε και εισήλθε στην αγορά με έντονο τρόπο, ανταγωνιζόμενος για τη θέση του διαδόχου τρίτης γενιάς.
Η βιομηχανία αποθήκευσης ενέργειας της Κίνας έχει εισέλθει σε ένα στάδιο ταχείας ανάπτυξης και η συνεχής τεχνολογική καινοτομία και ο συγχρονισμός πολλαπλών τεχνολογικών διαδρομών είναι μία από τις σημαντικές εκδηλώσεις αυτής της περιόδου.
Ειδικότερα, καθώς οι κυψέλες αποθήκευσης ενέργειας εξελίσσονται προς μεγαλύτερη χωρητικότητα, η ολοκλήρωση του συστήματος εξελίσσεται προς μεγαλύτερη κλίμακα και υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα και τα σενάρια εφαρμογής γίνονται πιο περίπλοκα και ποικίλα, τα οποία προβάλλουν υψηλότερες απαιτήσεις για τη ζωή, την ασφάλεια, το κόστος και άλλους παράγοντες συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Από την ενσωμάτωση του συστήματος έως τα βασικά εξαρτήματα, συμπεριλαμβανομένων κυψελών, 3S, ελέγχου θερμοκρασίας και πυροπροστασίας, η επανάληψη τεχνολογίας συνεχίζεται.
Ως βασικός κρίκος στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, το σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας διαδραματίζει ζωτικό ρόλο στην ασφάλεια, την απόδοση και τη διάρκεια ζωής της αποθήκευσης ενέργειας. Ειδικά με την αυξανόμενη ζήτηση για εφαρμογές όπως η μακροπρόθεσμη αποθήκευση ενέργειας και η αποθήκευση ενέργειας υψηλής ταχύτητας, οι γενικοί δείκτες απόδοσης για εξαρτήματα ελέγχου θερμοκρασίας έχουν αυξηθεί.
Από την πρώτη γενιά αερόψυξης, μέχρι την τρέχουσα κύρια ροή ψυχρής ψύξης πλάκας με υγρή ψύξη, έως την ψύξη υγρού εμβάπτισης που τυγχάνει ευρείας προσοχής, η τεχνολογία ελέγχου θερμοκρασίας έχει πολλαπλασιαστεί τα τελευταία χρόνια για τη συνεχή βελτιστοποίηση ζητημάτων όπως η ευαισθησία της μπαταρίας σε θερμότητα και ανομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας.
Στις αρχές του μήνα, μια άλλη μεγάλη είδηση ήρθε: το CRRC Zhuzhou Institute, μαζί με 14 εταιρείες αλυσίδας βιομηχανίας, συμπεριλαμβανομένων των Invic, Hisense Network Energy, Tongfei Co., Ltd., και Midea, κυκλοφόρησε ένα σύστημα 6,9 MWh προσανατολισμένο στο μέλλον, στο οποίο ο σύνδεσμος ελέγχου θερμοκρασίας χρησιμοποίησε για πρώτη φορά μονάδα άμεσης ψύξης αποθήκευσης ενέργειας 12 kW. Μόλις βγήκε αυτή η είδηση, τράβηξε την προσοχή του κλάδου.
Η τεχνολογία άμεσης ψύξης, που αρχικά χρησιμοποιήθηκε στον τομέα των νέων ενεργειακών οχημάτων, έχει μπει με μεγάλη φανφάρα στη βιομηχανία αποθήκευσης ενέργειας. Υπάρχουν φωνές υποστήριξης υψηλού προφίλ, καθώς και φωνές αντιρρήσεων.
Η άμεση ψύξη στοχεύει στον έλεγχο της θερμοκρασίας αποθήκευσης ενέργειας 3.0;
Τα τελευταία δύο χρόνια, η παγκόσμια εγκατεστημένη ισχύς ανανεώσιμων πηγών ενέργειας έχει αυξηθεί ραγδαία. Σύμφωνα με την ετήσια έκθεση αγοράς «Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας 2023» που δημοσίευσε ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας, το 2023, η παγκόσμια εγκατεστημένη ισχύς ανανεώσιμων πηγών ενέργειας θα αυξηθεί κατά 50% σε σύγκριση με το 2022 και ο ρυθμός αύξησης της εγκατεστημένης ισχύος έχει ξεπεράσει αυτόν του παρελθόντος 30 χρόνια. Σε αυτό το πλαίσιο, η ανάπτυξη της βιομηχανίας αποθήκευσης ενέργειας έχει εισαγάγει έναν ολοένα και πιο ευρύ χώρο αγοράς.
Την ίδια ώρα, οι κινεζικές εταιρείες αποθήκευσης ενέργειας έχουν παγιδευτεί σε μια δίνη εσωτερικής κυκλοφορίας. Για να ξεσπάσει, η τεχνολογία είναι η πιο βασική ανταγωνιστικότητα, ενώ η υψηλή ασφάλεια, το χαμηλό κόστος και η υψηλή απόδοση είναι τα πιο σημαντικά όρια για την αναβάθμιση της τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας.
Ειδικά με την τάση των κυψελών μπαταρίας μεγάλης κλίμακας και την αύξηση της ενσωματωμένης πυκνότητας ισχύος των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, η απόδοση της μπαταρίας και ο κίνδυνος θερμικής διαρροής έχουν γίνει στο επίκεντρο της βιομηχανίας. Μεταξύ αυτών, σημαντικό ρόλο παίζει το σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας.
Εξετάζοντας προσεκτικά την πρόοδο της τεχνολογίας ελέγχου θερμοκρασίας αποθήκευσης ενέργειας, το σύστημα ψύξης αέρα πρώτης γενιάς ήταν απλό, χαμηλό σε κόστος κατασκευής και εύκολο στην εγκατάσταση. το υγρό ψύξης κρύας πλάκας δεύτερης γενιάς άρχισε να χρησιμοποιεί υγρό ως μέσο ανταλλαγής θερμότητας, με μεγάλη ικανότητα μεταφοράς θερμότητας και υψηλή απόδοση ανταλλαγής θερμότητας. και η υγρή ψύξη εμβάπτισης, η οποία βρίσκεται ακόμη στα αρχικά της στάδια ανάπτυξής της, έχει τα πλεονεκτήματα της αποτελεσματικής πρόληψης της θερμικής διαρροής και της ακραίας ομοιομορφίας θερμοκρασίας, αλλά παγιδεύεται από το πρόβλημα του υψηλού κόστους και δεν έχει ακόμη διευθετηθεί.
Σε μια εποχή που ο κλάδος αναπτύσσεται ραγδαία και η τεχνολογία επαναλαμβάνεται ραγδαία, η άμεση ψύξη ξαφνικά τελείωσε σε υψηλό προφίλ. Αναφέρεται ότι η προαναφερθείσα μονάδα άμεσης ψύξης αποθήκευσης ενέργειας 12 kW υιοθετεί τεχνολογία άμεσης ψύξης ψυκτικού μέσου, η οποία μειώνει τις απώλειες ανταλλαγής θερμότητας, καθιστά το σύστημα πιο ενεργειακά αποδοτικό και μειώνει το κόστος. ταυτόχρονα υιοθετεί σχέδιο που δεν απαιτεί κυκλοφορία νερού, και ο κίνδυνος διαρροής είναι «μηδενικός». Η μονάδα είναι μικρότερη σε μέγεθος και χαμηλότερο θόρυβο και μπορεί να παρέχει μεγαλύτερη ικανότητα ψύξης σε περιορισμένο χώρο, κάτι που συνάδει με την τάση ανάπτυξης της αύξησης της ενεργειακής πυκνότητας των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας και της μείωσης του διαθέσιμου χώρου.
Ορισμένες εταιρείες εφοδιαστικής αλυσίδας δήλωσαν ότι η τεχνολογία άμεσου ελέγχου θερμοκρασίας ψύξης θα παρέχει περισσότερες επιλογές και κατευθύνσεις για την ανάπτυξη της βιομηχανίας αποθήκευσης ενέργειας και αναμένεται να γίνει η κύρια τάση ανάπτυξης στον τομέα της θερμικής διαχείρισης αποθήκευσης ενέργειας στο μέλλον.
Ορισμένες εταιρείες έχουν δηλώσει ωμά ότι επειδή η θερμότητα που παράγεται από τις κυψέλες της μπαταρίας δεν συγκεντρώνεται αρκετά και η θερμότητα που παράγεται ανά μονάδα επιφάνειας δεν είναι πολύ μεγάλη, δεν υπάρχει ανάγκη για τεχνολογία ψύξης μεταφοράς θερμότητας υψηλής έντασης, όπως η άμεση ψύξη για την επίλυση του προβλήματος .
Τι ακριβώς είναι η άμεση ψύξη; Σύμφωνα με δημόσιες πληροφορίες, η άμεση ψύξη είναι ένας μινιμαλιστικός σχεδιασμός ψύξης που δεν απαιτεί κυκλοφορία νερού, επιτρέποντας στο ψυκτικό να ψύχει απευθείας το στοιχείο της μπαταρίας μέσω της ψυχρής πλάκας φθορίου και να αφαιρεί γρήγορα την παραγόμενη θερμότητα μέσω της ανταλλαγής θερμότητας.
Προς το παρόν, οι πιο κοινές τεχνολογίες ελέγχου θερμοκρασίας είναι κυρίως η ψύξη με αέρα και η υγρή ψύξη ψυχρής πλάκας και η υγρή ψύξη με εμβάπτιση βρίσκεται ακόμα στα αρχικά στάδια ανάπτυξης. Μεταξύ των τεσσάρων τεχνολογιών ελέγχου θερμοκρασίας που εμφανίζονται στον παραπάνω πίνακα, εκτός από την ψύξη αέρα, η οποία χρησιμοποιεί αέρα ως μέσο ψύξης, την ψύξη με υγρό ψυχρής πλάκας, την ψύξη υγρού εμβάπτισης και την άμεση ψύξη, όλες χρησιμοποιούν υγρό.
Μεταξύ των τριών τεχνολογιών υγρής ψύξης, μόνο η ψύξη με εμβάπτιση χρησιμοποιεί άμεση επαφή βυθίζοντας τις κυψέλες της μπαταρίας απευθείας στο υγρό εμβάπτισης χωρίς καμία σύνδεση μεταφοράς θερμότητας ενδιάμεσα. Η υγρή ψύξη ψυχρής πλάκας και η άμεση ψύξη χρησιμοποιούν έμμεση επαφή.
Από δομική άποψη, η άμεση ψύξη και η υγρή ψύξη ψυχρής πλάκας είναι αρκετά παρόμοια. Οι γνώστες του κλάδου είπαν ότι η παραδοσιακή τεχνολογία υγρής ψύξης ψυχρής πλάκας διαχέει τη θερμότητα στο κάτω μέρος της μπαταρίας εισάγοντας κρύο νερό στην πλάκα υγρής ψύξης, ενώ η άμεση ψύξη αντικαθιστά το νερό στην υγρή ψύξη της ψυχρής πλάκας με ένα ψυκτικό μέσο, το οποίο στη συνέχεια χρησιμοποιείται για ψύξτε το στοιχείο της μπαταρίας μέσω μιας ψυχρής πλάκας με φθόριο.
Ωστόσο, αν και οι μορφές είναι παρόμοιες, οι αρχές ανταλλαγής θερμότητας αυτών των δύο τεχνολογιών δεν είναι ακριβώς οι ίδιες.
Στην άμεση ψύξη, αφενός, χρησιμοποιείται ανταλλαγή θερμότητας διαφοράς θερμοκρασίας. Επειδή η θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου είναι σχετικά χαμηλή και το ίδιο το ψυκτικό έχει ειδική θερμική ικανότητα πολύ μεγαλύτερη από αυτή του νερού, μπορεί να επιτευχθεί υψηλότερη απόδοση ανταλλαγής θερμότητας. Από την άλλη πλευρά, η άμεση ψύξη χρησιμοποιεί επίσης την αρχή της απορρόφησης της θερμότητας της εξάτμισης, απορροφώντας την περιβάλλουσα θερμότητα μετατρέποντας το ψυκτικό από υγρό σε αέριο.
Από την άποψη αυτή, ορισμένοι εμπειρογνώμονες του κλάδου εξήγησαν ότι "η υψηλή σύζευξη του συστήματος ψύξης της μπαταρίας με το σύστημα κλιματισμού ισοδυναμεί με την τοποθέτηση του εξατμιστή στο σύστημα κλιματισμού απευθείας στη μπαταρία".
Μπορεί να φανεί ότι η ποσότητα θερμότητας που μπορεί να αφαιρεθεί με άμεση ψύξη σε αυτή τη μέθοδο διπλής εναλλαγής θερμότητας είναι πολύ μεγαλύτερη από εκείνη της ψύξης με υγρή πλάκα ψυχρής πλάκας που βασίζεται απλώς στην ανταλλαγή θερμότητας διαφοράς θερμοκρασίας. Η εξαιρετική ικανότητα ανταλλαγής θερμότητας και η συνολική απόδοση του μηχανήματος κάνουν την άμεση ψύξη να φαίνεται να έχει σημαντικό χώρο στην αγορά στον τομέα της αποθήκευσης ενέργειας.
Στην πραγματικότητα, η ιδέα της εφαρμογής τεχνολογίας άμεσου ελέγχου θερμοκρασίας ψύξης στον τομέα της αποθήκευσης ενέργειας έχει προταθεί εδώ και πολύ καιρό, αλλά σχετικά προϊόντα και εφαρμογές είναι σχετικά σπάνιες, ακόμη και σε νέες ερευνητικές εφαρμογές. Ο λόγος είναι ότι η τεχνολογία άμεσης ψύξης εξακολουθεί να έχει πολλά προβλήματα που δεν έχουν ξεπεραστεί.
Στην προώθηση προϊόντων άμεσου ελέγχου θερμοκρασίας ψύξης, η ασφάλεια τοποθετείται συχνά σε πολύ περίοπτη θέση. Αναφέρεται ότι μόλις συμβεί διαρροή, το ψυκτικό θα εξατμιστεί αυτόματα σε αέριο, μηδενίζοντας τον κίνδυνο διαρροής και μπορεί να αποφύγει αποτελεσματικά ηλεκτρικά βραχυκυκλώματα και θερμική διαρροή που προκαλείται από διαρροή συμβατικών μέσων ψύξης.
Αξίζει να σημειωθεί ότι το σύστημα άμεσης ψύξης αντιμετωπίζει μεγαλύτερη ένταση πίεσης. Από τη μια πλευρά, η πίεση του φθορίου είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του νερού. Η πίεση του νερού είναι μόνο μερικά κιλά, αλλά η πίεση του φθορίου είναι δεκάδες κιλά μεγαλύτερη από αυτήν. Από την άλλη πλευρά, η πίεση εξάτμισης του ψυκτικού μέσου φθάνει γενικά τις 3-4 ατμόσφαιρες, ενώ η πίεση λειτουργίας της πλάκας ψύξης υγρού είναι γενικά εντός 1,3 ατμοσφαιρών.
Επομένως, η άμεση ψύξη θα αυξήσει σημαντικά τις απαιτήσεις αντοχής στην πίεση της ψυχρής πλάκας, των αρμών και των σωληνώσεων. Για παράδειγμα, οι συμβατικοί νάιλον σωλήνες δεν αντέχουν καθόλου τέτοια πίεση. Το επίπεδο αντίστασης πίεσης της πλάκας άμεσης ψύξης πρέπει να είναι τουλάχιστον 4 φορές η πίεση εξάτμισης.
Επιπλέον, η άμεση ψύξη έχει πολύ μεγαλύτερες απαιτήσεις για τη σφράγιση της ψυχρής πλάκας από την παραδοσιακή υγρή ψύξη.
Όλοι αυτοί οι παράγοντες θα δυσκολέψουν πολύ τις εταιρείες της αλυσίδας εφοδιασμού να επαναλάβουν την τεχνολογία τους και το κόστος των ανταλλακτικών θα αυξηθεί επίσης ανάλογα. Όσον αφορά τον έλεγχο του συστήματος, η άμεση ψύξη είναι επίσης πιο περίπλοκη επειδή είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η κατανομή ροής μεταξύ διαφορετικών PACK, ο έλεγχος της θερμοκρασίας εξάτμισης και ο σχεδιασμός του καναλιού ροής ψυχρής πλάκας κ.λπ.
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τη σχεδίαση της κατεύθυνσης ροής του ψυκτικού στην πλάκα άμεσης ψύξης, η μπαταρία πρέπει όχι μόνο να διασφαλίζει ότι οι κυψέλες της μπαταρίας λειτουργούν σε λογική θερμοκρασία, αλλά και να ελέγχει τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των διαφορετικών μονάδων. Γενικά, η διαφορά θερμοκρασίας των στοιχείων της μπαταρίας απαιτείται να μην είναι μεγαλύτερη από 5 μοίρες. Επομένως, είναι ιδιαίτερα σημαντικό να διασφαλίσετε την ομοιόμορφη θερμοκρασία της ίδιας της ψυχρής πλάκας μπαταρίας. Επομένως, η βελτιστοποίηση της κατεύθυνσης ροής του ψυκτικού στην πλάκα άμεσης ψύξης και η βελτίωση της ομοιομορφίας θερμοκρασίας της μπαταρίας αποθήκευσης ενέργειας είναι οι δυσκολίες που πρέπει να ξεπεράσει το σύστημα άμεσης ψύξης.
Μπορεί να φανεί ότι υπάρχουν ακόμη πολλά προβλήματα για την πραγματική εφαρμογή της τεχνολογίας άμεσης ψύξης στον τομέα της αποθήκευσης ενέργειας και θα χρειαστεί πολύς χρόνος για να επιτευχθεί μεγάλης κλίμακας εφαρμογή.