Come risolvere la sfida termica dello stoccaggio dell'energia
L'obiettivo del controllo della temperatura dell'accumulo di energia elettrochimica è quello di migliorare la durata e la sicurezza delle batterie, quindi le restrizioni di spazio sulle apparecchiature di controllo della temperatura sono relativamente allentate. Solitamente, i dispositivi di accumulo dell'energia elettrochimica vengono utilizzati in ambienti esterni, pertanto viene prestata maggiore attenzione alla stabilità, alla durata e ai costi operativi e di manutenzione delle apparecchiature di controllo della temperatura. I requisiti relativi al volume e al peso dell'attrezzatura sono relativamente vaghi. Attualmente, le soluzioni raffreddate ad aria rappresentano gran parte dello stoccaggio di energia elettrochimica, ma con l’aggiornamento delle nuove centrali elettriche e dello stoccaggio di energia off-grid verso una maggiore capacità della batteria e una maggiore densità di potenza del sistema, anche l’uso di soluzioni di raffreddamento a liquido aumenterà rapidamente. aumento.
La richiesta di controllo della temperatura dei veicoli a nuova energia pone maggiore enfasi sul miglioramento dell’efficienza della gestione termica e della precisione del controllo della temperatura negli spazi fissi. Oltre al controllo della temperatura della batteria, i veicoli a nuova energia richiedono anche il controllo della temperatura del sistema di controllo elettronico, del motore e della cabina. A causa della maggiore densità energetica delle batterie di alimentazione e dello spazio corporeo limitato, la gestione termica dei veicoli a nuova energia richiede requisiti più elevati in termini di volume, peso, efficienza di dissipazione del calore e precisione del controllo della temperatura.
I requisiti di controllo della temperatura dei data center mirano ad aumentare la potenza di raffreddamento e a ridurre l'efficienza di utilizzo dell'energia dei data center (PUE=consumo energetico totale delle apparecchiature dei data center/consumo energetico delle apparecchiature IT). Con il miglioramento della potenza di calcolo dei chip di intelligenza artificiale, il consumo energetico dei data center è aumentato in modo significativo. Pertanto, il controllo della temperatura IDC sottolinea la necessità di efficienza nella dissipazione del calore per tenere il passo con la velocità di miglioramento del consumo energetico del chip. Nel contesto dell’inasprimento delle politiche PUE, l’efficienza della gestione termica deve essere ulteriormente migliorata e le soluzioni di raffreddamento a liquido a immersione e a spruzzo devono essere ulteriormente promosse.
L’aumento del rapporto carica-scarica è una tendenza nello sviluppo dell’accumulo di energia elettrochimica e anche la domanda di gestione termica nell’accumulo di energia aumenterà. Le batterie di accumulo di energia con rapporti di carica/scarica più elevati avranno un rischio più rapido di fuga termica. Pertanto, anche l’efficienza del trasferimento di calore della gestione termica dell’accumulo di energia deve essere ulteriormente migliorata. In termini di efficienza di trasferimento del calore, a causa della maggiore capacità termica specifica e conduttività termica dei liquidi rispetto ai gas, e più vicino alla fonte di calore, maggiore è l'efficienza di raffreddamento. A parità di consumo energetico, la temperatura di dissipazione del calore dei pacchi batteria raffreddati a liquido è inferiore di 3-5 gradi rispetto a quella dei pacchi batteria raffreddati ad aria; E lo schema di raffreddamento a liquido non richiede la progettazione di condotti d'aria, il che può far risparmiare notevolmente la superficie terrestre, quindi anche la sostituzione del raffreddamento ad aria con il raffreddamento a liquido diventerà una tendenza futura.
Il raffreddamento ad aria verrà gradualmente sostituito dal raffreddamento a liquido e il raffreddamento a liquido per immersione ha la possibilità di aumentare ulteriormente il tasso di penetrazione man mano che il prezzo del refrigerante diminuisce. La gestione termica esterna con il container come obiettivo di gestione termica può essere un tentativo di ulteriore riduzione dei costi nelle soluzioni di gestione termica. Nella tecnologia di raffreddamento a liquido, il raffreddamento a liquido con piastra fredda e il raffreddamento a liquido per immersione sono due forme comuni. Esistono varie soluzioni per il raffreddamento a liquido, tra cui le soluzioni tradizionali ed efficienti includono il raffreddamento a liquido a immersione, il raffreddamento a spruzzo e il raffreddamento a liquido a piastra fredda. Il raffreddamento a liquido per immersione offre prestazioni migliori, compreso il raffreddamento monofase/a cambiamento di fase, ma richiede proprietà termiche e fisiche, stabilità, compatibilità dei materiali e isolamento del refrigerante più elevati, con conseguenti costi più elevati. Allo stato attuale, il raffreddamento a liquido a piastra fredda è una soluzione di raffreddamento a liquido relativamente matura, con installazione semplice, buona compatibilità dei materiali, bassi costi di trasformazione, rapida velocità di sviluppo e prezzo inferiore rispetto al raffreddamento a liquido a immersione.
I possibili trend di sviluppo della futura gestione termica includono:
1. Il raffreddamento ad aria sarà sostituito dal raffreddamento a liquido,
2. Lo sviluppo del tipo a piastra fredda verso il tipo a immersione,
3. Esternalizzazione della gestione termica. Con il continuo miglioramento della potenza di calcolo dei chip, della densità energetica della batteria e dell’efficienza di carica e scarica, anche il calore generato per unità di tempo dalle apparecchiature aumenterà in modo significativo. Pertanto, il miglioramento dell’efficienza dello scambio termico dei sistemi di controllo della temperatura diventerà la tendenza dello sviluppo del settore.
