У шали речено, у области контроле температуре складиштења енергије, прва генерација је била ваздушно хлађење, друга генерација и тренутно доминантна била је хладна плоча течно хлађење, а имерсион течно хлађење је и даље тежило да постане трећа генерација. Одједном се појавило директно хлађење и ушло на тржиште на високопрофилан начин, такмичећи се за позицију наследника треће генерације.
Кинеска индустрија складиштења енергије ушла је у фазу брзог развоја, а сталне технолошке иновације и синхронизација више технолошких рута су једна од важних манифестација овог периода.
Конкретно, како ћелије за складиштење енергије еволуирају ка већем капацитету, интеграција система се развија у правцу већег обима и веће густине енергије, а сценарији примене постају сложенији и разноврснији, што све поставља веће захтеве у погледу животног века, безбедности, трошкова и других фактора системи за складиштење енергије. Од системске интеграције до основних компоненти укључујући ћелије, 3С, контролу температуре и заштиту од пожара, понављање технологије се наставља.
Као кључна карика у систему складиштења енергије, систем контроле температуре игра виталну улогу у безбедности, ефикасности и животном веку складишта енергије. Нарочито са све већом потражњом за апликацијама као што су дуготрајно складиштење енергије и складиштење енергије високе брзине, укупни индикатори перформанси компоненти за контролу температуре су повећани.
Од прве генерације ваздушног хлађења, до тренутног расхладног течног хлађења са хладном плочом, до хлађења течним уроњавањем које добија широку пажњу, технологија контроле температуре је била вишеструка последњих година како би се континуирано оптимизовала питања као што је осетљивост батерије на топлоте и неравномерне расподеле температуре.
Почетком месеца стигла је још једна велика вест: Институт ЦРРЦ Зхузхоу, заједно са 14 компанија из индустријског ланца, укључујући Инвиц, Хисенсе Нетворк Енерги, Тонгфеи Цо., Лтд., и Мидеа, објавио је систем од 6,9 МВх оријентисан на будућност, у којем веза за контролу температуре је по први пут користила јединицу за директно хлађење за складиштење енергије од 12 кВ. Чим је ова вест изашла, привукла је пажњу индустрије.
Технологија директног хлађења, која је првобитно коришћена у области нових енергетских возила, ушла је у индустрију складиштења енергије са великом помпом. Чују се гласови подршке високог профила, као и гласови противљења.
Директно хлађење има за циљ контролу температуре складиштења енергије 3.0?
У протекле две године, глобални инсталисани капацитет обновљиве енергије је брзо растао. Према годишњем тржишном извештају „Обновљива енергија 2023“ који је објавила Међународна агенција за енергију, у 2023. години, глобални инсталисани капацитет обновљиве енергије ће се повећати за 50% у поређењу са 2022. годином, а стопа раста инсталисаних капацитета је премашила ону из прошлости. 30 година. У том контексту, развој индустрије складиштења енергије је увео све шири тржишни простор.
Истовремено, кинеске компаније за складиштење енергије ухваћене су у вртлог унутрашње циркулације. Да избијемо, технологија је најосновнија конкурентност, док су висока сигурност, ниска цена и висока ефикасност најважнији прагови за надоградњу технологије складиштења енергије.
Посебно са трендом великих батеријских ћелија и повећањем интегрисане густине снаге система за складиштење енергије, ефикасност батерије и ризик од топлотног бијега постали су фокус индустрије. Међу њима, систем контроле температуре игра важну улогу.
Гледајући изблиза напредак технологије контроле температуре складиштења енергије, систем за ваздушно хлађење прве генерације био је једноставан, ниске производне цене и лак за инсталацију; течно хлађење хладне плоче друге генерације је почело да користи течност као медијум за размену топлоте, са великим капацитетом преноса топлоте и високом ефикасношћу размене топлоте; и хлађење течним урањањем, које је још увек у раној фази развоја, има предности ефективног спречавања топлотног одласка и екстремне уједначености температуре, али је заробљено проблемом високе цене и још увек није решен.
У време када се индустрија убрзано развија, а технологија брзо итерира, директно хлађење је изненада завршило на високом нивоу. Пријављено је да горе поменута јединица за директно хлађење од 12 кВ за складиштење енергије усваја технологију директног хлађења расхладним флуидом, што смањује губитке у размени топлоте, чини систем енергетски ефикаснијим и смањује трошкове; истовремено усваја дизајн који не захтева циркулацију воде, а ризик од цурења је "нула". Јединица је мањих димензија и мање буке, а може да обезбеди већи капацитет хлађења у ограниченом простору, што је у складу са трендом развоја повећања густине енергије система за складиштење енергије и смањења расположивог простора.
Неке компаније у ланцу снабдевања рекле су да ће технологија директне контроле температуре хлађења пружити више опција и праваца за развој индустрије складиштења енергије, а очекује се да ће у будућности постати главни развојни тренд у области управљања топлотом складиштења енергије.
Неке компаније су отворено изјавиле да због тога што топлота коју производе ћелије батерије није довољно концентрисана и топлота која се генерише по јединици површине није велика, нема потребе за технологијом хлађења високог интензитета преноса топлоте као што је директно хлађење да би се решио проблем .
Шта је тачно директно хлађење? Према јавним информацијама, директно хлађење је минималистички дизајн хлађења који не захтева циркулацију воде, омогућавајући расхладном средству да директно хлади ћелију батерије кроз хладну плочу са флуором и брзо уклања генерисану топлоту путем размене топлоте.
Тренутно, уобичајеније технологије за контролу температуре су углавном ваздушно хлађење и хлађење течности са хладном плочом, а течно хлађење потапањем је још увек у раним фазама развоја. Међу четири технологије за контролу температуре приказане у горњој табели, осим ваздушног хлађења, које користи ваздух као расхладног медијума, хлађење течности са хладном плочом, хлађење течности потапањем и директно хлађење, све користе течност.
Међу три технологије течног хлађења, само урањајуће хлађење користи директан контакт урањањем ћелија батерије директно у течност за урањање без икакве везе за пренос топлоте између. Течно хлађење хладне плоче и директно хлађење користе индиректан контакт.
Са структурне тачке гледишта, директно хлађење и течно хлађење хладне плоче су прилично слични. Инсајдери из индустрије рекли су да традиционална технологија хлађења течном плочом распршује топлоту до дна батерије увођењем хладне воде у плочу за хлађење течности, док директно хлађење замењује воду у хладној плочи течно хлађење расхладним средством, које се затим користи за охладите батеријску ћелију кроз хладну плочу са флуором.
Међутим, иако су облици слични, принципи размене топлоте ове две технологије нису потпуно исти.
У директном хлађењу, с једне стране, користи се размена топлоте са температурном разликом. Пошто је температура расхладног средства релативно ниска и само расхладно средство има специфични топлотни капацитет много већи од оног код воде, може се постићи већа ефикасност размене топлоте. С друге стране, директно хлађење такође користи принцип апсорпције топлоте испаравањем, апсорбујући околну топлоту трансформацијом расхладног средства из течности у гас.
С тим у вези, неки инсајдери из индустрије су објаснили да је „висока спрега система за хлађење батерије са системом за климатизацију еквивалентна стављању испаривача у систем за климатизацију директно у батерију“.
Може се видети да је количина топлоте која се може уклонити директним хлађењем у овој методи двоструке размене топлоте далеко већа од оне код течног хлађења хладне плоче које се једноставно ослања на размену топлоте са температурном разликом. Одличан капацитет размене топлоте и укупна ефикасност машине чине да се чини да директно хлађење има значајан тржишни простор у области складиштења енергије.
У ствари, идеја о примени технологије директне контроле температуре хлађења у области складиштења енергије је предложена већ дуже време, али сродни производи и апликације су релативно ретки, чак иу новим истраживачким апликацијама. Разлог је тај што технологија директног хлађења још увек има много проблема који нису решени.
У промоцији производа за директну контролу температуре хлађења, безбедност се често ставља на веома истакнуто место. Извештава се да када дође до цурења, расхладно средство ће аутоматски испарити у гас, чинећи ризик од цурења нултим, и може ефикасно да избегне електричне кратке спојеве и топлотни одлазак изазван цурењем конвенционалних расхладних медија.
Вреди напоменути да се систем директног хлађења суочава са већим интензитетом притиска. С једне стране, притисак флуора је много већи од притиска воде. Притисак воде је само неколико килограма, али притисак флуора је десетине килограма већи од тога; с друге стране, притисак испаравања расхладног средства углавном достиже 3-4 атмосфера, док је радни притисак плоче за хлађење течности углавном унутар 1,3 атмосфере.
Због тога ће директно хлађење у великој мери повећати захтеве за чврстоћу хладне плоче, спојева и цевовода. На пример, конвенционалне најлонске цеви уопште не могу да издрже такав притисак. Ниво отпорности на притисак плоче за директно хлађење мора бити најмање 4 пута већи од притиска испаравања.
Поред тога, директно хлађење има много веће захтеве за заптивање хладне плоче од традиционалног течног хлађења.
Сви ови фактори ће веома отежати компанијама у ланцу снабдевања да понављају своју технологију, а у складу с тим ће се повећати и цена делова. У погледу управљања системом, директно хлађење је такође компликованије јер је потребно узети у обзир дистрибуцију протока између различитих ПАКОВА, контролу температуре испаравања, дизајн проточног канала хладне плоче итд.
Узимајући за пример дизајн смера протока расхладног средства у директној расхладној плочи, батерија не само да мора да обезбеди да ћелије батерије раде на разумној температури, већ и да контролише температурну разлику између различитих модула. Генерално, температурна разлика ћелија батерије не сме бити већа од 5 степени. Због тога је посебно важно обезбедити уједначену температуру саме хладне плоче батерије. Стога, оптимизација смера протока расхладног средства у директној расхладној плочи и побољшање уједначености температуре батерије за складиштење енергије представљају потешкоће које систем директног хлађења треба да превазиђе.
Може се видети да још увек постоји много проблема да би се технологија директног хлађења заиста применила у области складиштења енергије, и биће потребно доста времена да се постигне широка примена.