Veliki broj baterija u sustavu za pohranu energije, veliki kapacitet i snaga, gusti raspored baterija te složeni i promjenjivi radni uvjeti skloni su problemima poput neravnomjerne raspodjele temperature i velike temperaturne razlike između baterija, što dovodi do degradacije performansi baterije, smanjenja kapaciteta i skraćenog vijeka trajanja, utječući na performanse cijelog sustava, a u ozbiljnim slučajevima može dovesti do toplinskog bijega i sigurnosnih nezgoda. Kako bi se ostvarilo skladištenje energije velikih razmjera, srednje dugog ciklusa, jake tolerancije i visokih sigurnosnih performansi, tehnologija tekućeg hlađenja postala je popularan put u području toplinskog upravljanja skladištenjem energije.
Trenutno su na tržištu glavne metode upravljanja toplinom, koje će biti prikazane u nastavku.
Zračno hlađenje
Hlađenje zrakom je vrsta metode hlađenja koja koristi zrak kao hladni medij i konvekcijski prijenos topline za smanjenje temperature baterije, što se široko koristi u industrijskom hlađenju, telekomunikacijskim baznim stanicama i scenarijima kontrole temperature podatkovnih centara, s relativno visokom tehničkom zrelošću i pouzdanošću.
Hlađenje tekućinom
Tekućinsko hlađenje je vrsta tekućine kao rashladnog sredstva, koje koristi protok tekućine za prijenos topline koju stvaraju unutarnje komponente IT opreme u podatkovnom centru na vanjski dio opreme. U usporedbi s hlađenjem zrakom, struktura sustava tekućeg hlađenja je složenija i kompaktnija te ne zahtijeva postavljanje kanala za odvođenje topline velike površine, pa zauzima relativno malu površinu.
Hlađenje toplinskim cijevima
Hlađenje toplinskim cijevima oslanja se na faznu promjenu rashladnog medija zatvorenog u cijevi kako bi se ostvario prijenos topline, s visokom učinkovitošću odvođenja topline, sigurnošću i pouzdanošću itd., ali cijena je također visoka, a praktična primjena u sustavima baterija velikog kapaciteta kao što je skladištenje energije relativno je mala.
| Usporedba tri glavne tehničke rutine upravljanja toplinom | |||
| Karakteristično | Zračno hlađenje | Hlađenje tekućinom | Gukanje s promjenom faze |
| Rashladni medij | Zrak | Tekućina | Materijal za promjenu faze |
| Način kontakta | Direktno | Posredno | Direktno |
| Dizajn | Lako | Kompleks | Lako |
| Učinkovitost prijenosa topline | Donji | Viša (0,5-10) | Srednji |
| Trošak | Donji | Viši | Srednji |
| Zaštita | Niski zahtjevi, lako ih je postići | Složeni sustav, teško postići | Jednostavan sustav, lako postići |
| Koeficijent prijenosa topline | 25-100 | 1000-15.000 | / |
| Ujednačenost temperature | Neujednačenost | Ujednačenost | Ujednačenost |
| Životni vijek | ≥10 godina | 3-5 godina | Povezano s materijalima |
| Montaža | Lako | Teško | Lako |
| Primjena | Niska gustoća energije baterije, punjenje i pražnjenje | Visoka gustoća energije baterije, punjenje i pražnjenje | Srednji |
| Razina tehničke zrelosti | Zrelo | Zrelo | Nezreo |
Zbog većeg koeficijenta prijenosa topline i specifičnog toplinskog kapaciteta rashladne tekućine te činjenice da na nju ne utječu čimbenici poput nadmorske visine i tlaka zraka, sustav tekućeg hlađenja ima jači kapacitet odvođenja topline od sustava hlađenog zrakom, što je prilagodljivije trendu razvoja velikih projekata skladištenja energije visoke gustoće energije.
S gledišta troškova, prema relevantnim istraživanjima, u slučaju istog rashladnog učinka, potrošnja energije sustava tekućeg hlađenja obično je znatno niža od sustava hlađenih zrakom. Stoga, iako su početni investicijski troškovi sustava tekućeg hlađenja veći, njegov sveukupni trošak u cijelom životnom ciklusu sustava za pohranu energije može biti niži od troška sustava hlađenih zrakom. Ukratko, vjerujemo da se u nekim scenarijima očekuje da će tekuće hlađenje postupno zamijeniti hlađenje zrakom kao glavni oblik regulacije temperature za pohranu energije.
| Prednosti tekućeg hlađenja | |
| Niski troškovi energije | Tekućinsko hlađenje može koristiti vodu temperature 45°C/113F većinu vremena. |
| Visoka gustoća rashladne snage | Zračno hlađenje za ormare preko 20 kW značajno smanjuje učinak tekućeg hlađenja i uranjanja na razini čipa. |
| Niska potrošnja vode | Isparavajuće hlađenje može se eliminirati ili značajno smanjiti |
| Prilagodba teškim uvjetima | Uronjeno tekuće hlađenje ne zahtijeva protok zraka i izolirano je od vanjske okoline. |
| Niska razina buke | Hlađenje tekućinom na razini čipa zahtijeva samo malu količinu protoka zraka |
| Jednoliko odvođenje topline | Dobro prosječno odvođenje topline za pohranu energije i baterije. |
| Značajno niža potrošnja energije | Ukupna potrošnja energije je niska, pod istim uvjetima rashladnog kapaciteta, potrošnja energije je niska kao i kod jedinica hlađenih zrakom. |
| Učinci su održivi tijekom cijele godine | Manje pod utjecajem vremenskih uvjeta, manja sezonska volatilnost |
Opseg tržišta tekućeg hlađenja
Tehnologiju tekućeg hlađenja prepoznala su neka poduzeća za krajnju upotrebu.
U kolovozu 2023., Longyuan Power Group objavila je drugu seriju okvirne nabave sustava tekućeg hlađenja i unaprijed sastavljene integrirane kabine pretvarača-pojačivača za elektrane za pohranu energije u 2023., a procjena nabave sustava tekućeg hlađenja za pohranu energije bila je 600 MW/1200 MWh; National Energy Group objavila je drugu seriju okvirne obavijesti o nabavi opreme za pohranu energije u 2023., a ukupna količina sustava baterija tekućeg hlađenja za elektrane za pohranu energije bila je 600 MW/1200 MWh.
A od 2022. godine relevantni proizvođači intenzivno su lansirali sustave za pohranu energije hlađene tekućinom, a bogatstvo proizvoda hlađenih tekućinom se povećava.
U svibnju 2022., Sunny Power je lansirao PowerTitan za velike zemaljske elektrane i PowerStack za komercijalno i industrijsko skladištenje energije, a oba koriste sustave hlađene tekućinom.
U projektu koji će GCL EnerD najaviti za puštanje u proizvodnju, tekućinom hlađeni baterijski paket koristi litijeve željezo fosfatne baterijske ćelije, s maksimalnim vijekom trajanja do 15 000 puta, a istovremeno usvaja integrirani dizajn cijevi s tekućinom hlađenja, s temperaturnom razlikom manjom od 3 °C. Integrirani ormari za pohranu energije s tekućinom hlađenja kategorizirani su u dvije glavne serije proizvoda, naime, 100 kW i 200 kW, koji mogu podržati potražnju za svim vrstama industrijskih, komercijalnih i industrijskih elektrana različitih veličina i u bilo kojim kombinacijama, a prefabricirani oblik može smanjiti vrijeme i troškove instalacije i otklanjanja pogrešaka na lokaciji. Prefabricirani oblik može smanjiti vrijeme i troškove instalacije i puštanja u rad na licu mjesta.
| Novi proizvod za skladištenje energije tekućim hlađenjem u 2022. | ||||
| Ne. | Poduzeće | Naziv proizvoda | Karakteristično | Primjena |
| Sustav za skladištenje energije u kontejnerima | ||||
| 1 | Kelong | Kelong S sustav za pohranu energije hlađen tekućinom | Uključujući bateriju za pohranu energije od 1500 V, klaster, sustav tekućeg hlađenja, sigurnosni sustav zaštite i inteligentni sustav upravljanja. Sigurno, pametno i jednostavno. | Nova strana proizvodnje energije, strana mreže, strana korisnika |
| 2 | Sungrow | PowerTitan | Rješenje za pohranu energije hlađeno tekućinom | Velika prizemna elektrana |
| 3 | Chinaztt | Sustav tekućeg hlađenja MUSE1.0 nove generacije | Željezno-fosfatne baterije s keramičkim premazom, dopiranjem elemenata u tragovima i izjednačavanjem BMS-a, aluminijskim okvirom s predljubičastim strukturnim modulima: odjeljak za baterije s IP67 zaštitom s neovisnim sustavom zaštite od požara, nadzorom razine PACK-a i dizajnom prskanja razine klastera, pločom za hlađenje tekućinom u obliku slova U i profesionalnim dizajnom cijevi. | / |
| 4 | Sermatec | Serlattice sustav za pohranu energije u kontejnerima s tekućinskim hlađenjem | Dizajn toplinskog upravljanja hlađenjem tekućinom s visokom gustoćom integracije sustava. Zaštita od požara na razini PACK: lokalni sigurnosni sustav upozorenja. | Komercijalno i industrijsko skladištenje energije |
| 5 | Hyberstrong | HyperSafe serija intrinzično sigurnih sustava za pohranu energije s tekućim hlađenjem u čvrstom stanju | Koristi čvrsto stanje željeznog fosfata od 280 Ah; implementira tehničko jamstvo u četiri dimenzije: sigurnost baterije, sigurnost integracije, policijsku sigurnost i aktivnu sigurnost, kako bi se postigla sigurnost cijelog sustava. | / |
| 6 | Zhougu | CX-1000 Sustav za pohranu energije u sirovim kontejnerima | S razinom zaštite IP54; zaštitom od korozije C4-5, modularnim i visoko integriranim dizajnom višestupanjskog protupožarnog sustava te rješenjem za montažu montažne kabine. | / |
| 7 | Naradapower | CenterL sustav za pohranu energije nove generacije s tekućinskim hlađenjem | Tekućinom hlađeni sustav, opterećen željeznim fosfatnim baterijama od 280 Ah, 1500V sistemska platforma s visokom učinkovitošću i integracijom vrhunske sigurnosti i dugog vijeka trajanja, bolji LCOS s četiri glavne prednosti | / |
| 8 | Predvečerje | Eve 1500V sustav za pohranu energije hlađen tekućinom | Uz sveobuhvatnu zaštitu, preciznu kontrolu temperature, fleksibilan raspored, visoku učinkovitost i četiri ključne prednosti, podršku za platformu napona DC1500V, brzo postavljanje i brzo umrežavanje | / |
| 9 | Ipotisedge | 1500V inteligentni sustav za pohranu energije hlađen tekućinom | Nije potrebna instalacija, dizajn s tekućinskim hlađenjem, dvostruka zaštita od požara, inteligentni oblak, analiza u stvarnom vremenu, desetogodišnji vijek trajanja, doživotni rad i održavanje | Integracija mreže obnovljivih izvora energije, pomoćne usluge mreže, prijenosna i distribucijska mreža, distribuirane i mikromreže |
| 10 | Chintpower | Nova generacija PowerBlock sustav za pohranu energije | Visoko integrirani modul baterije za pohranu energije, visokonaponska kutija, sustav kontrole temperature, sustav ranog upozoravanja na požar, sustav distribucije energije itd. | Velika postrojenja za skladištenje energije |
| 11 | Trinasolar | Proizvodi za skladištenje energije s tekućinskim hlađenjem TrinaStorageEle menta | S četiri glavne prednosti „isplativo, vrhunska sigurnost, inteligentan rad i održavanje, praktično i fleksibilno“ | / |
| 12 | Hitij | Spremnik nove generacije s tekućinskim hlađenjem | Usvojite tehnologiju bočnog hlađenja, optimizirajte raspodjelu temperature sustava putem višestupanjskog dizajna sustava toplinskog upravljanja promjenjivog promjera; dizajn višestruke električne zaštite; sigurnost sustava korištenjem sustava za ublažavanje eksplozije ispušnog kanala i dizajna sustava za gašenje požara | Strana mreže, strana napajanja |
| 13 | Grupa Shuangdeng | Shuangdeng PowerBank Novi sustav za pohranu energije hlađen tekućinom | Višedimenzionalno gašenje požara i unaprijed sastavljeni dizajn kompletnog sustava s tehnologijom tekućeg hlađenja | Velika postrojenja za skladištenje energije |
| Sve u jednom ormaru za pohranu energije | ||||
| 1 | Sungrow | PowerStack | Rješenje za pohranu energije hlađeno tekućinom za „trostruku integraciju snage“ | Komercijalne i industrijske elektrane |
| 2 | Teplore | TensorpackT distribuirani sustav za pohranu energije | Usvajanjem visoko integriranog koncepta dizajna, ormar integrira bateriju, BMS EMS, sustav toplinskog upravljanja, dvosmjerni DC/AC pretvarač i protupožarni sustav u jedno. | Industrijski i komercijalni scenariji kao što su tvornički parkovi, stanice za punjenje, poslovne zgrade, podatkovni centri itd. |
| 3
| Sermatec | Integrirani vanjski ormari hlađeni tekućinom | Visoko integrirani PCS, baterija, hladnjak tekućine, sustav distribucije energije i protupožarne zaštite: široka paradigma ulaznog napona, maksimalna podrška za 4 paralelne jedinice: 3-slojna BMS arhitektura, digitalizirani LCD zaslon, opremljen inteligentnim EMS-om, za postizanje prikupljanja i praćenja podataka o povezanoj opremi. | / |
| 4 | Sinexcel | Vanjski ormar za pohranu baterija | Mali industrijski i komercijalni korisnici do 30kW odašiljača za pohranu energije kao jezgre. Podržava više ormara paralelno, kako bi se zadovoljila razina megavata srednjih i velikih industrijskih i komercijalnih zajednica, otoka i drugih polja zabilježenih u mreži, izvan mreže, scenarijima slabe mreže, uključi i koristi, integrirani dizajn sve-u-jednom. | Mali komercijalni i industrijski korisnici |
| 5 | Hyberstrong | Nova generacija tekućinom hlađenih ormara za pohranu intrinzično sigurnih baterija u čvrstom stanju serije HyperSafe | Koristi kalij-željezo-fosfatnu bateriju u čvrstom stanju od 280 Ah; implementira tehničke zaštitne mjere u četiri dimenzije: sigurnost baterije, sigurnost proizvodnje, sigurnost upravljanja i aktivnu sigurnost kako bi se postigla sigurnost cijelog sustava. | Skladištenje energije u kućanstvima, elektrane za skladištenje energije, skladištenje energije u komercijalnim i industrijskim objektima |
| 6 | Jd-energija | Modularni hladnjak tekućine Source Grid Side 1500V Energetski blok eBlock372 | Al-u-jednom dizajn, baterija, BMS, visoki PCS, sigurnosni sustav, sustav upravljanja toplinom u jednom standardiziranom vanjskom ormaru, tvoreći integrirani, plug-and-play energetski blok za integraciju sustava za pohranu energije u industrijske i komercijalne elektrane. | strana izvorne mreže |
| 7 | Komercijalna i industrijska strana kupaca 1000V energetski blok proizvodi eBlock200 | / | Komercijalna i industrijska strana korisnika | |
| Visokonaponski kaskadni sustav za pohranu energije | ||||
| 1 | Jinpan tehnologija | Potpuno hlađen tekućinom Kaskadno skladištenje visokog napona 35kV/12,5MW/25 MWh | Nije potreban transformator, direktan pristup visokom naponu iznad 6KV. Mreža: korištenje tehnologije aktivnog izjednačavanja baterija, tehnologije kaskadnog skladištenja energije visokog napona i tehnologije toplinskog upravljanja hlađenjem tekućinom. | Strana proizvodnje, strana mreže, strana industrijskih i komercijalnih korisnika |
| 2 | Zhiguang | Kaskadni 35kV visokonaponski izravno montirani sustav za pohranu energije velikog kapaciteta | Zajednički razvijen od strane Zhiguang Energy Storage, Huaneng Qingneng Energy Academy i Sveučilišta Shanghai Jiaotong, prikladan je za izgradnju novih elektrana za skladištenje energije i velikih elektrokemijskih elektrana za skladištenje energije na razini GW. | Velika postrojenja za skladištenje energije |
Trenutno su domaći i strani proizvođači glavnih integracija za pohranu energije u osnovi lansirali opremu za pohranu energije temeljenu na tehnologiji upravljanja toplinom tekućinom hlađenom, a od druge polovice prošle godine, u mnogim projektima postupno je proveden širok raspon primjena, neki proizvođači su čak odustali od proizvoda za pohranu energije hlađenih zrakom, potpuno se usredotočivši na tehnologiju hlađenja tekućinom. Stoga, u usporedbi sa sustavima hlađenim zrakom, s razvojem tehnologije i scenarija primjene sustava hlađenih tekućinom, on je sposobniji zadovoljiti hitne potrebe tržišta za sustavima za pohranu energije, a gustoća energije se povećava zbog visoke gustoće energije, malog otiska, niske potrošnje pomoćne energije i prednosti fine kontrole temperature koje će privući više pažnje.
| Tvrtke za opremu za kontrolu temperature skladištenja energije | |||
| Poduzeće | Glavni klijenti i procesi | Glavni proizvod | Tehnička rutina |
| Envicool | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong, kao i strani klima uređaji za vanjske ormare serije MC, glavni sistemski integratori serije MC i proizvođači baterija; prihodi od prodaje klima uređaja za pohranu energije i rashladnih uređaja za pohranu energije serije EMW iznosili su 337 milijuna juana u 2021. godini. | Glavni sistemski integratori i proizvođači baterija serije C; klima uređaj za pohranu energije 2021., rashladni uređaj za pohranu energije serije EMW | Zračno hlađenje, tekuće hlađenje |
| Shenling | Državna mreža, itd. | Integrirani krovni klima uređaj, split kolonski sobni klima uređaj, integrirani ugrađeni klima uređaj, split precizni sobni klima uređaj | Zračno hlađenje |
| Tongfei | U 2020. godini tvrtka je započela s razvojem područja kontrole temperature za skladištenje energije i proširila je svoje kupce na Sunny Power, Kelong, Trinasolar itd. | Sustavi s tekućinskim hlađenjem, industrijski klima uređaji za montažu na krov, integrirani industrijski klima uređaji, split industrijski klima uređaji, zidni klima uređaji | Zračno hlađenje, tekuće hlađenje |
| Gaolan | Naši glavni kupci su proizvođači distribuiranih baterijskih integracija i tvornice baterija, a već smo započeli suradnju s Ningde Timesom. | Na temelju proizvoda za tekuće hlađenje s jednim ormarićem za pohranu energije litijeve baterije, sustava za tekuće hlađenje velikih elektrana za pohranu energije, montažnih proizvoda za tekuće hlađenje kabina za pohranu energije itd. | Hlađenje tekućinom |
| Songzhi | Ušao je u sustav dobavljača tvrtki Ningde Times, Vision Energy i drugih kupaca, s dva proizvoda koji su ušli u fazu masovne proizvodnje i nekoliko proizvoda u razvoju. | Tekućinom hlađeni sustav toplinskog upravljanja za pohranu energije (dva proizvoda u masovnoj proizvodnji, nekoliko u razvoju) | Zračno hlađenje, tekuće hlađenje |
| Aotecar | Isporuka tvrtki Ningde Times započet će 2020. godine, a proizvodnja donje serije tekućinom hlađenog sustava za upravljanje toplinom za pohranu energije započet će 2021. godine. | Sustav za tekuće hlađenje i upravljanje toplinom za pohranu energije | Zračno hlađenje, tekuće hlađenje |
Potencijal tekuće rashladne energije u budućnosti
Što se tiče troškova, prema relevantnim studijama, potrošnja energije sustava tekućeg hlađenja obično je znatno niža od one kod sustava hlađenih zrakom, s obzirom na isti učinak hlađenja. Stoga, iako su početni investicijski troškovi sustava tekućeg hlađenja veći, njegov sveukupni trošak u cijelom životnom ciklusu sustava za pohranu energije može biti niži od troška sustava hlađenog zrakom. Ukratko, vjerujemo da se u nekim scenarijima očekuje da će tekuće hlađenje postupno zamijeniti hlađenje zrakom kao glavni oblik regulacije temperature za pohranu energije.
Unatoč tome, sustavi tekućeg hlađenja i dalje se suočavaju s određenim izazovima u pogledu pouzdanosti. Prije je primjena tekućeg hlađenja u području kontrole temperature skladištenja energije bila relativno mala, a tehnologija u zrelosti u odnosu na hlađenje zrakom i dalje ima određeni jaz, posebno u stabilnosti i pouzdanosti rada. Naime, cijevi sustava tekućeg hlađenja sklone su koroziji i taloženju, što rezultira začepljenjem ili curenjem rashladne tekućine, dok voda, glikol, silikonsko ulje i druge uobičajene rashladne tekućine mogu oštetiti bateriju ili uzrokovati kratki spoj sustava, što rezultira sigurnosnim rizicima za elektrane za skladištenje energije.
Osim toga, projektirani vijek trajanja sustava za pohranu energije obično doseže 15 godina, ali vijek trajanja pumpi i ventila unutar sustava tekućeg hlađenja često je oko 7 godina, te postoji određena neusklađenost između ta dva. Stoga je vrlo vjerojatno da će sustav tekućeg hlađenja trebati održavati ili zamijeniti komponente isključivanjem sustava tekućeg hlađenja tijekom rada projekta skladištenja, što utječe na ekonomičnost projekta. Naravno, s napretkom tehnologije tekućeg hlađenja, vjerujemo da će se ovi problemi rješavati jedan za drugim, a cjelokupni pogled na tekuće hlađenje i dalje će biti budući trend razvoja kontrole temperature pohrane energije.
