Jumlah baterai yang banyak dalam sistem penyimpanan energi, kapasitas dan daya yang besar, susunan baterai yang rapat, serta kondisi kerja yang kompleks dan bervariasi rentan terhadap masalah seperti distribusi suhu yang tidak merata dan perbedaan suhu yang besar antar baterai, yang menyebabkan penurunan kinerja baterai, pengurangan kapasitas, dan memperpendek masa pakai, sehingga memengaruhi kinerja seluruh sistem, dan dalam kasus yang serius, dapat menyebabkan pelarian termal dan kecelakaan keselamatan. Untuk mewujudkan penyimpanan energi dalam skala besar, siklus menengah-panjang, toleransi yang kuat, dan kinerja keselamatan yang tinggi, teknologi pendinginan cair telah menjadi jalur populer di bidang manajemen termal penyimpanan energi.
Saat ini, metode manajemen termal utama yang ada di pasaran akan ditunjukkan seperti di bawah ini.
Pendinginan udara
Pendinginan udara adalah jenis metode pendinginan yang menggunakan udara sebagai media dingin dan perpindahan panas konveksi untuk mengurangi suhu baterai, yang banyak digunakan dalam pendinginan industri, stasiun pangkalan telekomunikasi, dan skenario pengendalian suhu pusat data, dengan kematangan teknologi dan keandalan yang relatif tinggi.
Pendinginan cairan
Pendinginan cair adalah jenis pendinginan yang menggunakan cairan sebagai zat pendingin, memanfaatkan aliran cairan untuk memindahkan panas yang dihasilkan oleh komponen internal peralatan TI di pusat data ke bagian luar peralatan. Dibandingkan dengan pendinginan udara, struktur sistem pendinginan cair lebih kompleks dan kompak, dan tidak memerlukan pemasangan saluran pembuangan panas yang luas, sehingga membutuhkan area yang relatif kecil.
Pendinginan pipa panas
Pendinginan pipa panas mengandalkan perubahan fasa media pendingin yang terkurung di dalam tabung untuk mewujudkan perpindahan panas, dengan efisiensi pembuangan panas yang tinggi, keamanan dan keandalan, dll., tetapi biayanya juga tinggi, dan aplikasi praktisnya dalam sistem baterai berkapasitas besar seperti penyimpanan energi relatif kecil.
| Perbandingan tiga rutinitas teknis utama manajemen panas | |||
| Ciri | Pendinginan udara | Pendinginan cairan | perubahan fase yang berdesir |
| Media pendingin | Udara | Cairan | Bahan perubahan fasa |
| Metode kontak | Secara langsung | Secara tidak langsung | Secara langsung |
| Desain | Mudah | Kompleks | Mudah |
| Efisiensi perpindahan panas | Lebih rendah | Lebih tinggi (0,5-10) | Sedang |
| Biaya | Lebih rendah | Lebih tinggi | Sedang |
| Perlindungan | Persyaratan rendah, mudah dicapai | Sistem yang kompleks, sulit dicapai | Sistem sederhana, mudah dicapai |
| Koefisien perpindahan panas | 25-100 | 1000-15.000 | / |
| Keseragaman suhu | Ketidakseragaman | Keseragaman | Keseragaman |
| Jangka hidup | ≥10 tahun | 3-5 tahun | Berkaitan dengan material |
| Instalasi | Mudah | Sulit | Mudah |
| Aplikasi | Kepadatan energi baterai rendah, mengisi ulang dan mengosongkan daya | Kepadatan energi baterai tinggi, pengisian dan pengosongan daya. | Sedang |
| Tingkat kematangan teknis | Dewasa | Dewasa | Belum dewasa |
Karena koefisien perpindahan panas dan kapasitas panas spesifik pendingin yang lebih tinggi, serta fakta bahwa sistem pendingin cair tidak dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti ketinggian dan tekanan udara, sistem ini memiliki kapasitas pembuangan panas yang lebih kuat daripada sistem pendingin udara, sehingga lebih sesuai dengan tren pengembangan proyek penyimpanan energi skala besar dan berdensitas energi tinggi.
Dari sudut pandang biaya, menurut penelitian terkait, dalam kasus efek pendinginan yang sama, konsumsi energi sistem pendingin cair biasanya jauh lebih rendah daripada sistem pendingin udara. Oleh karena itu, meskipun biaya investasi awal sistem pendingin cair lebih tinggi, biaya komprehensifnya dalam keseluruhan siklus hidup sistem penyimpanan energi mungkin lebih rendah daripada sistem pendingin udara. Singkatnya, kami percaya bahwa dalam beberapa skenario, pendingin cair diharapkan secara bertahap menggantikan pendingin udara sebagai bentuk utama pengendalian suhu untuk penyimpanan energi.
| Keunggulan pendinginan cair | |
| Biaya energi rendah | Pendinginan cair dapat menggunakan air bersuhu 45°C/113F untuk pendinginan hampir sepanjang waktu. |
| Kepadatan daya pendinginan tinggi | Pendinginan udara untuk kabinet di atas 20kW secara signifikan mengurangi efek pendinginan cairan tingkat chip dan perendaman. |
| Konsumsi Air Rendah | Pendinginan evaporatif dapat dihilangkan atau dikurangi secara signifikan. |
| Adaptasi terhadap lingkungan yang keras | Pendinginan cairan terendam tidak memerlukan aliran udara dan terisolasi dari lingkungan eksternal. |
| Tingkat kebisingan rendah | Pendinginan cair tingkat chip hanya membutuhkan sedikit aliran udara. |
| Disipasi panas yang seragam | Pembuangan panas rata-rata yang baik untuk penyimpanan energi dan baterai daya. |
| Konsumsi energi jauh lebih rendah | Konsumsi daya secara keseluruhan rendah, dalam kondisi kapasitas pendinginan yang sama, konsumsi dayanya hanya serendah unit pendingin udara. |
| Dampak sepanjang tahun bersifat berkelanjutan. | Kurang terpengaruh oleh cuaca, volatilitas musiman lebih rendah. |
Skala pasar pendinginan cair
Teknologi pendinginan cair telah diakui oleh beberapa perusahaan pengguna akhir di hilir.
Pada Agustus 2023, Longyuan Power Group merilis gelombang kedua pengadaan kerangka kerja sistem pendingin cair dan kabin terintegrasi konverter-booster pra-rakit untuk pembangkit listrik penyimpanan energi tahun 2023, dan estimasi pengadaan sistem penyimpanan energi pendingin cair adalah 600MW/1200MWh; National Energy Group merilis gelombang kedua pengumuman penawaran pengadaan kerangka kerja peralatan penyimpanan energi tahun 2023, dan jumlah total sistem baterai pendingin cair untuk pembangkit listrik penyimpanan energi adalah 600MW/1200MWh.
Dan sejak tahun 2022, para produsen terkait telah gencar meluncurkan sistem penyimpanan energi berpendingin cairan, dan ragam produk berpendingin cairan pun semakin meningkat.
Pada Mei 2022, Sunny Power meluncurkan PowerTitan untuk pembangkit listrik tenaga nuklir skala besar dan PowerStack untuk penyimpanan energi komersial dan industri, yang keduanya menggunakan sistem pendingin cairan.
Dalam proyek yang diumumkan akan diproduksi oleh GCL EnerD, paket baterai pendingin cair menggunakan sel baterai lithium besi fosfat, dengan masa pakai siklus maksimum hingga 15.000 kali, dan pada saat yang sama mengadopsi desain pipa pendingin cair terintegrasi, dengan perbedaan suhu kurang dari 3°C. Kabinet penyimpanan energi pendingin cair terintegrasi dikategorikan menjadi dua seri produk utama, yaitu 100 kW dan 200 kW, yang dapat mendukung kebutuhan semua jenis pembangkit listrik industri, komersial, dan industri dengan berbagai ukuran dan dalam kombinasi apa pun, dan bentuk prefabrikasi dapat mengurangi waktu dan biaya pemasangan dan pengujian di lokasi. Bentuk prefabrikasi dapat mengurangi waktu dan biaya pemasangan dan pengujian di lokasi.
| Produk penyimpanan energi pendingin cair baru di tahun 2022 | ||||
| TIDAK. | Perusahaan | Nama Produk | Ciri | Aplikasi |
| Sistem penyimpanan energi kontainer | ||||
| 1 | Kelong | Sistem penyimpanan energi berpendingin cairan Kelong S | Termasuk baterai penyimpanan energi 1500V, kluster, sistem pendingin cair, sistem perlindungan keselamatan, dan sistem manajemen cerdas. Aman, Cerdas, dan Sederhana. | Sisi pembangkit energi baru, sisi jaringan listrik, sisi pengguna. |
| 2 | Sungrow | PowerTitan | Solusi Penyimpanan Energi Berpendingin Cairan | Pembangkit Listrik Tenaga Darat Skala Besar |
| 3 | Chinaztt | Sistem Pendingin Cair MUSE1.0 Generasi Baru | Baterai besi fosfat dengan lapisan keramik pada bagian luar, doping elemen jejak, dan penyeimbangan BMS, rangka aluminium dengan modul struktural pra-violet: kompartemen baterai berperingkat IP67 dengan sistem proteksi kebakaran independen, pemantauan level PACK dan desain penyemprotan level kluster, pelat pendingin cairan berbentuk U, dan desain perpipaan profesional. | / |
| 4 | Sermatec | Sistem penyimpanan energi kontainer berpendingin cairan Serlattice | Desain manajemen termal berpendingin cairan dengan kepadatan integrasi sistem yang tinggi. Perlindungan kebakaran tingkat PAKET: sistem peringatan keamanan lokal. | Penyimpanan energi komersial dan industri |
| 5 | Hyperstrong | Sistem Penyimpanan Energi Berpendingin Cair Baterai Solid State Aman Intrinsik Seri HyperSafe | Perangkat ini menggunakan baterai solid state besi fosfat 280Ah; menerapkan jaminan teknis dalam empat dimensi yaitu keamanan baterai, keamanan integrasi, keamanan pengawasan, dan keamanan aktif, sehingga mencapai keamanan sistem secara keseluruhan. | / |
| 6 | Zhougu | Sistem Penyimpanan Energi Kontainer Mentah CX-1000 | Dengan tingkat perlindungan IP54; perlindungan korosi C4-5, desain modular dan terintegrasi tinggi dari sistem pemadam kebakaran multi-tahap, dan solusi pemasangan kabin prefabrikasi. | / |
| 7 | Naradapower | Sistem penyimpanan energi berpendingin cairan CenterL generasi baru | Sistem pendingin cair, dilengkapi dengan baterai besi fosfat 280Ah, platform sistem 1500V dengan efisiensi tinggi dan integrasi keamanan dan umur pakai yang optimal, serta empat keunggulan utama LCOS yang lebih baik. | / |
| 8 | Malam | Sistem penyimpanan energi berpendingin cairan Eve 1500V | Dengan perlindungan komprehensif, kontrol suhu yang akurat, tata letak yang fleksibel, dan efisiensi tinggi, serta empat keunggulan inti lainnya, mendukung platform tegangan DC1500V, penyebaran cepat, dan jaringan yang cepat. | / |
| 9 | Ipotisedge | Sistem penyimpanan energi cerdas berpendingin cairan 1500V | Tidak memerlukan instalasi, desain pendingin cairan, perlindungan kebakaran ganda, cloud cerdas, analisis waktu nyata, masa pakai sepuluh tahun, pengoperasian dan pemeliharaan seumur hidup. | Integrasi Jaringan Energi Terbarukan, Layanan Pendukung Jaringan, Transmisi dan Distribusi Jaringan, Jaringan Terdistribusi dan Jaringan Mikro |
| 10 | Chintpower | Generasi Baru Sistem Penyimpanan Energi PowerBlock | Modul baterai penyimpanan energi yang sangat terintegrasi, kotak tegangan tinggi, sistem kontrol suhu, sistem peringatan dini kebakaran, sistem distribusi daya, dll. | Pembangkit penyimpanan energi skala besar |
| 11 | Trinasolar | Produk Kabinet Penyimpanan Energi Berpendingin Cair TrinaStorageElementa | Dengan empat keunggulan utama yaitu “efektif biaya, keamanan maksimal, pengoperasian cerdas, serta perawatan yang mudah dan fleksibel” | / |
| 12 | Hithium | Kontainer berpendingin cairan generasi baru | Mengadopsi teknologi pendinginan samping, mengoptimalkan distribusi suhu sistem melalui desain sistem manajemen termal diameter variabel multi-tahap; desain perlindungan listrik ganda; keamanan sistem menggunakan desain sistem peredam ledakan saluran pembuangan dan sistem pemadam kebakaran. | Sisi jaringan, sisi daya |
| 13 | Grup Shuangdeng | Shuangdeng PowerBank: Sistem Penyimpanan Energi Berpendingin Cair Terbaru | Sistem pemadam kebakaran multidimensi dan desain pra-rakit dari sistem lengkap dengan teknologi pendinginan cair. | Pembangkit penyimpanan energi skala besar |
| Kabinet penyimpanan energi serbaguna | ||||
| 1 | Sungrow | PowerStack | Solusi penyimpanan energi berpendingin cairan untuk “integrasi daya tiga kali lipat” | Pembangkit listrik komersial dan industri |
| 2 | Teplore | Sistem Penyimpanan Energi Terdistribusi TensorpackT | Mengadopsi konsep desain yang sangat terintegrasi, kabinet ini mengintegrasikan baterai, BMS EMS, sistem manajemen termal, konverter dua arah DC/AC, dan sistem pemadam kebakaran menjadi satu. | Skenario industri dan komersial seperti kawasan pabrik, stasiun pengisian daya, gedung komersial, pusat data, dll. |
| 3
| Sermatec | Kabinet luar ruangan terintegrasi berpendingin cairan | Sistem PCS, baterai, pendingin cairan, distribusi daya, dan proteksi kebakaran yang sangat terintegrasi: paradigma input tegangan lebar, dukungan maksimum untuk 4 unit paralel: arsitektur BMS 3 lapis, tampilan LCD digital, dilengkapi dengan EMS cerdas, untuk mencapai akuisisi dan pemantauan data peralatan terkait. | / |
| 4 | Sinexcel | Kabinet Penyimpanan Baterai Luar Ruangan | Pengguna industri dan komersial kecil hingga pemancar penyimpanan energi 30kW sebagai inti. Mendukung beberapa kabinet secara paralel, untuk memenuhi kebutuhan tingkat megawatt komunitas industri dan komersial menengah dan besar, pulau-pulau, dan bidang lain yang terhubung ke jaringan listrik, di luar jaringan listrik, atau skenario jaringan listrik lemah, pasang dan mainkan, desain terintegrasi serba guna. | Pengguna komersial dan industri kecil |
| 5 | Hyperstrong | Kabinet penyimpanan berpendingin cairan seri HyperSafe generasi baru untuk baterai solid-state yang aman secara intrinsik. | Menggunakan baterai solid state kalium besi fosfat 280Ah; menerapkan pengamanan teknis dalam empat dimensi yaitu keamanan baterai, keamanan pembangkitan, keamanan manajemen, dan keamanan aktif untuk mencapai keamanan seluruh sistem. | Penyimpanan energi rumah tangga, pembangkit listrik penyimpanan energi, penyimpanan energi komersial dan industri. |
| 6 | Jd-energi | Blok Energi 1500V Sisi Jaringan Sumber Pendingin Cair Modular eBlock372 | Desain terintegrasi (AI-in-one), baterai, BMS, PCS berkinerja tinggi, sistem keamanan, dan sistem manajemen termal digabungkan dalam satu kabinet luar ruangan standar, membentuk produk sistem penyimpanan energi blok energi terpadu dan siap pakai (plug-and-play) untuk pembangkit listrik industri dan komersial. | sisi jaringan sumber |
| 7 | Sisi Pelanggan Komersial dan Industri Produk Blok Energi 1000V eBlock200 | / | Sisi pengguna komersial dan industri | |
| Sistem Penyimpanan Energi Kaskade Tegangan Tinggi | ||||
| 1 | Teknologi Jinpan | Pendinginan cairan penuh Penyimpanan Kaskade Tegangan Tinggi 35kV/12,5MW/25 MWh | Tidak memerlukan transformator, akses langsung ke tegangan tinggi di atas 6KV. Grid: menggunakan teknologi penyeimbangan aktif baterai, teknologi penyimpanan energi kaskade tegangan tinggi, dan teknologi manajemen termal pendinginan cairan sepenuhnya. | Sisi pembangkitan, sisi jaringan, sisi pengguna industri dan komersial. |
| 2 | Zhiguang | Sistem penyimpanan energi berkapasitas besar tipe kaskade tegangan tinggi 35kV yang dipasang langsung | Dikembangkan bersama oleh Zhiguang Energy Storage, Huaneng Qingneng Energy Academy, dan Universitas Shanghai Jiaotong, teknologi ini cocok untuk pembangunan pembangkit listrik penyimpanan energi baru dan pembangkit listrik penyimpanan energi elektrokimia skala besar tingkat GW. | Pembangkit penyimpanan energi skala besar |
Saat ini, termasuk produsen integrasi penyimpanan energi utama domestik dan luar negeri, pada dasarnya telah meluncurkan peralatan penyimpanan energi berbasis teknologi manajemen termal pendingin cair, dan sejak paruh kedua tahun lalu, dalam banyak proyek secara bertahap dilakukan berbagai aplikasi, beberapa produsen bahkan telah meninggalkan produk penyimpanan energi pendingin udara, dan sepenuhnya mendorong jalur teknologi pendingin cair. Oleh karena itu, dibandingkan dengan sistem pendingin udara, dengan teknologi dan skenario aplikasi sistem pendingin cair yang terus matang, sistem ini lebih mampu memenuhi kebutuhan mendesak pasar akan skala sistem penyimpanan energi dan kepadatan energi yang meningkat, dengan keunggulan kepadatan energi tinggi, jejak karbon rendah, konsumsi energi tambahan rendah, dan kontrol suhu yang baik, sehingga akan semakin menarik perhatian.
| Perusahaan peralatan pengontrol suhu penyimpanan energi | |||
| Perusahaan | Klien utama dan prosesnya | Produk utama | Rutinitas teknis |
| Envicool | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong, serta AC kabinet luar ruangan seri MC dari luar negeri, integrator sistem utama seri MC, dan produsen baterai; pendapatan bisnis AC penyimpanan energi dan pendingin suhu seri EMW mencapai 337 juta yuan pada tahun 2021. | Integrator sistem utama seri C dan produsen baterai; pendingin udara penyimpanan energi 2021, pendingin penyimpanan energi seri EMW | Pendinginan udara, pendinginan cairan |
| Shenling | State Grid, dll. | Pendingin ruangan terintegrasi yang dipasang di atap, pendingin ruangan kolom terpisah, pendingin ruangan terintegrasi yang tertanam, pendingin ruangan presisi terpisah yang dipasang di ruangan. | Pendinginan udara |
| Tongfei | Pada tahun 2020, perusahaan mulai merambah bidang pengendalian suhu penyimpanan energi, dan memperluas basis pelanggannya hingga mencakup Sunny Power, Kelong, Trinasolar, dan lain-lain. | Sistem pendingin cairan, pendingin udara industri yang dipasang di atap, pendingin udara industri terintegrasi, pendingin udara industri terpisah, pendingin udara yang dipasang di dinding. | Pendinginan udara, pendinginan cairan |
| Gaolan | Pelanggan utama kami adalah produsen integrasi baterai terdistribusi dan pabrik baterai, dan kami telah memulai kerja sama dengan Ningde Times. | Berdasarkan produk penyimpanan energi kabinet tunggal baterai lithium dengan pendingin cair, sistem pendingin cair pembangkit listrik penyimpanan energi skala besar, produk penyimpanan energi kabin prefabrikasi dengan pendingin cair, dll. | Pendinginan cairan |
| Laguzhi | Produk ini telah masuk ke dalam sistem pemasok Ningde Times, Vision Energy, dan pelanggan lainnya, dengan dua produk memasuki tahap produksi massal dan beberapa produk lainnya sedang dalam pengembangan. | Sistem manajemen termal berpendingin cairan untuk penyimpanan energi (dua produk dalam produksi massal, beberapa dalam pengembangan) | Pendinginan udara, pendinginan cairan |
| Aotecar | Pasokan ke Ningde Times akan dimulai pada tahun 2020, dan produksi batch awal sistem manajemen termal berpendingin cairan untuk penyimpanan energi akan dimulai pada tahun 2021. | Sistem Penyimpanan Energi, Pendinginan Cair, dan Manajemen Termal | Pendinginan udara, pendinginan cairan |
Potensi energi pendinginan cair di masa depan
Dari segi biaya, menurut studi terkait, konsumsi energi sistem pendingin cair biasanya jauh lebih rendah daripada sistem pendingin udara, dengan efek pendinginan yang sama. Oleh karena itu, meskipun biaya investasi awal sistem pendingin cair lebih tinggi, biaya komprehensifnya dalam keseluruhan siklus hidup sistem penyimpanan energi mungkin lebih rendah daripada sistem pendingin udara. Singkatnya, kami percaya bahwa dalam beberapa skenario, pendingin cair diharapkan secara bertahap menggantikan pendingin udara sebagai bentuk utama pengendalian suhu untuk penyimpanan energi.
Meskipun demikian, sistem pendingin cair masih menghadapi beberapa tantangan dalam hal keandalan. Sebelumnya, penerapan pendingin cair di bidang pengendalian suhu penyimpanan energi relatif kecil, kematangan teknologinya masih tertinggal dibandingkan pendingin udara, terutama dalam hal stabilitas dan keandalan pengoperasian. Secara khusus, pipa sistem pendingin cair rentan terhadap korosi dan pengendapan, yang mengakibatkan penyumbatan atau kebocoran cairan pendingin, sementara air, glikol, minyak silikon, dan cairan pendingin umum lainnya dapat merusak baterai atau menyebabkan korsleting sistem, sehingga menimbulkan risiko keselamatan pada pembangkit listrik penyimpanan energi.
Selain itu, masa pakai desain sistem penyimpanan energi biasanya mencapai 15 tahun, tetapi masa pakai pompa dan katup di dalam sistem pendingin cair seringkali sekitar 7 tahun, dan terdapat ketidaksesuaian tertentu antara keduanya. Oleh karena itu, sangat mungkin bahwa sistem pendingin cair perlu dirawat atau komponennya diganti dengan mematikan sistem pendingin cair selama pengoperasian proyek penyimpanan, yang memengaruhi ekonomi proyek. Tentu saja, dengan kemajuan teknologi pendingin cair, kami percaya bahwa masalah-masalah ini diharapkan akan teratasi satu per satu, dan secara keseluruhan pendingin cair akan tetap menjadi tren pengembangan pengendalian suhu penyimpanan energi di masa depan.
