מספר הסוללות הרב במערכת אחסון האנרגיה, הקיבולת וההספק הגבוהים, סידור הסוללות הצפוף ותנאי העבודה המורכבים והמשתנים נוטים לבעיות כגון פיזור טמפרטורה לא אחיד והפרשי טמפרטורה גדולים בין הסוללות, מה שמוביל לפגיעה בביצועי הסוללה, הפחתת הקיבולת וקיצור חיי השירות, המשפיע על ביצועי המערכת כולה, ובמקרים חמורים, עלול להוביל לבריחת תרמית ותאונות בטיחות. על מנת לממש את אחסון האנרגיה בקנה מידה גדול, במחזור בינוני-ארוך, בסבילות חזקה ובביצועי בטיחות גבוהים, טכנולוגיית קירור נוזלים הפכה למסלול פופולרי בתחום ניהול תרמי של אחסון אנרגיה.
נכון לעכשיו, בשוק שיטות ניהול התרמי המרכזיות, אשר יוצגו להלן.
קירור אוויר
קירור אוויר הוא סוג של שיטת קירור המשתמשת באוויר כמדיום קר והעברת חום באמצעות הסעה כדי להפחית את טמפרטורת הסוללה, אשר נמצאת בשימוש נרחב בקירור תעשייתי, תחנות בסיס תקשורת ומרכזי נתונים, עם בגרות טכנית ואמינות גבוהות יחסית.
קירור נוזלי
קירור נוזלי הוא סוג של נוזל כחומר קירור, המשתמש בזרימת נוזלים כדי להעביר את החום הנוצר על ידי הרכיבים הפנימיים של ציוד ה-IT במרכז הנתונים אל מחוץ לציוד. בהשוואה לקירור אוויר, מבנה מערכת קירור הנוזלים מורכב וקומפקטי יותר, והוא אינו דורש פריסה של שטח גדול של תעלות פיזור חום, ולכן הוא תופס שטח קטן יחסית.
קירור צינורות חום
קירור צינורות חום מסתמך על שינוי פאזה של מדיום הקירור הכלול בצינור כדי לממש העברת חום, עם יעילות פיזור חום גבוהה, בטיחות ואמינות וכו', אך גם העלות גבוהה, והיישום המעשי במערכות סוללות בעלות קיבולת גדולה כמו אחסון אנרגיה הוא קטן יחסית.
| שלוש השוואה טכנית עיקרית לניהול חום | |||
| מְאַפיֵן | קירור אוויר | קירור נוזלי | שינוי פאזה קולינג |
| מדיום קירור | אֲוִיר | נוֹזֵל | חומר לשינוי פאזה |
| שיטת מגע | יָשִׁירוֹת | בַּעֲקִיפִין | יָשִׁירוֹת |
| לְעַצֵב | קַל | מוּרכָּב | קַל |
| יעילות העברת חום | לְהוֹרִיד | גבוה יותר (0.5-10) | בֵּינוֹנִי |
| עֲלוּת | לְהוֹרִיד | גבוה יותר | בֵּינוֹנִי |
| הֲגָנָה | דרישות נמוכות, קל להשגה | מערכת מורכבת, קשה להשגה | מערכת פשוטה, קלה להשגה |
| מקדם העברת חום | 25-100 | 1000-15,000 | / |
| אחידות טמפרטורה | אי אחידות | אֲחִידוּת | אֲחִידוּת |
| תוחלת חיים | ≥10 שנים | 3-5 שנים | קשור לחומרים |
| הַתקָנָה | קַל | קָשֶׁה | קַל |
| בַּקָשָׁה | צפיפות אנרגיה נמוכה של סוללה, טעינה ופריקה | צפיפות אנרגיה גבוהה של סוללה, טעינה ופריקה | בֵּינוֹנִי |
| רמת בגרות טכנית | בּוֹגֵר | בּוֹגֵר | לֹא מְפוּתָח |
בשל מקדם העברת החום הגבוה יותר וקיבולת החום הסגולית של נוזל הקירור והעובדה שהם אינם מושפעים מגורמים כמו גובה ולחץ אוויר, למערכת קירור נוזלי יש קיבולת פיזור חום חזקה יותר מאשר למערכת מקוררת אוויר, והיא ניתנת להתאמה טובה יותר למגמת הפיתוח של פרויקטים גדולים של אחסון אנרגיה בצפיפות אנרגיה גבוהה.
מנקודת מבט של עלות, על פי מחקרים רלוונטיים, במקרה של אותה אפקט קירור, צריכת האנרגיה של מערכת קירור נוזלי בדרך כלל נמוכה בהרבה מזו של מערכת מקוררת אוויר. לכן, למרות שעלות ההשקעה הראשונית של מערכת קירור נוזלי גבוהה יותר, העלות הכוללת שלה לאורך מחזור החיים כולו של מערכת אגירת אנרגיה עשויה להיות נמוכה יותר מזו של מערכת מקוררת אוויר. לסיכום, אנו סבורים שבתרחישים מסוימים, קירור נוזלי צפוי להחליף בהדרגה את קירור האוויר כצורת בקרת הטמפרטורה המרכזית לאגירת אנרגיה.
| היתרונות של קירור נוזלי | |
| עלויות אנרגיה נמוכות | קירור נוזלי יכול להשתמש במים בטמפרטורה של 45°C/113F לקירור ברוב הזמן. |
| צפיפות הספק קירור גבוהה | קירור אוויר עבור ארונות מעל 20 קילוואט מפחית משמעותית את ההשפעה של קירור נוזלי ברמת השבב והטבילה. |
| צריכת מים נמוכה | ניתן לבטל או להפחית משמעותית את הקירור באמצעות אידוי |
| הסתגלות לסביבות קשות | קירור נוזלי טבולה אינו דורש זרימת אוויר והוא מבודד מהסביבה החיצונית. |
| רמת רעש נמוכה | קירור נוזלי ברמת שבב דורש רק כמות קטנה של זרימת אוויר |
| פיזור חום אחיד | פיזור חום ממוצע טוב עבור אחסון אנרגיה וסוללות חשמל. |
| צריכת אנרגיה נמוכה משמעותית | צריכת החשמל הכוללת נמוכה, תחת אותם תנאי קיבולת קירור, צריכת החשמל נמוכה רק כמו זו של יחידות מקוררות אוויר. |
| השפעות לאורך כל השנה הן בנות קיימא | פחות מושפע ממזג האוויר, פחות תנודתיות עונתית |
היקף שוק קירור הנוזלים
טכנולוגיית קירור נוזלי זכתה להכרה על ידי כמה מפעלים לשימוש קצה במורד הזרם.
באוגוסט 2023, קבוצת החשמל לונגיואן פרסמה את המחזור השני של רכש מסגרתי של מערכת קירור נוזלית ותא משולב מורכב מראש של ממיר-מגבר עבור תחנות כוח לאגירת אנרגיה בשנת 2023, והערכת הרכש של מערכת אגירת אנרגיה לקירור נוזלי הייתה 600 מגה-וואט/1200 מגה-וואט שעה; קבוצת האנרגיה הלאומית פרסמה את המחזור השני של הודעת מכרז רכש מסגרתי של ציוד אגירת אנרגיה בשנת 2023, והכמות הכוללת של מערכת סוללות קירור נוזלית עבור תחנות כוח לאגירת אנרגיה הייתה 600 מגה-וואט/1200 מגה-וואט שעה.
ומאז 2022, יצרנים רלוונטיים השיקו באופן אינטנסיבי מערכות אחסון אנרגיה מקוררות נוזל, ועושר המוצרים מקוררי הנוזל הולך וגדל.
במאי 2022, השיקה סאני פאוור את PowerTitan עבור תחנות כוח קרקעיות גדולות ואת PowerStack לאגירת אנרגיה מסחרית ותעשייתית, שתיהן משתמשות במערכות מקוררות נוזל.
בפרויקט שהוכרז כי יגיע לייצור על ידי GCL EnerD, חבילת הסוללות מקוררות הנוזל מאמצת תאי סוללות ליתיום ברזל פוספט, עם מחזור חיים מרבי של עד פי 15,000, ובמקביל מאמצת עיצוב צנרת משולב מקורר נוזל, עם הפרש טמפרטורות של פחות מ-3 מעלות צלזיוס. ארונות אחסון האנרגיה המשולבים מקוררי הנוזל מסווגים לשתי סדרות מוצרים עיקריות, כלומר 100 קילוואט ו-200 קילוואט, שיכולים לתמוך בביקוש לכל סוגי תחנות כוח תעשייתיות, מסחריות ותעשייתיות בגדלים שונים ובכל שילוב, והצורה הטרומית יכולה להפחית את זמן ועלות ההתקנה ותיקון השגיאות באתר. הצורה הטרומית יכולה להפחית את זמן ועלות ההתקנה וההפעלה באתר.
| מוצר חדש לאגירת אנרגיה לקירור נוזלי בשנת 2022 | ||||
| לֹא. | מִפְעָל | שם המוצר | מְאַפיֵן | בַּקָשָׁה |
| מערכת אחסון אנרגיה במיכלים | ||||
| 1 | קלונג | מערכת אחסון אנרגיה מקוררת נוזל Kelong S | כולל סוללת אחסון אנרגיה 1500V, אשכול, מערכת קירור נוזלית, מערכת הגנת בטיחות ומערכת ניהול חכמה. בטוח, חכם ופשוט. | צד ייצור אנרגיה חדש, צד הרשת, צד המשתמש |
| 2 | סונגרו | פאוורטיטאן | פתרון אחסון אנרגיה מקורר נוזל | תחנת כוח קרקעית גדולה |
| 3 | צ'יינהזט | מערכת קירור נוזלית MUSE1.0 מדור חדש | סוללות ברזל פוספט עם ציפוי קרמי, סימום יסודות קורט ואיזון BMS, מסגרת אלומיניום עם מודולים מבניים טרום-סגולים: תא סוללות בדירוג IP67 עם מערכת הגנה מפני אש עצמאית, ניטור רמת PACK וריסוס רמת אשכול, לוח קירור נוזלים בצורת U ותכנון צנרת מקצועי. | / |
| 4 | סרמטק | מערכת אחסון אנרגיה מקוררת נוזלים של Serlattice | תכנון ניהול תרמי מקורר נוזלים עם צפיפות אינטגרציה גבוהה של המערכת. הגנה מפני אש ברמת PACK: מערכת התרעה מקומית לאבטחה. | אחסון אנרגיה מסחרי ותעשייתי |
| 5 | היברסטרונג | מערכת אחסון אנרגיה מקוררת נוזל מסדרת HyperSafe, בטוחה מהותית | היא מאמצת סוללת ברזל פוספט במצב מוצק של 280Ah; היא מיישמת אחריות טכנית בארבעה ממדים של בטיחות הסוללה, בטיחות אינטגרציה, בטיחות המשטרה ובטיחות אקטיבית, על מנת להשיג את בטיחות המערכת כולה. | / |
| 6 | Zhougu | מערכת אחסון אנרגיה במיכל גולמי CX-1000 | עם רמת הגנה IP54; הגנה מפני קורוזיה C4-5, עיצוב מודולרי ומשולב ביותר של מערכת כיבוי אש רב-שלבית, ופתרון הרכבה טרומי לתא נוסעים. | / |
| 7 | נרדהפאוור | מערכת אחסון אנרגיה מקוררת נוזלים CenterL מדור חדש | מערכת מקוררת נוזל, טעונה עם סוללות ברזל פוספט 280Ah, פלטפורמת מערכת 1500V עם יעילות גבוהה ושילוב של בטיחות אולטימטיבית וחיים ארוכים, LCOS טוב יותר, ארבעה יתרונות עיקריים | / |
| 8 | עֶרֶב | מערכת אחסון אנרגיה מקוררת נוזל של Eve 1500V | עם הגנה מקיפה, בקרת טמפרטורה מדויקת, פריסה גמישה, יעילות גבוהה וארבעה יתרונות ליבה, תמיכה בפלטפורמת מתח DC1500V, פריסה מהירה, רשת מהירה | / |
| 9 | איפוטיזדג' | מערכת אחסון אנרגיה חכמה מקוררת נוזל 1500V | אין צורך בהתקנה, עיצוב מקורר נוזל, הגנה כפולה מפני אש, ענן חכם, ניתוח בזמן אמת, אורך חיים של עשר שנים, תפעול ותחזוקה לכל החיים | שילוב רשת אנרגיה מתחדשת, שירותי רשת נלווים, הולכה וחלוקה של רשת מבוזרת ומיקרו-רשתות |
| 10 | צ'ינטפאוור | דור חדש מערכת אחסון אנרגיה PowerBlock | מודול סוללת אחסון אנרגיה משולב ביותר, תיבת מתח גבוה, מערכת בקרת טמפרטורה, מערכת התרעה מוקדמת על אש, מערכת חלוקת חשמל וכו'. | תחנות אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול |
| 11 | טרינאסולר | מוצרי ארונות אחסון אנרגיה מקוררים בנוזל TrinaStorageEle menta | עם ארבעה יתרונות עיקריים של "חסכוני, בטיחות אולטימטיבית, תפעול ותחזוקה חכמים של נוחות וגמישות" | / |
| 12 | היתיום | מיכל מקורר נוזלים מהדור החדש | אימוץ טכנולוגיית קירור צדדי, אופטימיזציה של פיזור טמפרטורת המערכת באמצעות תכנון מערכת ניהול תרמי רב-שלבית בקוטר משתנה; תכנון הגנה חשמלית מרובה; בטיחות המערכת באמצעות תעלות פליטה נגד פיצוץ ותכנון מערכת כיבוי אש. | צד הרשת, צד החשמל |
| 13 | קבוצת שואנגדנג | מערכת אחסון אנרגיה מקוררת נוזלים חדשה של Shuangdeng PowerBank | כיבוי אש רב-ממדי ותכנון מורכב מראש של המערכת השלמה עם טכנולוגיית קירור נוזלים | תחנות אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול |
| הכל בארון אחסון אנרגיה אחד | ||||
| 1 | סונגרו | פאוורסטאק | פתרון אחסון אנרגיה מקורר נוזלים עבור "שילוב כוח משולש" | תחנות כוח מסחריות ותעשייתיות |
| 2 | טפלור | מערכת אחסון אנרגיה מבוזרת TensorpackT | הארון, המשלב קונספט עיצובי משולב ביותר, משלב סוללה, מערכת BMS EMS, מערכת ניהול תרמי, ממיר דו-כיווני DC/AC ומערכת כיבוי אש באחד. | תרחישים תעשייתיים ומסחריים כגון פארקי מפעלים, תחנות טעינה, מבנים מסחריים, מרכזי נתונים וכו'. |
| 3
| סרמטק | ארונות חוץ משולבים מקוררי נוזל | מערכת PCS, סוללה, מצנן נוזלים, חלוקת חשמל וכיבוי אש משולבת מאוד: פרדיגמת קלט מתח רחבה, תמיכה מקסימלית ב-4 יחידות מקבילות: ארכיטקטורת BMS בת 3 שכבות, צג LCD דיגיטלי, עמוס ב-EMS חכם, כדי להשיג את איסוף וניטור נתוני הציוד הרלוונטיים. | / |
| 4 | סינאקסל | ארון אחסון סוללות חיצוני | משתמשים תעשייתיים ומסחריים קטנים משתמשים במשדר אגירת אנרגיה של 30 קילוואט כליבה. תמיכה במספר ארונות במקביל, כדי לעמוד ברמת המגה-וואט של קהילות תעשייתיות ומסחריות בינוניות וגדולות, איים ושדות אחרים הרשומים ברשת, מחוץ לרשת, תרחישי רשת חלשה, חיבור והפעל, עיצוב משולב הכל באחד. | משתמשים מסחריים ותעשייתיים קטנים |
| 5 | היברסטרונג | דור חדש של ארונות אחסון מקוררים נוזלים מסדרת HyperSafe עבור סוללות מצב מוצק בטוחות מהותית | משתמש בסוללת מצב מוצק אשלגן ברזל פוספט 280Ah; מיישם אמצעי הגנה טכניים בארבעת הממדים של בטיחות הסוללה, בטיחות ייצור, בטיחות ניהול ובטיחות אקטיבית כדי להשיג את בטיחות המערכת כולה. | אחסון אנרגיה ביתי, תחנת כוח לאגירת אנרגיה, אחסון אנרגיה מסחרי ותעשייתי |
| 6 | Jd-אנרגיה | קירור נוזלים מודולרי, מקור רשת צדדי, 1500V, בלוק אנרגיה eBlock372 | עיצוב All-in-one, הסוללה, BMS, PCS גבוה, מערכת בטיחות, מערכת ניהול תרמי לארון חיצוני סטנדרטי אחד, ויוצר בלוק אנרגיה משולב, plug-and-play, מערכת אחסון אנרגיה, מוצרי שילוב תחנות כוח תעשייתיות ומסחריות. | צד רשת המקור |
| 7 | צד הלקוח המסחרי והתעשייתי מוצרי בלוק אנרגיה 1000V eBlock200 | / | צד המשתמש המסחרי והתעשייתי | |
| מערכת אחסון אנרגיה מפל במתח גבוה | ||||
| 1 | ג'ינפן טכנולוגיה | מקורר נוזלים לחלוטין אחסון מתח גבוה 35kV/12.5MW/25 MWh | אין צורך בשנאי, גישה ישירה למתח גבוה מעל 6KV. רשת: שימוש בטכנולוגיית שוויון אקטיבי של סוללה, טכנולוגיית אחסון אנרגיה במתח גבוה וטכנולוגיית ניהול תרמי של קירור נוזלי לחלוטין. | צד הייצור, צד הרשת, צד המשתמש התעשייתי והמסחרי |
| 2 | Zhiguang | מערכת אגירת אנרגיה בעלת קיבולת גדולה מסוג מפל 35kV, מורכבת ישירות | המערכת, שפותחה במשותף על ידי Zhiguang Energy Storage, Huaneng Qingneng Energy Academy ואוניברסיטת שנגחאי ג'יאטונג, מתאימה לבניית תחנות כוח חדשות לאגירת אנרגיה ותחנות כוח אלקטרוכימיות בקנה מידה גדול ברמת GW. | תחנות אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול |
כיום, יצרנים מקומיים וזרים המשלבים אגירת אנרגיה, השיקו בעיקר ציוד אגירת אנרגיה המבוסס על טכנולוגיית ניהול תרמי מקורר נוזל. החל מהמחצית השנייה של השנה שעברה, בפרויקטים רבים בוצעו בהדרגה מגוון רחב של יישומים, חלק מהיצרנים אף ויתרו על מוצרי אגירת אנרגיה מקורר אוויר, ודחפו את מלוא מסלול טכנולוגיית קירור הנוזל. לכן, בהשוואה למערכות מקוררות אוויר, עם המשך ההתבגרות של טכנולוגיית ותרחישי היישומים של מערכות קירור נוזל, הן מסוגלות יותר לענות על הצרכים הדחופים של השוק לגידול בקנה מידה וצפיפות האנרגיה, עם צפיפות אנרגיה גבוהה, טביעת רגל נמוכה, צריכת אנרגיה נלווית נמוכה ובקרת טמפרטורה עדינה.
| חברות ציוד בקרת טמפרטורה לאגירת אנרגיה | |||
| מִפְעָל | לקוחות עיקריים ותהליך | מוצר עיקרי | שגרה טכנית |
| אנביקול | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong, כמו גם סדרת MC של מזגני ארונות חיצוניים חשמליים מחו"ל, סדרת MC של אינטגרטורים של מערכות מיינסטרים ויצרני סוללות; בשנת 2021, הכנסות עסקיות של מזגני אחסון אנרגיה, סדרת EMW של בקרת טמפרטורה הסתכמו ב-337 מיליון יואן. | אינטגרטורים של מערכות ויצרני סוללות מסדרת C; מזגן אגירת אנרגיה לשנת 2021, צ'ילר אגירת אנרגיה מסדרת EMW | קירור אוויר, קירור נוזלי |
| שנלינג | רשת המדינה וכו'. | מזגן אינטגרלי להתקנה על הגג, מזגן חדר עם עמודה מפוצלת, מזגן משובץ אינטגרלי, מזגן מדויק מפוצל להתקנה בחדר | קירור אוויר |
| טונגפיי | בשנת 2020, החברה החלה לפרוס את תחום בקרת הטמפרטורה של אגירת אנרגיה, והרחיבה את לקוחותיה כך שיכללו את Sunny Power, Kelong, Trinasolar ועוד. | מערכות קירור נוזלי, מזגנים תעשייתיים המותקנים על גג, מזגנים תעשייתיים משולבים, מזגנים תעשייתיים מפוצלים, מזגנים המותקנים על הקיר | קירור אוויר, קירור נוזלי |
| גאולה | הלקוחות העיקריים שלנו הם יצרני אינטגרציית סוללות מבוזרים ומפעלי סוללות, וכבר התחלנו בשיתוף פעולה עם Ningde Times. | מבוסס על מוצרי קירור נוזלי לאגירת אנרגיה בארון יחיד של סוללות ליתיום, מערכת קירור נוזלי לתחנת כוח לאגירת אנרגיה בקנה מידה גדול, מוצרי קירור נוזלי לאגירת אנרגיה בתא טרומי וכו'. | קירור נוזלי |
| סונגז'י | היא נכנסה למערכת הספקים של Ningde Times, Vision Energy ולקוחות אחרים, כאשר שני מוצרים נכנסים לשלב הייצור ההמוני וכמה מוצרים נמצאים בפיתוח. | מערכת ניהול תרמית מקוררת נוזל לאגירת אנרגיה (שני מוצרים בייצור המוני, כמה בפיתוח) | קירור אוויר, קירור נוזלי |
| אאוטקר | האספקה ל-Ningde Times תחל בשנת 2020, וייצור תחתון של מערכת ניהול תרמי מקוררת נוזל לאגירת אנרגיה יתחיל בשנת 2021. | מערכת קירור נוזלית לאגירת אנרגיה וניהול תרמי | קירור אוויר, קירור נוזלי |
הפוטנציאל של אנרגיית קירור נוזלי בעתיד
מבחינת עלות, על פי מחקרים רלוונטיים, צריכת האנרגיה של מערכות קירור נוזלי בדרך כלל נמוכה בהרבה מזו של מערכות מקוררות אוויר, בהינתן אותה אפקט קירור. לכן, למרות שעלות ההשקעה הראשונית של מערכת קירור נוזלי גבוהה יותר, העלות הכוללת שלה לאורך מחזור החיים כולו של מערכת אגירת אנרגיה עשויה להיות נמוכה יותר מזו של מערכת מקוררת אוויר. לסיכום, אנו סבורים שבתרחישים מסוימים, קירור נוזלי צפוי להחליף בהדרגה את קירור האוויר כצורת בקרת הטמפרטורה המרכזית לאגירת אנרגיה.
למרות זאת, מערכות קירור נוזלי עדיין מתמודדות עם אתגרים מסוימים מבחינת אמינות. בעבר, יישום קירור נוזלי בתחום בקרת טמפרטורת אגירת אנרגיה היה קטן יחסית, ובשלות הטכנולוגיה בהשוואה למערכות קירור אוויר עדיין קיים פער מסוים, במיוחד ביציבות ובאמינות הפעולה. באופן ספציפי, צנרת מערכות קירור נוזלי נוטה לקורוזיה ולשקיעה, מה שגורם לחסימה או דליפה של נוזל קירור, בעוד מים, גליקול, שמן סיליקון ונוזלי קירור נפוצים אחרים עלולים לפגוע בסוללה או לגרום לקצר חשמלי במערכת, וכתוצאה מכך לסיכוני בטיחות בתחנות כוח לאגירת אנרגיה.
בנוסף, אורך החיים המתוכנן של מערכת אגירת אנרגיה מגיע בדרך כלל ל-15 שנים, אך אורך החיים של המשאבות והשסתומים בתוך מערכת קירור הנוזלים הוא לרוב כ-7 שנים, וקיים פער מסוים בין השניים. לכן, סביר מאוד שיהיה צורך לתחזק את מערכת קירור הנוזלים או להחליף את הרכיבים על ידי כיבוי מערכת קירור הנוזלים במהלך הפעלת פרויקט האחסון, דבר המשפיע על כלכלת הפרויקט. כמובן, עם התקדמות טכנולוגיית קירור הנוזלים, אנו מאמינים שבעיות אלו צפויות להיפתר בזו אחר זו, והתפיסה הכוללת של קירור נוזלים עדיין תהיה מגמת הפיתוח העתידית של בקרת טמפרטורת אגירת אנרגיה.
