Veliko število baterij v sistemu za shranjevanje energije, velika kapaciteta in moč, gosta razporeditev baterij ter kompleksni in spremenljivi delovni pogoji so nagnjeni k težavam, kot so neenakomerna porazdelitev temperature in velike temperaturne razlike med baterijami, kar vodi do poslabšanja delovanja baterij, zmanjšanja kapacitete in skrajšane življenjske dobe, kar vpliva na delovanje celotnega sistema in v resnih primerih lahko povzroči toplotni pobeg in varnostne nesreče. Da bi dosegli shranjevanje energije v velikem obsegu, srednje dolgem ciklu, visoki toleranci in visoki varnosti, je tehnologija tekočega hlajenja postala priljubljena pot na področju toplotnega upravljanja shranjevanja energije.
Trenutno so na trgu glavne metode toplotnega upravljanja, ki so prikazane spodaj.
Zračno hlajenje
Zračno hlajenje je neke vrste metoda hlajenja, ki uporablja zrak kot hladen medij in konvekcijski prenos toplote za znižanje temperature baterije. Pogosto se uporablja v industrijskih hladilnih sistemih, telekomunikacijskih baznih postajah in scenarijih nadzora temperature podatkovnih centrov, z relativno visoko tehnično zrelostjo in zanesljivostjo.
Tekoče hlajenje
Tekoče hlajenje je vrsta tekočine kot hladilnega sredstva, ki uporablja tok tekočine za prenos toplote, ki jo ustvarjajo notranje komponente IT opreme v podatkovnem centru, na zunanjo stran opreme. V primerjavi z zračnim hlajenjem je struktura sistema tekočega hlajenja bolj zapletena in kompaktna ter ne zahteva namestitve velike površine kanalov za odvajanje toplote, zato zavzame relativno majhno površino.
Hlajenje s toplotnimi cevmi
Hlajenje s toplotnimi cevmi se zanaša na fazno spremembo hladilnega medija, zaprtega v cevi, da se doseže prenos toplote, z visoko učinkovitostjo odvajanja toplote, varnostjo in zanesljivostjo itd., vendar so stroški tudi visoki, praktična uporaba v sistemih z veliko kapaciteto baterij, kot je shranjevanje energije, pa je relativno majhna.
| Primerjava treh glavnih tehničnih rutin za upravljanje toplote | |||
| Značilnost | Zračno hlajenje | Tekoče hlajenje | Fazno spreminjanje guganja |
| Hladilni medij | Zrak | Tekočina | Material za fazno spremembo |
| Kontaktna metoda | Neposredno | Posredno | Neposredno |
| Oblikovanje | Enostavno | Kompleksno | Enostavno |
| Učinkovitost prenosa toplote | Spodnje | Višje (0,5–10) | Srednje |
| Stroški | Spodnje | Višje | Srednje |
| Zaščita | Nizke zahteve, enostavno dosegljivo | Kompleksen sistem, težko dosegljiv | Preprost sistem, enostavno dosegljiv |
| Koeficient prenosa toplote | 25–100 | 1000–15.000 | / |
| Enakomernost temperature | Neenakomernost | Enakomernost | Enakomernost |
| Življenjska doba | ≥10 let | 3–5 let | Povezano z materiali |
| Namestitev | Enostavno | Težko | Enostavno |
| Uporaba | Nizka gostota energije baterije, polnjenje in praznjenje | Visoka gostota energije baterije, polnjenje in praznjenje | Srednje |
| Raven tehnične zrelosti | Zreli | Zreli | Nezrelo |
Zaradi višjega koeficienta prenosa toplote in specifične toplotne kapacitete hladilne tekočine ter dejstva, da nanjo ne vplivajo dejavniki, kot sta nadmorska višina in zračni tlak, ima sistem tekočinskega hlajenja močnejšo zmogljivost odvajanja toplote kot sistem z zračnim hlajenjem, kar je bolj prilagodljivo trendu razvoja velikih projektov shranjevanja energije z visoko gostoto energije.
Z vidika stroškov je glede na ustrezne raziskave pri enakem hladilnem učinku poraba energije sistema s tekočim hlajenjem običajno precej nižja kot pri sistemu z zračnim hlajenjem. Zato so lahko skupni stroški sistema s tekočim hlajenjem v celotnem življenjskem ciklu, čeprav so začetni stroški naložbe v sistem s tekočim hlajenjem višji, nižji kot pri sistemu z zračnim hlajenjem. Skratka, menimo, da se v nekaterih scenarijih pričakuje, da bo tekoče hlajenje postopoma nadomestilo zračno hlajenje kot glavno obliko nadzora temperature za shranjevanje energije.
| Prednosti tekočega hlajenja | |
| Nizki stroški energije | Tekoče hlajenje lahko večino časa uporablja vodo s temperaturo 45 °C/113 °F |
| Visoka gostota hladilne moči | Zračno hlajenje za omare z močjo nad 20 kW znatno zmanjša učinek tekočinskega hlajenja in potopitve na ravni čipa. |
| Nizka poraba vode | Izhlapevalno hlajenje je mogoče odpraviti ali znatno zmanjšati |
| Prilagajanje težkim okoljem | Potopno tekoče hlajenje ne zahteva pretoka zraka in je izolirano od zunanjega okolja. |
| Nizka raven hrupa | Hlajenje s tekočino na ravni čipa zahteva le majhno količino pretoka zraka |
| Enakomerno odvajanje toplote | Dobro povprečno odvajanje toplote za shranjevanje energije in baterije. |
| Bistveno nižja poraba energije | Skupna poraba energije je nizka, pri enakih pogojih hladilne zmogljivosti je poraba energije le tako nizka kot pri zračno hlajenih enotah. |
| Učinki so trajnostni skozi vse leto | Manj vpliva vreme, manj sezonske nestanovitnosti |
Obseg trga tekočega hlajenja
Tehnologijo tekočega hlajenja so priznala nekatera podjetja za končno uporabo v nižji fazi proizvodnje.
Avgusta 2023 je skupina Longyuan Power Group objavila drugo serijo okvirnih naročil za sisteme tekočega hlajenja in vnaprej sestavljene integrirane kabine pretvornika in ojačevalnika za elektrarne za shranjevanje energije v letu 2023, ocenjena moč sistema za shranjevanje energije s tekočim hlajenjem pa je bila 600 MW/1200 MWh; skupina National Energy Group je objavila drugo serijo okvirnih naročil za opremo za shranjevanje energije v letu 2023, skupna moč baterijskih sistemov s tekočim hlajenjem za elektrarne za shranjevanje energije pa je znašala 600 MW/1200 MWh.
In od leta 2022 ustrezni proizvajalci intenzivno uvajajo sisteme za shranjevanje energije s tekočinskim hlajenjem, bogatost izdelkov s tekočinskim hlajenjem pa se povečuje.
Maja 2022 je Sunny Power predstavil PowerTitan za velike zemeljske elektrarne in PowerStack za komercialno in industrijsko shranjevanje energije, ki oba uporabljata sisteme s tekočinskim hlajenjem.
V projektu, ki ga je napovedal GCL EnerD, bo tekočinsko hlajeni baterijski paket uporabljal litijeve železove fosfatne baterijske celice z največjo življenjsko dobo do 15.000 ciklov, hkrati pa je uporabil integrirano tekočinsko hlajeno cevno zasnovo s temperaturno razliko manj kot 3 °C. Integrirane tekočinsko hlajene omare za shranjevanje energije so razvrščene v dve glavni seriji izdelkov, in sicer 100 kW in 200 kW, ki lahko zadovoljita povpraševanje po vseh vrstah industrijskih, komercialnih in industrijskih elektrarn različnih velikosti in v poljubnih kombinacijah, montažna oblika pa lahko skrajša čas in stroške namestitve ter odpravljanja napak na lokaciji. Montažna oblika lahko skrajša čas in stroške namestitve in zagona na lokaciji.
| Nov izdelek za shranjevanje energije s tekočim hlajenjem v letu 2022 | ||||
| Ne. | Podjetje | Ime izdelka | Značilnost | Uporaba |
| Sistem za shranjevanje energije v kontejnerjih | ||||
| 1 | Kelong | Tekočinsko hlajeni sistem za shranjevanje energije Kelong S | Vključno s 1500V baterijo za shranjevanje energije, grozdom, sistemom tekočega hlajenja, varnostnim sistemom in inteligentnim sistemom upravljanja. Varno, pametno in preprosto. | Nova stran proizvodnje energije, stran omrežja, stran uporabnika |
| 2 | Sungrow | PowerTitan | Rešitev za shranjevanje energije s tekočinskim hlajenjem | Velika zemeljska elektrarna |
| 3 | Chinaztt | Sistem tekočega hlajenja MUSE1.0 nove generacije | Železofosfatne baterije s keramično prevlečeno zgradbo, dopiranjem elementov v sledovih in izenačevanjem BMS, aluminijastim okvirjem s predvijoličnimi strukturnimi moduli: predal za baterije z zaščito IP67 z neodvisnim sistemom protipožarne zaščite, nadzorom nivoja PACK in zasnovo za škropljenje nivoja, ploščo za tekočinsko hlajenje v obliki črke U in profesionalno zasnovo cevi. | / |
| 4 | Sermatec | Serlattice sistem za shranjevanje energije s tekočinskim hlajenjem v kontejnerjih | Tekočinsko hlajena zasnova toplotnega upravljanja z visoko gostoto sistemske integracije Protipožarna zaščita na ravni PACK: lokalni varnostni opozorilni sistem | Komercialno in industrijsko shranjevanje energije |
| 5 | Hyberstrong | Sistem za shranjevanje energije s tekočinskim hlajenjem in lastno varnim polprevodniškim akumulatorjem serije HyperSafe | Uporablja 280Ah železovo-fosfatno trdno baterijo; izvaja tehnično jamstvo v štirih dimenzijah: varnost baterije, varnost integracije, policijsko varnost in aktivno varnost, da bi dosegel varnost celotnega sistema. | / |
| 6 | Zhougu | Sistem za shranjevanje energije v surovem kontejnerju CX-1000 | Z zaščito IP54; protikorozijska zaščita C4-5, modularna in visoko integrirana zasnova večstopenjskega protipožarnega sistema ter rešitev za montažo v kabino iz montažne konstrukcije. | / |
| 7 | Naradapower | CenterL sistem za shranjevanje energije s tekočinskim hlajenjem nove generacije | Tekočinsko hlajen sistem, napolnjen z 280Ah železo-fosfatnimi baterijami, 1500V sistemska platforma z visoko učinkovitostjo in integracijo vrhunske varnosti in dolge življenjske dobe, boljši LCOS štiri glavne prednosti | / |
| 8 | Eva | Sistem za shranjevanje energije s tekočinskim hlajenjem Eve 1500V | S celovito zaščito, natančnim nadzorom temperature, prilagodljivo postavitvijo, visokim izkoristkom in štirimi ključnimi prednostmi, podporo za napetostno platformo DC1500V, hitro uvajanjem in hitrim mreženjem | / |
| 9 | Ipotisedge | 1500V inteligentni sistem za shranjevanje energije s tekočinskim hlajenjem | Ni potrebna namestitev, tekočinsko hlajena zasnova, dvojna protipožarna zaščita, inteligentni oblak, analiza v realnem času, desetletna življenjska doba, delovanje in vzdrževanje skozi celotno življenjsko dobo | Integracija omrežja obnovljivih virov energije, pomožne storitve omrežja, porazdeljena in mikro omrežja za prenos in distribucijo energije |
| 10 | Chintpower | Nova generacija Sistem za shranjevanje energije PowerBlock | Visoko integriran modul akumulatorja za shranjevanje energije, visokonapetostna omarica, sistem za nadzor temperature, sistem za zgodnje opozarjanje na požar, sistem za distribucijo električne energije itd. | Velike elektrarne za shranjevanje energije |
| 11 | Trinasolar | Izdelki za shranjevanje energije s tekočinskim hlajenjem TrinaStorageEle menta | S štirimi glavnimi prednostmi »stroškovno učinkovita, vrhunska varnost, inteligentno delovanje in vzdrževanje, priročno in prilagodljivo« | / |
| 12 | Hitij | Tekočinsko hlajena posoda nove generacije | Sprejmite tehnologijo bočnega hlajenja, optimizirajte porazdelitev temperature sistema z večstopenjsko zasnovo sistema za upravljanje s toploto s spremenljivim premerom; zasnova z več električnimi zaščitami; varnost sistema z uporabo sistema za lajšanje eksplozij izpušnega kanala in zasnovo sistema za gašenje požara | Stran omrežja, stran napajanja |
| 13 | Skupina Shuangdeng | Shuangdeng PowerBank Nov sistem za shranjevanje energije s tekočinskim hlajenjem | Večdimenzionalno gašenje požarov in vnaprej sestavljena zasnova celotnega sistema s tehnologijo tekočega hlajenja | Velike elektrarne za shranjevanje energije |
| Vse v enem ohišju za shranjevanje energije | ||||
| 1 | Sungrow | PowerStack | Rešitev za shranjevanje energije s tekočinskim hlajenjem za »trojno integracijo moči« | Komercialne in industrijske elektrarne |
| 2 | Teplore | Sistem za shranjevanje energije TensorpackT | Z visoko integriranim konceptom zasnove omarica združuje baterijo, sistem BMS EMS, sistem za upravljanje temperature, dvosmerni pretvornik DC/AC in sistem za gašenje požara v eno celoto. | Industrijski in komercialni scenariji, kot so tovarniški parki, polnilne postaje, poslovne stavbe, podatkovni centri itd. |
| 3
| Sermatec | Vgrajene zunanje omare s tekočinskim hlajenjem | Visoko integriran sistem PCS, baterija, hladilnik tekočine, distribucija energije in protipožarna zaščita: široka paradigma vhodne napetosti, maksimalna podpora za 4 vzporedne enote: 3-plastna arhitektura BMS, digitaliziran LCD zaslon, opremljen z inteligentnim EMS, za doseganje pridobivanja in spremljanja podatkov o ustrezni opremi. | / |
| 4 | Sinexcel | Zunanja omara za shranjevanje baterij | Majhni industrijski in komercialni uporabniki do 30 kW oddajnika za shranjevanje energije kot jedro. Podpira več vzporednih omar, da doseže megavatno raven srednje velikih in velikih industrijskih in komercialnih skupnosti, otokov in drugih polj, zabeleženih v omrežju, izven omrežja, scenarijih šibkega omrežja, priključi in uporabljaj, integrirano večnamensko zasnovo. | Mali komercialni in industrijski uporabniki |
| 5 | Hyberstrong | Nova generacija tekočinsko hlajenih shranjevalnih omar serije HyperSafe za lastno varne polprevodniške baterije | Uporablja 280Ah trdno-statično baterijo s kalijevim železovim fosfatom; izvaja tehnične zaščitne ukrepe v štirih dimenzijah: varnost baterij, varnost proizvodnje, varnost upravljanja in aktivna varnost za doseganje varnosti celotnega sistema. | Shranjevanje energije v gospodinjstvih, elektrarne za shranjevanje energije, komercialno in industrijsko shranjevanje energije |
| 6 | Jd-energija | Modularni hladilni sistem s tekočino, 1500V energetski blok, eBlock372, vir napajanja, omrežna stran | Zasnova »vse v enem«, baterija, BMS, visok PCS, varnostni sistem in sistem za upravljanje temperature v eni standardizirani zunanji omarici, ki tvori integriran, »plug-and-play« energetski blok za shranjevanje energije, izdelke za integracijo industrijskih in komercialnih elektrarn. | stran izvornega omrežja |
| 7 | Stran komercialnega in industrijskega odjemalca 1000V energetski blok izdelki eBlock200 | / | Stran komercialnega in industrijskega uporabnika | |
| Visokonapetostni kaskadni sistem za shranjevanje energije | ||||
| 1 | Jinpanova tehnologija | Popolnoma tekočinsko hlajeno 35kV/12,5MW/25 MWh visokonapetostno kaskadno shranjevanje | Transformator ni potreben, neposreden dostop do visoke napetosti nad 6 kV. Omrežje: z uporabo tehnologije aktivnega izenačevanja baterij, tehnologije kaskadnega shranjevanja energije visoke napetosti in tehnologije toplotnega upravljanja s hlajenjem s tekočino. | Stran proizvodnje, stran omrežja, stran industrijskih in komercialnih uporabnikov |
| 2 | Zhiguang | Kaskadni 35kV visokonapetostni neposredno nameščen sistem za shranjevanje energije velike zmogljivosti | Skupaj so ga razvili Zhiguang Energy Storage, Huaneng Qingneng Energy Academy in Shanghai Jiaotong University, primeren pa je za gradnjo novih elektrarn za shranjevanje energije in velikih elektrokemijskih elektrarn za shranjevanje energije na ravni GW. | Velike elektrarne za shranjevanje energije |
Trenutno so domači in tuji proizvajalci sistemov za shranjevanje energije, vključno z glavnimi proizvajalci, v osnovi uvedli opremo za shranjevanje energije, ki temelji na tehnologiji tekočinsko hlajenega toplotnega upravljanja, in od druge polovice lanskega leta so v številnih projektih postopoma izvedli široko paleto aplikacij, nekateri proizvajalci pa so celo opustili zračno hlajene izdelke za shranjevanje energije in v celoti prešli na pot tekočinsko hlajene tehnologije. Zato je v primerjavi z zračnim hlajenim sistemom, s tehnologijo in scenariji uporabe tekočinsko hlajenega sistema, ki se še naprej razvijajo, bolj sposoben zadovoljiti nujne potrebe trga po obsegu sistemov za shranjevanje energije, gostota energije pa se povečuje z visoko energijsko gostoto, majhnim odtisom, nizko porabo pomožne energije in prednostmi natančnega nadzora temperature, kar bo pritegnilo več pozornosti.
| Podjetja za opremo za nadzor temperature shranjevanja energije | |||
| Podjetje | Glavne stranke in postopek | Glavni izdelek | Tehnična rutina |
| Envicool | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong, pa tudi tuji proizvajalci zunanjih klimatskih naprav serije MC, sistemski integratorji serije MC in proizvajalci baterij; prihodki od prodaje klimatskih naprav za shranjevanje energije in hladilnih naprav za shranjevanje energije serije EMW za nadzor temperature v letu 2021 so znašali 337 milijonov juanov. | Glavni sistemski integratorji in proizvajalci baterij serije C; klimatska naprava za shranjevanje energije 2021, hladilnik za shranjevanje energije serije EMW | Zračno hlajenje, tekoče hlajenje |
| Shenling | Državno omrežje itd. | Integrirana strešna klimatska naprava, deljena sobna klimatska naprava, integralna vgradna klimatska naprava, sobna deljena precizna klimatska naprava | Zračno hlajenje |
| Tongfei | Leta 2020 je podjetje začelo razvijati področje shranjevanja energije za nadzor temperature in razširilo svoje stranke na podjetja Sunny Power, Kelong, Trinasolar itd. | Tekočinsko hlajeni sistemi, strešne industrijske klimatske naprave, integrirane industrijske klimatske naprave, deljene industrijske klimatske naprave, stenske klimatske naprave | Zračno hlajenje, tekoče hlajenje |
| Gaolan | Naše glavne stranke so proizvajalci distribuiranih baterijskih integratorjev in tovarne baterij, sodelovanje z Ningde Times pa smo že začeli. | Na podlagi litijeve baterije z eno omarico za shranjevanje energije v tekočem hlajenju, obsežnega sistema za shranjevanje energije v elektrarnah, montažnih izdelkov za tekočinsko hlajenje v kabinah itd. | Tekoče hlajenje |
| Songzhi | Vstopil je v dobaviteljski sistem podjetij Ningde Times, Vision Energy in drugih strank, pri čemer sta dva izdelka vstopila v fazo množične proizvodnje, več izdelkov pa je v razvoju. | Tekočinsko hlajen sistem za upravljanje temperature za shranjevanje energije (dva izdelka v množični proizvodnji, več jih je v razvoju) | Zračno hlajenje, tekoče hlajenje |
| Aotecar | Dobava podjetju Ningde Times se bo začela leta 2020, proizvodnja spodnje serije tekočinsko hlajenega sistema za upravljanje toplote za shranjevanje energije pa se bo začela leta 2021. | Sistem za hlajenje s tekočino za shranjevanje energije in upravljanje s toploto | Zračno hlajenje, tekoče hlajenje |
Potencial tekoče hladilne energije v prihodnosti
Kar zadeva stroške, je poraba energije pri sistemih s tekočim hlajenjem glede na ustrezne študije običajno precej nižja kot pri sistemih z zračnim hlajenjem, če upoštevamo enak hladilni učinek. Zato so lahko skupni stroški v celotnem življenjskem ciklu sistema za shranjevanje energije, čeprav so začetni stroški naložbe v sistem s tekočim hlajenjem višji, nižji kot pri sistemu z zračnim hlajenjem. Skratka, menimo, da se v nekaterih scenarijih pričakuje, da bo tekoče hlajenje postopoma nadomestilo zračno hlajenje kot glavno obliko nadzora temperature za shranjevanje energije.
Kljub temu se sistemi za tekoče hlajenje še vedno soočajo z določenimi izzivi glede zanesljivosti. Uporaba tekočega hlajenja na področju nadzora temperature shranjevanja energije je bila doslej relativno majhna, zato je v primerjavi z zračnim hlajenjem še vedno prisotna določena vrzel v zrelosti tehnologije, zlasti v stabilnosti in zanesljivosti delovanja. Natančneje, cevi sistema za tekoče hlajenje so nagnjene k koroziji in usedlinam, kar povzroči blokado ali puščanje hladilne tekočine, medtem ko lahko voda, glikol, silikonsko olje in druga običajna hladilna sredstva poškodujejo baterijo ali povzročijo kratek stik v sistemu, kar predstavlja varnostno tveganje za elektrarne za shranjevanje energije.
Poleg tega je načrtovana življenjska doba sistema za shranjevanje energije običajno 15 let, vendar je življenjska doba črpalk in ventilov v sistemu za tekoče hlajenje pogosto približno 7 let, kar pomeni določeno neskladje med obema. Zato je zelo verjetno, da bo treba med delovanjem projekta shranjevanja vzdrževati sistem za tekoče hlajenje ali zamenjati komponente z izklopom sistema za tekoče hlajenje, kar vpliva na ekonomičnost projekta. Seveda se z napredkom tehnologije tekočega hlajenja pričakuje, da se bodo te težave reševale ena za drugo, celoten pogled na tekoče hlajenje pa bo še vedno prihodnji trend razvoja nadzora temperature shranjevanja energije.
