La posible falla de la hermeticidad del paquete de enfriamiento líquido del almacenamiento de energía involucra múltiples aspectos, tales como: fugas, corrosión y deposición, agua de condensación y otros modos de falla.

1- Interconexión y composición de fluidos

En el sistema de refrigeración líquida para almacenamiento de energía, la interconexión de fluidos es la encargada de transferir el refrigerante entre los distintos componentes. Mediante una interconexión de fluidos eficaz, se garantiza que el refrigerante circule de manera eficiente en el sistema, eliminando así el exceso de calor generado durante el proceso de carga y descarga de la batería.

Un sistema bien sellado puede prevenir eficazmente las fugas de refrigerante. Las fugas no solo provocarán la pérdida de refrigerante y requerirán una reposición frecuente, sino que también afectarán el rendimiento de disipación de calor y la estabilidad del sistema. En el almacenamiento de energía, las fugas de refrigerante también pueden provocar cortocircuitos en la batería, lo que provoca problemas de seguridad.

2-Diseño hermético del sistema de interconexión de fluidos

El diseño hermético del sistema de interconexión de fluidos es el vínculo clave para garantizar que el sistema mantenga el sellado y evite fugas de fluidos en diversas condiciones de operación.

Figura 1: Implementación típica de un sistema de refrigeración líquida para almacenamiento de energía

(1) Analizar posibles fuentes de fuga y puntos de riesgo en el sistema:

l La propiedad de autosellado del conjunto de refrigeración líquida. Por ejemplo, en el diseño integrado del sistema de canal de refrigeración líquida y la caja de empaque, los componentes están conectados mediante soldadura. Los defectos de calidad de la soldadura, la soldadura deficiente, los poros, las grietas, etc. pueden provocar problemas de filtración de líquido.

l El diseño estructural no es razonable. Por ejemplo, los orificios de posicionamiento o los orificios roscados de la caja de refrigeración por líquido están demasiado cerca del canal de flujo y las piezas mal soldadas pueden convertirse fácilmente en canales de filtración de líquido.

l Piezas de conexión: Las conexiones de tuberías, válvulas y juntas del sistema de refrigeración líquida son puntos de fuga habituales. Si la estructura de conexión no está diseñada correctamente o el proceso de fabricación no es sofisticado, pueden aparecer pequeños defectos en el interior de las juntas y el refrigerante también puede filtrarse por estos defectos.

l Fugas causadas por una instalación incorrecta, envejecimiento o daños del material, etc.

(2) Diseño de la estructura de sellado:

l El PACK refrigerado por líquido utiliza un método de refrigeración por placa fría separada por vía seca y húmeda. En condiciones normales de funcionamiento, las celdas de la batería no tienen contacto con el refrigerante, lo que puede garantizar el funcionamiento normal de las celdas de la batería. Una solución para el enfriador de líquido de almacenamiento de energía es formarlo mediante un proceso de extrusión, integrar el canal de flujo directamente en la placa fría y luego utilizar un procesamiento mecánico para abrir la ruta de circulación de refrigeración. En este proceso, la elección del proceso de soldadura adecuado es un paso importante para garantizar el sellado. Para obtener más información, consulte "Diseño del proceso de soldadura para la caja inferior para almacenamiento de energía".

l Las tuberías de refrigeración líquida se utilizan principalmente para conexiones de tuberías blandas (duras) de transición entre fuentes de refrigeración líquida y equipos, entre equipos y entre equipos y tuberías. Los principales métodos de conexión son:

Conexión rápida: Uno de los métodos de conexión para los sistemas de refrigeración líquida de almacenamiento de energía es utilizar la conexión rápida VDA o CQC.

Conexión roscada: Ambos extremos de la estructura de conexión están conectados de forma deslizante con tuberías, y la conexión roscada entre el anillo de rosca interno y el manguito roscado aumenta la firmeza de la conexión.

Conexión de la tubería limitadora y la tuerca: Se sujeta una tubería de conexión en un extremo de la tubería y se instalan tuberías limitadoras de forma fija en ambos lados de la tubería de conexión. Se instalan arandelas de goma y anillos convexos de forma fija dentro de las tuberías limitadoras, y se abre una ranura para el anillo limitador en la superficie de la cabeza de la tubería de conexión. Una tuerca se conecta de forma giratoria a la parte superior del tubo limitador y se conecta de forma giratoria al tubo limitador a través de roscas.

Conexión del anillo de sellado: un anillo de sellado se adhiere a la pared interior del manguito roscado mediante un pegamento fuerte, y la pared interior del anillo de sellado está conectada de forma móvil a la superficie exterior de la tubería para evitar fugas durante el uso.

(3) La placa de refrigeración líquida PACK, la interfaz de la cabina, la tubería de la cabina, etc. están diseñadas con protección contra la corrosión a largo plazo en condiciones de refrigerante, temperatura y caudal comunes para garantizar un funcionamiento a largo plazo sin corrosión. Efecto de las condiciones de funcionamiento en la hermeticidad del líquido:

l Temperatura. Influencia de las altas temperaturas: A medida que aumenta la temperatura, la viscosidad del líquido generalmente disminuye, lo que puede hacer que el rendimiento de sellado del líquido disminuya, afectando así la hermeticidad del líquido. Por ejemplo, ciertos materiales de sellado pueden deformarse o deteriorarse a altas temperaturas, provocando fugas. Influencia de las bajas temperaturas: En un entorno de bajas temperaturas, el líquido puede volverse viscoso, aumentando la dificultad de flujo, pero también puede mejorar el rendimiento del material de sellado, mejorando así la hermeticidad del líquido hasta cierto punto.

l Presión. Entorno de alta presión: bajo alta presión, la densidad y la viscosidad del líquido pueden aumentar, mejorando así el rendimiento de sellado del líquido. Sin embargo, una presión excesiva también puede dañar el material de sellado y provocar fugas. Entorno de baja presión: bajo baja presión, el rendimiento de sellado del líquido puede ser relativamente débil, especialmente si el material de sellado en sí es defectuoso o viejo, es más probable que haya fugas.

l Caudal. Caudal alto: cuando el líquido fluye a alta velocidad, puede producir una gran fuerza de impacto en la superficie de sellado, lo que provoca desgaste o deformación del material de sellado, lo que afecta la hermeticidad del líquido. Caudal bajo: a un caudal bajo, el rendimiento de sellado del líquido es relativamente bueno, pero esto también puede ocultar algunos posibles problemas de sellado, como defectos menores en el material.

3-Problemas de corrosión y deposición

l El impacto del bloqueo en la hermeticidad del aire:

El refrigerante, los depósitos o el crecimiento de la caldera pueden provocar bloqueos internos, un flujo deficiente del refrigerante y una reducción de la eficiencia de enfriamiento.

Incrustaciones y incrustaciones: los minerales presentes en el refrigerante pueden formar depósitos en la pared interior de la tubería después de un funcionamiento prolongado, lo que se denomina "incrustaciones". Las incrustaciones también pueden formarse debido a la precipitación de partículas sólidas, la cristalización, la corrosión o la actividad microbiana. Esta suciedad obstruirá las tuberías y las placas de refrigeración, aumentará la resistencia al flujo y reducirá la eficiencia de la transferencia de calor.

Problema de espuma: se puede generar espuma en el sistema de refrigeración líquida. La espuma se adherirá a la superficie de la placa fría, lo que provocará una disminución del efecto de transferencia de calor y puede aumentar la resistencia en el funcionamiento del sistema, provocar corrosión por cavitación en la bomba, etc., y dañar el equipo.

l La influencia de las corrientes de Foucault en la hermeticidad del aire:

Cuando un fluido fluye por una tubería o un hueco, los cambios de velocidad pueden provocar la formación de remolinos, especialmente cuando el fluido pasa por partes estrechas u obstáculos, es más probable que se formen remolinos. La viscosidad y la densidad del fluido también afectan la generación de vórtices. Los fluidos con mayor viscosidad tienen más probabilidades de formar vórtices, mientras que los fluidos con mayor densidad pueden debilitar la formación de vórtices.

Caminos de fuga: Las corrientes de Foucault forman vórtices en las superficies de contacto, que pueden generar pequeños caminos de fuga en espacios o superficies irregulares, lo que provoca fugas de gas o líquido.

Desgaste de la superficie: el flujo en remolino puede provocar el desgaste de las superficies de contacto, especialmente en condiciones de flujo de alta velocidad. Este desgaste puede reducir aún más la hermeticidad del aire porque las superficies desgastadas tienen más probabilidades de formar nuevos canales de fuga.

Efectos térmicos: El flujo de corrientes de Foucault genera calor, lo que puede provocar deformación o expansión térmica del material de la superficie de contacto, afectando así la hermeticidad, especialmente en sistemas con grandes cambios de temperatura.

4-Problema de agua de condensación

En determinadas condiciones, puede formarse condensación en las líneas de refrigeración líquida, lo que puede provocar daños en el equipo o reducir la eficiencia. Falla del aislamiento: si el material de aislamiento de la tubería está dañado o envejecido, se perderá calor y se verá afectado el efecto de refrigeración. Especialmente en entornos de baja temperatura, la falla del aislamiento puede provocar la formación de escarcha o hielo en la superficie de la tubería. Agrietamiento por escarcha: en entornos fríos, si no se toman las medidas anticongelantes adecuadas, el refrigerante de las tuberías puede congelarse y provocar la rotura de las mismas.

Soluciones

l Medidas de sellado: Asegúrese de que la entrada y la salida de la tubería de refrigeración líquida estén completamente bloqueadas para evitar que el aire húmedo externo ingrese al compartimiento de la batería.

l Equipo de deshumidificación: Instale un acondicionador de aire deshumidificador o utilice la función de deshumidificación para mantener la humedad en el compartimiento de la batería dentro de un rango apropiado.

l Control de temperatura: Mediante la instalación de sistemas de aire acondicionado o ventilación, se puede controlar la temperatura y la humedad del ambiente donde se ubica el armario de almacenamiento de energía. Por ejemplo, se puede mantener la temperatura a 20-25 grados centígrados y la humedad relativa se puede controlar a un 40%-60%.

l Medidas de aislamiento: Aislamiento simple de los racks de baterías vacíos para evitar que la humedad entre en el compartimento que contiene el grupo de baterías.

Actualizaremos periódicamente la información y las tecnologías relacionadas con el diseño térmico y la reducción de peso. Gracias por su interés en Walmate.