Récemment, l'éditeur a remarqué que de nombreuses entreprises s'intéressent au stockage d'énergie par refroidissement liquide par immersion et planifient ce type de stockage. Après une période de silence, la technologie du refroidissement liquide par immersion a de nouveau attiré l'attention et semble redevenir populaire. Je pense que de nombreux pairs prêtent également attention à cette évolution.

1- Caractéristiques de la technologie de refroidissement liquide par immersion

Les cellules de stockage d'énergie évoluent vers 300+Ah, et les systèmes de stockage d'énergie évoluent vers 5MWh+. Plus la cellule est grande, plus elle génère de chaleur, plus il est difficile de dissiper la chaleur et plus il est difficile d'assurer la cohérence de la température. De plus, le système de stockage d'énergie est composé d'un grand nombre de cellules empilées et les conditions de fonctionnement sont complexes et changeantes, ce qui est plus susceptible de provoquer une génération de chaleur inégale et une distribution de température inégale. Si les problèmes de dissipation de chaleur et d'uniformité de température ne sont pas correctement résolus, les performances de charge et de décharge, la capacité et la durée de vie de la batterie diminueront, affectant les performances de l'ensemble du système. De plus, la sécurité a toujours été l'« épée de Damoclès » suspendue au-dessus du stockage d'énergie des batteries au lithium, et le moyen le plus courant d'améliorer la sécurité est de s'orienter vers les trois dimensions de la sécurité intrinsèque, de la sécurité active et de la sécurité passive.

Le refroidissement liquide par immersion consiste à immerger la cellule de la batterie dans un liquide isolant, non toxique et dissipant la chaleur. Le liquide de refroidissement a une conductivité thermique et une capacité thermique spécifique plus élevées. Cette méthode de contact direct peut fournir une efficacité de transfert de chaleur extrêmement élevée tout en améliorant une meilleure uniformité de température. De plus, en plus d'être un moyen de contrôle de la température, le liquide de refroidissement peut également être utilisé comme fluide anti-incendie pour les systèmes de stockage d'énergie, combinant contrôle de la température et protection contre l'incendie, ce qui est également une caractéristique importante de la technologie de refroidissement par liquide par immersion. Le refroidissement par liquide par immersion présentera sans aucun doute plus d'avantages dans le contexte d'une industrie qui exige des performances de dissipation thermique plus élevées et une sécurité renforcée.

Figure 1 : Boîtier de batterie Pack à refroidissement liquide immersif

2- Solution de stockage d'énergie par refroidissement liquide immergé

En tant que branche de la technologie de refroidissement liquide, la technologie de refroidissement liquide par immersion n'est pas la première à être utilisée dans l'industrie du stockage d'énergie. Elle a été initialement utilisée dans le domaine du calcul haute performance, puis progressivement étendue aux centres de données, à l'intelligence artificielle, à la crypto-monnaie, etc.

L'intention initiale de la conception du système de stockage d'énergie par refroidissement liquide par immersion est de résoudre les lacunes du refroidissement par air traditionnel et du refroidissement liquide indirect en termes d'efficacité de refroidissement et de contrôle de la différence de température de la batterie. La mise en service officielle du projet Southern Power Grid Meizhou Baohu marque l'application réussie du refroidissement liquide par immersion, une technologie de pointe, dans le domaine de la nouvelle ingénierie de stockage d'énergie.

l Méthode de refroidissement et méthode de circulation du liquide de refroidissement

Les méthodes de refroidissement sont divisées en monophasé et à changement de phase. Le refroidissement liquide par immersion monophasé est utilisé, comprenant principalement de l'huile minérale, de l'huile de silicone, de l'ester naturel, etc. D'autres schémas utilisent le refroidissement liquide par immersion biphasé, principalement représenté par l'hydrofluoroéther, et utilisent la chaleur latente à changement de phase pour dissiper la chaleur et améliorer l'efficacité de la dissipation thermique. Selon des statistiques incomplètes, le schéma de « refroidissement par immersion monophasé » est le plus courant parmi les systèmes de stockage d'énergie par refroidissement liquide par immersion actuellement commercialisés.

Selon la différence de mode de circulation du liquide de refroidissement, il existe trois voies techniques dans le refroidissement liquide par immersion monophasé : la convection naturelle, l'entraînement par pompe et le refroidissement liquide par plaque froide couplée par immersion. La convection naturelle utilise les caractéristiques de dilatation du volume du liquide et de réduction de la densité après chauffage pour obtenir la flottaison du liquide de refroidissement chaud et son affaissement après refroidissement, complétant ainsi la dissipation thermique par circulation ; le cœur du système d'entraînement par pompe est que l'unité de refroidissement liquide entraîne le liquide de refroidissement à circuler entre la canalisation de refroidissement liquide et le boîtier d'immersion de la batterie pour compléter l'ensemble du processus de dissipation thermique par circulation ; et dans le schéma de refroidissement liquide à plaques couplées par immersion, la batterie est immergée dans le fluide diélectrique, et la plaque froide en contact avec le fluide diélectrique est utilisée pour évacuer la chaleur, évitant l'utilisation de circuits secondaires complexes pour refroidir le fluide diélectrique.

l Forme du produit et solution d'intégration

L'itération de la solution d'intégration du système de stockage d'énergie refroidi par liquide par immersion est un processus allant de l'ensemble à la partie puis aux détails. Chaque étape est optimisée et améliorée sur la base de l'étape précédente pour obtenir des performances et une sécurité supérieures.

Du niveau de la cabine au niveau du pack, la technologie d'intégration du système présente les caractéristiques de la personnalisation de la scène. La diversification des scénarios de stockage d'énergie rend la demande de systèmes de stockage d'énergie différente. Un seul produit ne peut pas répondre à la demande du marché. La conception modulaire permet d'optimiser et d'étendre les produits de stockage d'énergie en fonction de l'échelle et de la demande de puissance du projet, ce qui permet d'ajuster et de déployer rapidement les solutions de stockage d'énergie en fonction de différents scénarios d'application et besoins.

3-Défis et scénarios de mise en œuvre dans le processus d'industrialisation

Les systèmes de stockage d’énergie refroidis par liquide immergés sont confrontés à de nombreux défis au cours du processus de commercialisation, notamment la faisabilité économique, la complexité technique, l’acceptation du marché et la maturité de la chaîne industrielle.

l Complexité technique : Comparés aux systèmes de refroidissement liquide à plaque froide, les systèmes de refroidissement liquide par immersion sont plus complexes à concevoir et à mettre en œuvre.

l Maturité de la chaîne industrielle : La chaîne industrielle de la technologie du refroidissement liquide par immersion n'est pas encore totalement mature, ce qui limite son application à un plus large éventail de domaines. La maturité de la chaîne industrielle affecte directement la promotion et la commercialisation de la technologie.

l Défis économiques : L'industrie du stockage d'énergie en est encore aux premiers stades de son développement commercial et le manque de rentabilité rend difficile la promotion des technologies à coût élevé par le marché. De nombreuses entreprises rivalisent avec des prix bas pour des commandes temporaires, ce qui limite la pénétration du refroidissement liquide par immersion.

À l'heure actuelle, le marché principal de l'industrie du stockage d'énergie est toujours dominé par le refroidissement par air et le refroidissement par liquide à plaque froide, et le refroidissement par liquide par immersion n'est pas encore pleinement accepté par le marché. Bien que la pénétration du marché et l'acceptation de la technologie de refroidissement par liquide par immersion ne soient pas élevées, elle peut ne pas montrer un potentiel considérable dans certains scénarios particuliers, tels que :

l Industrie des produits chimiques dangereux : les entreprises de produits chimiques dangereux appliquent des contrôles de sécurité extrêmement stricts sur les équipements de stockage d'énergie, car la plupart des produits chimiques qu'elles produisent et stockent sont hautement inflammables, explosifs, toxiques ou corrosifs. En cas d'accident, celui-ci entraînera non seulement de graves pertes pour l'entreprise elle-même, mais pourra également entraîner une pollution de l'environnement et des dommages aux communautés environnantes.

l Stations de base et centres de données : les stations de base et les centres de données ont une faible tolérance à l'emballement thermique. Les systèmes de stockage d'énergie des centres de données doivent disposer de batteries aux performances stables et ne sont pas sujets à l'emballement thermique pour garantir la sécurité du système. Les exigences en matière de qualité de l'énergie sont élevées et le système de stockage d'énergie doit avoir une capacité de réponse rapide. En cas d'urgence telle qu'une panne de réseau ou une coupure de courant, le système de stockage d'énergie doit pouvoir passer directement en mode décharge pour assurer la continuité et la stabilité de l'alimentation électrique.

l Station de charge rapide : lors d'une charge et d'une décharge à des vitesses élevées, la batterie génère une grande quantité de chaleur en peu de temps, ce qui entraîne une température trop élevée et inégale de la batterie, ce qui constitue une menace pour les performances, la durée de vie et la sécurité de la batterie. Cela signifie que la gestion thermique de la batterie devient particulièrement importante dans les scénarios de charge et de décharge à vitesse élevée.

Nous mettrons régulièrement à jour les informations et technologies relatives à la conception thermique et à l’allègement. Merci de votre intérêt pour Walmate.