Di recente, l'editore ha notato che molte aziende stanno prestando attenzione e pianificando l'accumulo di energia tramite raffreddamento a liquido a immersione. Dopo un periodo di silenzio, la tecnologia di raffreddamento a liquido a immersione ha nuovamente attirato l'attenzione e sembra stia diventando di nuovo popolare. Credo che anche molti colleghi stiano prestando attenzione a questo sviluppo.

1- Caratteristiche della tecnologia di raffreddamento a liquido ad immersione

Le celle di accumulo di energia si stanno muovendo verso 300+Ah e i sistemi di accumulo di energia si stanno muovendo verso 5MWh+. Più grande è la cella, più calore genera, più difficile è dissipare il calore e più difficile è garantire la coerenza della temperatura. Inoltre, il sistema di accumulo di energia è composto da un gran numero di celle impilate e le condizioni operative sono complesse e mutevoli, il che è più probabile che causi una generazione di calore non uniforme e una distribuzione non uniforme della temperatura. Se i problemi di dissipazione del calore e uniformità della temperatura non vengono risolti correttamente, le prestazioni di carica e scarica della batteria, la capacità e la durata diminuiranno, influenzando le prestazioni dell'intero sistema. Inoltre, la sicurezza è sempre stata la "spada di Damocle" che incombe sull'accumulo di energia delle batterie al litio e il modo più comune per migliorare la sicurezza è quello di muoversi verso le tre dimensioni di sicurezza intrinseca, sicurezza attiva e sicurezza passiva. Il raffreddamento a liquido a immersione consiste nell'immergere la cella della batteria in un liquido isolante, non tossico e dissipatore di calore. Il refrigerante ha una maggiore conduttività termica e capacità termica specifica. Questo metodo di contatto diretto può fornire un'efficienza di trasferimento di calore estremamente elevata, migliorando anche una migliore uniformità della temperatura. Inoltre, oltre a essere un mezzo di controllo della temperatura, il refrigerante può anche essere utilizzato come fluido antincendio per sistemi di accumulo di energia, combinando il controllo della temperatura e la protezione antincendio, che è anche una caratteristica significativa della tecnologia di raffreddamento a liquido a immersione. Il raffreddamento a liquido a immersione avrà senza dubbio più vantaggi nel contesto di un settore che richiede prestazioni di dissipazione del calore più elevate e una maggiore sicurezza.

Figura 1: Batteria di accumulo di energia raffreddata a liquido immersa Scatola di imballaggio

2- Soluzione di sistema di accumulo di energia con raffreddamento a liquido immerso

Come ramo della tecnologia di raffreddamento a liquido, la tecnologia di raffreddamento a liquido a immersione non è la prima ad essere utilizzata nel settore dell'accumulo di energia. Inizialmente è stata utilizzata nel campo dell'informatica ad alte prestazioni e in seguito si è gradualmente estesa ai data center, all'intelligenza artificiale, alle criptovalute, ecc.

L'intenzione originale della progettazione del sistema di accumulo di energia con raffreddamento a liquido a immersione è quella di risolvere le carenze del raffreddamento ad aria tradizionale e del raffreddamento a liquido indiretto nell'efficienza di raffreddamento e nel controllo della differenza di temperatura della batteria. La messa in servizio ufficiale del progetto Southern Power Grid Meizhou Baohu segna l'applicazione di successo del raffreddamento a liquido a immersione, una tecnologia all'avanguardia, nel campo della nuova ingegneria dell'accumulo di energia.

l Metodo di raffreddamento e metodo di circolazione del refrigerante

I metodi di raffreddamento sono divisi in monofase e a cambiamento di fase. Viene utilizzato il raffreddamento a liquido a immersione monofase, che include principalmente olio minerale, olio siliconico, estere naturale, ecc. Altri schemi utilizzano il raffreddamento a liquido a immersione bifase, rappresentato principalmente da idrofluoroetere, e utilizzano il calore latente a cambiamento di fase per dissipare il calore e migliorare l'efficienza di dissipazione del calore. Secondo statistiche incomplete, lo schema di "raffreddamento a immersione monofase" è il più comune tra i sistemi di accumulo di energia a raffreddamento a liquido a immersione attualmente rilasciati. In base alla differenza nella modalità di circolazione del refrigerante, ci sono tre percorsi tecnici nel raffreddamento a liquido a immersione monofase: convezione naturale, azionamento della pompa e raffreddamento a liquido a piastra fredda accoppiato a immersione. La convezione naturale utilizza le caratteristiche di espansione del volume del liquido e riduzione della densità dopo il riscaldamento per ottenere il galleggiamento del refrigerante caldo e l'affondamento dopo il raffreddamento, completando così la dissipazione del calore della circolazione; il nucleo del sistema di azionamento della pompa è che l'unità di raffreddamento a liquido aziona il refrigerante per circolare tra la tubazione di raffreddamento a liquido e la scatola di immersione della batteria per completare l'intero processo di dissipazione del calore della circolazione; nello schema di raffreddamento a liquido con piastra accoppiata a immersione, la batteria è immersa nel fluido dielettrico e la piastra fredda a contatto con il fluido dielettrico viene utilizzata per dissipare il calore, evitando l'uso di complessi circuiti secondari per raffreddare il fluido dielettrico.

l Forma del prodotto e soluzione di integrazione

L'iterazione della soluzione di integrazione del sistema di accumulo di energia raffreddato a liquido a immersione è un processo dal tutto alla parte e poi ai dettagli. Ogni passaggio è ottimizzato e migliorato sulla base della fase precedente per ottenere prestazioni e sicurezza più elevate. Dal livello cabina al livello pacco, la tecnologia di integrazione del sistema presenta le caratteristiche della personalizzazione della scena. La diversificazione degli scenari di accumulo di energia rende diversa la domanda di sistemi di accumulo di energia. Un singolo prodotto non può soddisfare la domanda del mercato. Il design modulare consente di ottimizzare ed espandere i prodotti di accumulo di energia in base alla scala e alla domanda di potenza del progetto, consentendo di adattare e distribuire rapidamente le soluzioni di accumulo di energia in base a diversi scenari ed esigenze applicative.

3-Sfide e scenari di implementazione nel processo di industrializzazione

I sistemi di accumulo di energia raffreddati a liquido immersi devono affrontare numerose sfide durante il processo di commercializzazione, tra cui la fattibilità economica, la complessità tecnica, l'accettazione del mercato e la maturità della filiera industriale.

l Complessità tecnica: rispetto ai sistemi di raffreddamento a liquido con piastra fredda, i sistemi di raffreddamento a liquido a immersione sono più complessi da progettare e implementare.

l Maturità della filiera industriale: la filiera industriale della tecnologia di raffreddamento a liquido a immersione non è ancora completamente matura, il che ne limita l'applicazione in una gamma più ampia di campi. La maturità della filiera industriale influisce direttamente sulla promozione e sulla commercializzazione della tecnologia.

l Sfide economiche: il settore dell'accumulo di energia è ancora nelle prime fasi di sviluppo commerciale e la mancanza di redditività rende difficile che i percorsi tecnologici ad alto costo siano favoriti dal mercato. Molte aziende competono con prezzi bassi per ordini temporanei, il che limita la penetrazione del raffreddamento a liquido a immersione.

Attualmente, il mercato principale dell'industria dell'accumulo di energia è ancora dominato dal raffreddamento ad aria e dal raffreddamento a liquido a piastra fredda, e il raffreddamento a liquido a immersione non è ancora stato pienamente accettato dal mercato. Sebbene la penetrazione di mercato e l'accettazione della tecnologia di raffreddamento a liquido a immersione non siano elevate, potrebbe non mostrare un potenziale considerevole in alcuni scenari speciali, come:

l Industria chimica pericolosa: le aziende chimiche pericolose hanno controlli di sicurezza estremamente rigorosi sulle apparecchiature di accumulo di energia, perché la maggior parte delle sostanze chimiche che producono e immagazzinano sono altamente infiammabili, esplosive, tossiche o corrosive. Una volta che si verifica un incidente, non solo causerà gravi perdite all'azienda stessa, ma potrebbe anche causare inquinamento ambientale e danni alle comunità circostanti.

l Stazioni base e data center: le stazioni base e i data center hanno una bassa tolleranza alla fuga termica. I sistemi di accumulo di energia dei data center devono avere batterie con prestazioni stabili e non sono soggetti a fuga termica per garantire la sicurezza del sistema. I requisiti per la qualità dell'alimentazione sono elevati e il sistema di accumulo di energia deve avere una capacità di risposta rapida. In caso di emergenza, come un guasto della rete o un'interruzione di corrente, il sistema di accumulo di energia deve essere in grado di passare direttamente alla modalità di scarica per garantire la continuità e la stabilità dell'alimentazione.

l Stazione di ricarica rapida: quando si carica e si scarica a velocità elevate, la batteria genera una grande quantità di calore in un breve periodo di tempo, il che causerà una temperatura della batteria troppo elevata e irregolare, rappresentando una minaccia per le prestazioni, la durata e la sicurezza della batteria. Ciò significa che la gestione termica della batteria diventa particolarmente importante in scenari di carica e scarica ad alta velocità.

Condivideremo regolarmente aggiornamenti e informazioni su tecniche di progettazione termica e alleggerimento, per la vostra consultazione. Grazie per l'interesse verso Walmate.