Nei progetti di accumulo di energia industriali e commerciali, il sistema di gestione termica è un componente fondamentale che determina la sicurezza, la durata e l'efficienza economica del sistema di accumulo dell'energia. Attualmente, le due principali tecnologie di dissipazione del calore-raffreddamento a liquido e raffreddamento ad aria- sono adattate a requisiti di scenari diversi, con vantaggi e limiti applicativi distinti.

1. Differenze essenziali tra i due percorsi di dissipazione del calore

Le differenze fondamentali tra le due tecnologie di dissipazione del calore risiedono nel mezzo di trasferimento del calore e nella logica dello scambio termico, che determinano direttamente la complessità strutturale e le prestazioni di base del sistema:

Sistema di raffreddamento ad aria

Utilizza l'aria come mezzo di trasferimento del calore e le ventole costringono l'aria a fluire attraverso la superficie dei moduli batteria o i condotti dell'aria interni per eliminare il calore generato durante la carica e lo scaricamento della batteria. Con una struttura relativamente semplice, i suoi componenti principali includono solo ventole, condotti dell'aria e dissipatori di calore, senza la necessità di ulteriori dispositivi di circolazione del fluido. Presenta una bassa difficoltà di integrazione e requisiti sciolti sulla forma dello spazio di installazione.

Sistema di raffreddamento a liquido

Adotta un liquido con capacità termica specifica più elevata come mezzo di trasferimento del calore. Attraverso piastre fredde o tubazioni pre-incorporate nei moduli batteria, entra direttamente in contatto con le celle della batteria per assorbire il calore, quindi dissipa il calore nell'ambiente attraverso uno scambiatore di calore esterno. Il sistema ha una struttura più complessa, che richiede pompe di supporto, serbatoi di stoccaggio dei liquidi, tubazioni e sistemi di controllo della temperatura di precisione, che impongono requisiti elevati alla progettazione integrata e alla tecnologia di tenuta.

2. Confronto delle prestazioni: i dati rivelano lacune fondamentali

Negli scenari applicativi ad alta-potenza e ad alta{1}densità di stoccaggio energetico industriale e commerciale, le differenze di prestazioni tra i due sono notevolmente amplificate. Soprattutto con la diffusione delle celle delle batterie ad alta-energia-densità come 314 Ah, queste lacune influiscono direttamente sulla sicurezza del sistema e sulla durata di servizio:

1. Efficienza di dissipazione del calore e controllo della differenza di temperatura: il raffreddamento a liquido ha un vantaggio di-ordine di-grandezza

I dati dei test mostrano che la capacità di scambio termico del sistema di raffreddamento a liquido è 6 volte quella del sistema di raffreddamento ad aria. In condizioni di carica e scarica a 0,5 °C, il sistema di raffreddamento a liquido può controllare la differenza di temperatura all'interno della batteria entro 3 gradi e le soluzioni di alta-qualità possono persino raggiungere una differenza di temperatura di<2℃ inside the pack; while even with optimized air duct design, the temperature difference of the air cooling system generally exceeds 8℃. In a test of a 314Ah centralized system under the same conditions, the maximum temperature of battery cells in the liquid-cooled cabinet was 35℃, while that in the air-cooled cabinet reached 42℃. This 7℃ temperature difference directly leads to differences in service life-for every 20℃ increase in the working temperature of battery cells, the cycle life is halved. The annual capacity attenuation of the air cooling system reaches 8.1%, while that of the liquid cooling system is only 3.2%, with a cumulative attenuation gap of 49% over 10 years.

2. Adattabilità ambientale: il raffreddamento a liquido può far fronte a condizioni estreme

L'effetto di dissipazione del calore del sistema di raffreddamento ad aria dipende fortemente dalla temperatura ambiente. Nell'ambiente ad alta-temperatura di 45 gradi all'interno dei container durante l'estate australe, l'efficienza di dissipazione del calore diminuisce del 50%, il che tende ad attivare la protezione e l'arresto del BMS; a temperature inferiori ai -10 gradi nella Cina settentrionale, le ventole tendono a formare brina e congelamento, con una conseguente diminuzione del 30% dell'efficienza di carica e scarica. Attraverso il controllo preciso della temperatura e le funzioni di riscaldamento, il sistema di raffreddamento a liquido può funzionare stabilmente in un ampio intervallo di temperature compreso tra -40 gradi e 45 gradi. In ambienti ad alta-polvere e-nebbia salina come deserti, aree minerarie e regioni costiere, il sistema di raffreddamento a liquido a funzionamento chiuso può anche isolare efficacemente gli inquinanti e ridurre il rischio di guasti.

3. Sicurezza del sistema e tasso di guasto: il raffreddamento a liquido offre una migliore garanzia

Il sistema di raffreddamento dell'aria si basa sulla convezione dell'aria, che è soggetta all'ostruzione dei condotti dell'aria da parte di polvere e amenti, con conseguente attenuazione annuale dell'8%-12% nell'efficienza di dissipazione del calore. In un progetto di fabbrica, il tasso di intasamento dei condotti dell'aria ha raggiunto il 40% dopo 2 anni di funzionamento, richiedendo l'arresto per la pulizia. Il sistema di raffreddamento a liquido funziona in modo chiuso senza problemi di blocco e il suo tasso di guasto è inferiore del 40% rispetto a quello del sistema di raffreddamento ad aria. Il tempo di funzionamento-senza problemi delle pompe di circolazione dei componenti principali supera le 50.000 ore e la durata di servizio delle guarnizioni di livello automobilistico può raggiungere più di 8 anni. In casi estremi, il sistema di raffreddamento a liquido può assorbire rapidamente il calore rilasciato dall’instabilità termica delle celle della batteria, ritardando la diffusione dei rischi, e alcuni sistemi di raffreddamento a liquido a immersione possono anche isolare l’ossigeno per inibire le reazioni.

4. Utilizzo dello spazio: il raffreddamento a liquido supporta il design ad alta-densità

Il raffreddamento dell'aria richiede di riservare un ampio spazio per i condotti dell'aria, che limita la densità energetica del sistema; le piastre di raffreddamento a liquido possono essere strettamente integrate, consentendo di alloggiare nello stesso volume-batterie di capacità maggiore. Per progetti industriali e commerciali con spazio limitato, il design compatto del raffreddamento a liquido può ridurre significativamente i costi di ingegneria civile.

3. Scenari applicabili e selezione: la corrispondenza dei requisiti è fondamentale

In combinazione con le differenze di cui sopra, i confini dello scenario applicabile delle due tecnologie sono chiari. La selezione dovrebbe concentrarsi attentamente sulla scala del progetto, sull’ambiente, sul budget e sulle aspettative di durata di servizio:

1. Scenari applicabili ai sistemi di raffreddamento ad aria

Adatto per lo stoccaggio di energia industriale e commerciale di piccole e medie- dimensioni (ad esempio, inferiore a 1-2 MWh), regioni con climi miti (temperatura da -5 gradi a 35 gradi) e aria pulita; scenari con budget di progetto limitati, aspettative di durata di servizio basse (5-8 anni) e risorse operative e di manutenzione limitate. Ad esempio, fabbriche di piccole e medie dimensioni nelle aree suburbane del sud, progetti di alimentazione di riserva per edifici adibiti ad uffici, ecc. Il raffreddamento dell'aria può essere realizzato rapidamente e a costi contenuti.

2. Scenari applicabili ai sistemi di raffreddamento a liquido

Adatto per lo stoccaggio di energia industriale e commerciale su media e larga scala- (oltre 3 MWh), requisiti di alta-potenza/alta-densità (ad esempio, ricarica di-stoccaggio-fotovoltaico integrato), regioni con clima estremo (alta temperatura, bassa temperatura, elevata polvere); progetti con requisiti elevati in termini di sicurezza del sistema, durata di servizio (più di 10 anni) e coerenza, nonché perseguimento di un ritorno sull'investimento a lungo-termine. Ad esempio, i progetti di stoccaggio dell'energia in grandi imprese manifatturiere, data center, regioni fredde del nord o-zone industriali ad alta temperatura del sud-il raffreddamento a liquido è una scelta più affidabile.

4. Nessuna superiorità o inferiorità assoluta nei percorsi tecnici; L'adattamento ai requisiti è ottimale

Con i vantaggi del basso costo e della facile manutenzione, il raffreddamento ad aria ha ancora un valore insostituibile nei progetti industriali e commerciali di piccola e media-potenza in ambienti temperati; il raffreddamento a liquido, con la sua efficiente dissipazione del calore, il controllo preciso della temperatura e la forte adattabilità ambientale, è diventato la scelta principale per progetti di media e grande-scala con requisiti-alti. Durante la selezione, dovremmo abbandonare la "teoria-solo costo" o la "teoria-solo tecnologia" e condurre una valutazione completa basata sulla scala del progetto, sulle condizioni ambientali, sui requisiti di prestazione e sui costi dell'intero-ciclo di vita-.

Per gli utenti industriali e commerciali che perseguono rendimenti stabili a lungo- termine, sebbene l'investimento iniziale del sistema di raffreddamento a liquido sia relativamente elevato, è possibile ottenere un valore a circuito chiuso estendendo la durata della batteria, riducendo i costi di funzionamento e manutenzione e migliorando l'efficienza operativa; se il budget è limitato e lo scenario è semplice, il sistema di raffreddamento ad aria può soddisfare le esigenze di base di stoccaggio dell’energia.