Bercanda, di bidang pengatur suhu penyimpanan energi, generasi pertama adalah pendingin udara, generasi kedua dan yang dominan saat ini adalah pendingin cairan pelat dingin, dan pendingin cairan imersi masih diupayakan menjadi generasi ketiga. Tiba-tiba, pendinginan langsung muncul dan memasuki pasar dengan cara yang terkenal, bersaing untuk mendapatkan posisi penerus generasi ketiga.
Industri penyimpanan energi Tiongkok telah memasuki tahap perkembangan pesat, dan inovasi teknologi berkelanjutan serta sinkronisasi berbagai jalur teknologi merupakan salah satu perwujudan penting periode ini.
Secara khusus, seiring dengan berkembangnya sel penyimpan energi menuju kapasitas yang lebih besar, integrasi sistem berkembang ke arah skala yang lebih besar dan kepadatan energi yang lebih tinggi, serta skenario penerapan menjadi lebih kompleks dan beragam, yang semuanya menuntut persyaratan yang lebih tinggi pada masa pakai, keselamatan, biaya, dan faktor lainnya. sistem penyimpanan energi. Dari integrasi sistem hingga komponen inti termasuk sel, 3S, kontrol suhu, dan proteksi kebakaran, iterasi teknologi terus berlanjut.
Sebagai penghubung utama dalam sistem penyimpanan energi, sistem kontrol suhu memainkan peran penting dalam keselamatan, efisiensi, dan umur penyimpanan energi. Terutama dengan meningkatnya permintaan untuk aplikasi seperti penyimpanan energi jangka panjang dan penyimpanan energi tingkat tinggi, indikator kinerja keseluruhan komponen pengatur suhu telah ditingkatkan.
Mulai dari pendingin udara generasi pertama, hingga pendingin cairan pelat dingin yang umum digunakan saat ini, hingga pendingin cairan perendaman yang mendapat perhatian luas, teknologi pengatur suhu telah memiliki banyak cabang dalam beberapa tahun terakhir untuk terus mengoptimalkan permasalahan seperti kerentanan baterai terhadap panas. panas dan distribusi suhu yang tidak merata.
Di awal bulan, berita besar lainnya datang: CRRC Zhuzhou Institute, bersama dengan 14 perusahaan rantai industri termasuk Invic, Hisense Network Energy, Tongfei Co., Ltd., dan Midea, merilis sistem 6,9MWh yang berorientasi masa depan, di mana tautan pengatur suhu menggunakan unit pendingin langsung penyimpanan energi 12kW untuk pertama kalinya. Begitu berita ini keluar, menarik perhatian industri.
Teknologi pendinginan langsung, yang awalnya digunakan di bidang kendaraan energi baru, telah memasuki industri penyimpanan energi dengan meriah. Ada suara-suara yang mendukung, ada pula suara-suara yang menolak.
Pendinginan langsung bertujuan untuk mengontrol suhu penyimpanan energi 3.0?
Dalam dua tahun terakhir, kapasitas terpasang energi terbarukan global telah berkembang pesat. Menurut laporan pasar tahunan "Energi Terbarukan 2023" yang dirilis oleh Badan Energi Internasional, pada tahun 2023, kapasitas terpasang energi terbarukan global akan meningkat sebesar 50% dibandingkan tahun 2022, dan tingkat pertumbuhan kapasitas terpasang telah melampaui masa lalu. 30 tahun. Dengan latar belakang ini, perkembangan industri penyimpanan energi telah membuka ruang pasar yang semakin luas.
Pada saat yang sama, perusahaan penyimpanan energi Tiongkok terjebak dalam pusaran sirkulasi internal. Untuk mencapai hal tersebut, teknologi merupakan daya saing yang paling utama, sementara keamanan yang tinggi, biaya yang rendah dan efisiensi yang tinggi merupakan ambang batas yang paling penting untuk meningkatkan teknologi penyimpanan energi.
Terutama dengan tren sel baterai berskala besar dan peningkatan kepadatan daya terintegrasi pada sistem penyimpanan energi, efisiensi baterai dan risiko pelepasan panas telah menjadi fokus industri. Diantaranya, sistem pengatur suhu memegang peranan penting.
Mencermati kemajuan teknologi kontrol suhu penyimpanan energi, sistem pendingin udara generasi pertama sederhana, biaya produksi rendah, dan mudah dipasang; pendingin cair pelat dingin generasi kedua mulai menggunakan cairan sebagai media pertukaran panas, dengan daya dukung panas yang besar dan efisiensi pertukaran panas yang tinggi; dan pendingin cairan perendaman, yang masih dalam tahap awal pengembangan, memiliki keunggulan dalam mencegah pelarian termal dan keseragaman suhu ekstrem secara efektif, namun terjebak oleh masalah biaya tinggi dan belum terselesaikan.
Pada saat industri berkembang pesat dan teknologi berkembang pesat, pendinginan langsung tiba-tiba berakhir dengan sangat terkenal. Dilaporkan bahwa unit pendingin langsung penyimpanan energi 12kW yang disebutkan di atas mengadopsi teknologi pendinginan langsung zat pendingin, yang mengurangi kehilangan pertukaran panas, membuat sistem lebih hemat energi, dan mengurangi biaya; pada saat yang sama, mengadopsi desain yang tidak memerlukan sirkulasi air, dan risiko kebocoran adalah "nol". Unit ini berukuran lebih kecil dan memiliki kebisingan yang lebih rendah, serta dapat memberikan kapasitas pendinginan yang lebih besar dalam ruang terbatas, hal ini sejalan dengan tren perkembangan peningkatan kepadatan energi pada sistem penyimpanan energi dan penurunan ruang yang tersedia.
Beberapa perusahaan rantai pasokan mengatakan bahwa teknologi pengontrol suhu pendinginan langsung akan memberikan lebih banyak pilihan dan arah bagi pengembangan industri penyimpanan energi, dan diharapkan menjadi tren perkembangan utama di bidang manajemen termal penyimpanan energi di masa depan.
Beberapa perusahaan secara blak-blakan menyatakan bahwa karena panas yang dihasilkan oleh sel baterai tidak cukup terkonsentrasi dan panas yang dihasilkan per satuan luas tidak terlalu besar, maka tidak diperlukan teknologi pendingin perpindahan panas intensitas tinggi seperti pendinginan langsung untuk mengatasi masalah tersebut. .
Apa sebenarnya pendinginan langsung itu? Menurut informasi publik, pendinginan langsung adalah desain pendinginan minimalis yang tidak memerlukan sirkulasi air, memungkinkan zat pendingin mendinginkan sel baterai secara langsung melalui pelat dingin fluor, dan dengan cepat menghilangkan panas yang dihasilkan melalui pertukaran panas.
Saat ini, teknologi pengatur suhu yang lebih umum terutama adalah pendingin udara dan pendingin cairan pelat dingin, dan pendingin cairan perendaman masih dalam tahap awal pengembangan. Di antara keempat teknologi pengatur suhu yang ditunjukkan pada tabel di atas, kecuali pendingin udara yang menggunakan udara sebagai media pendingin, pendingin cairan pelat dingin, pendingin cairan imersi, dan pendingin langsung semuanya menggunakan cairan.
Di antara ketiga teknologi pendingin cair, hanya pendinginan imersi yang menggunakan kontak langsung dengan cara merendam sel baterai langsung dalam cairan imersi tanpa ada hubungan perpindahan panas di antaranya. Pendinginan cairan pelat dingin dan pendinginan langsung keduanya menggunakan kontak tidak langsung.
Dari sudut pandang struktural, pendinginan langsung dan pendinginan cairan pelat dingin sangat mirip. Orang dalam industri mengatakan bahwa teknologi pendingin cair pelat dingin tradisional menghilangkan panas ke bagian bawah baterai dengan memasukkan air dingin ke dalam pelat pendingin cair, sedangkan pendinginan langsung menggantikan air dalam pendingin cair pelat dingin dengan zat pendingin, yang kemudian digunakan untuk dinginkan sel baterai melalui pelat dingin fluor.
Namun meski bentuknya mirip, prinsip pertukaran panas kedua teknologi ini tidak bisa dibilang sama.
Dalam pendinginan langsung, di satu sisi, pertukaran panas perbedaan suhu digunakan. Karena suhu zat pendingin relatif rendah dan zat pendingin itu sendiri mempunyai kapasitas panas spesifik yang jauh lebih besar daripada air, efisiensi pertukaran panas yang lebih tinggi dapat dicapai. Di sisi lain, pendinginan langsung juga memanfaatkan prinsip penyerapan panas evaporasi, yaitu menyerap panas di sekitarnya dengan mengubah refrigeran dari cair menjadi gas.
Dalam hal ini, beberapa orang dalam industri menjelaskan bahwa "keterhubungan tinggi antara sistem pendingin baterai dan sistem AC setara dengan menempatkan evaporator dalam sistem AC langsung ke dalam paket baterai."
Terlihat bahwa jumlah panas yang dapat dihilangkan dengan pendinginan langsung pada metode pertukaran panas ganda ini jauh lebih besar dibandingkan dengan pendinginan cairan pelat dingin yang hanya mengandalkan pertukaran panas perbedaan suhu. Kapasitas pertukaran panas yang sangat baik dan efisiensi mesin secara keseluruhan membuat pendinginan langsung tampaknya memiliki ruang pasar yang cukup besar di bidang penyimpanan energi.
Faktanya, gagasan untuk menerapkan teknologi kontrol suhu pendinginan langsung pada bidang penyimpanan energi telah diusulkan sejak lama, namun produk dan aplikasi terkait relatif jarang, bahkan dalam aplikasi penelitian baru. Pasalnya, teknologi pendinginan langsung masih memiliki banyak permasalahan yang belum teratasi.
Dalam promosi produk pengatur suhu pendinginan langsung, keselamatan sering kali ditempatkan pada posisi yang sangat penting. Dilaporkan bahwa jika terjadi kebocoran, zat pendingin akan secara otomatis menguap menjadi gas, sehingga risiko kebocoran menjadi nol, dan secara efektif dapat menghindari korsleting listrik dan pelepasan panas yang disebabkan oleh kebocoran media pendingin konvensional.
Perlu dicatat bahwa sistem pendingin langsung menghadapi intensitas tekanan yang lebih besar. Di satu sisi, tekanan fluor jauh lebih besar daripada tekanan air. Tekanan airnya hanya beberapa kilogram, namun tekanan fluornya puluhan kilogram lebih tinggi dari itu; sebaliknya, tekanan penguapan zat pendingin umumnya mencapai 3-4 atmosfer, sedangkan tekanan kerja pelat pendingin cair umumnya berada dalam kisaran 1,3 atmosfer.
Oleh karena itu, pendinginan langsung akan sangat meningkatkan persyaratan kekuatan menahan tekanan pada pelat dingin, sambungan, dan pipa. Misalnya, pipa nilon konvensional tidak dapat menahan tekanan seperti itu sama sekali. Tingkat ketahanan tekanan pelat pendingin langsung harus minimal 4 kali tekanan penguapan.
Selain itu, pendinginan langsung memiliki persyaratan yang jauh lebih tinggi untuk penyegelan pelat dingin dibandingkan pendinginan cair tradisional.
Semua faktor ini akan mempersulit perusahaan rantai pasokan untuk mengulangi teknologi mereka, dan biaya suku cadang juga akan meningkat. Dalam hal pengendalian sistem, pendinginan langsung juga lebih rumit karena perlu mempertimbangkan distribusi aliran antara PACK yang berbeda, pengendalian suhu penguapan, dan desain saluran aliran pelat dingin, dll.
Mengambil desain arah aliran zat pendingin pada pelat pendingin langsung sebagai contoh, paket baterai tidak hanya harus memastikan bahwa sel baterai beroperasi pada suhu yang wajar, tetapi juga mengontrol perbedaan suhu antara modul yang berbeda. Umumnya, perbedaan suhu sel baterai tidak boleh lebih dari 5 derajat. Oleh karena itu, sangat penting untuk memastikan suhu yang seragam pada pelat dingin baterai itu sendiri. Oleh karena itu, mengoptimalkan arah aliran zat pendingin pada pelat pendingin langsung dan meningkatkan keseragaman suhu baterai penyimpan energi merupakan kesulitan yang perlu diatasi oleh sistem pendingin langsung.
Terlihat masih banyak permasalahan agar teknologi pendinginan langsung dapat benar-benar diterapkan di bidang penyimpanan energi, dan memerlukan waktu yang lama untuk dapat diterapkan secara besar-besaran.