Kluczowe zagadnienia związane z zarządzaniem ciepłem magazynów energii
Celem kontroli temperatury elektrochemicznych magazynów energii jest poprawa żywotności i bezpieczeństwa akumulatorów, dzięki czemu ograniczenia przestrzenne dotyczące sprzętu do kontroli temperatury są stosunkowo złagodzone. Zwykle elektrochemiczne urządzenia do magazynowania energii są wdrażane w środowiskach zewnętrznych, dlatego większą uwagę zwraca się na stabilność, żywotność oraz koszty eksploatacji i konserwacji sprzętu do kontroli temperatury. Wymagania dotyczące objętości i wagi sprzętu są stosunkowo luźne. Obecnie rozwiązania chłodzone powietrzem odpowiadają za dużą część magazynowania energii elektrochemicznej, ale wraz z modernizacją nowych elektrowni i magazynowania energii poza siecią w kierunku większej pojemności akumulatorów i wyższej gęstości mocy systemu, zastosowanie rozwiązań w zakresie chłodzenia cieczą również szybko wzrośnie. zwiększyć.
Zapotrzebowanie na kontrolę temperatury w nowych pojazdach energetycznych kładzie większy nacisk na poprawę efektywności zarządzania ciepłem i dokładności kontroli temperatury w stałych przestrzeniach. Oprócz kontroli temperatury akumulatora nowe pojazdy energetyczne wymagają również kontroli temperatury elektronicznego układu sterowania, silnika i kabiny. Ze względu na większą gęstość energii akumulatorów i ograniczoną przestrzeń nadwozia, zarządzanie ciepłem w nowych pojazdach energetycznych wymaga wyższych wymagań dotyczących objętości, masy, wydajności rozpraszania ciepła i dokładności kontroli temperatury.
Wymagania dotyczące kontroli temperatury w centrach danych mają na celu zwiększenie mocy chłodzenia i zmniejszenie efektywności wykorzystania mocy w centrach danych (PUE=całkowite zużycie energii przez sprzęt w centrach danych/zużycie energii przez sprzęt IT). Wraz z poprawą mocy obliczeniowej chipów sztucznej inteligencji, zużycie energii w centrach danych znacznie wzrosło. Dlatego kontrola temperatury IDC podkreśla potrzebę efektywności rozpraszania ciepła, aby nadążać za szybkością poprawy zużycia energii przez chip. W kontekście zaostrzających się polityk dotyczących PUE należy w dalszym ciągu poprawiać efektywność zarządzania ciepłem oraz nadal promować rozwiązania w zakresie chłodzenia cieczą zanurzeniową i natryskową.
Wzrost współczynnika rozładowania ładunku jest trendem w rozwoju elektrochemicznych magazynów energii, a zapotrzebowanie na gospodarkę cieplną w magazynach energii będzie również rosło. W przypadku akumulatorów magazynujących energię o wyższym współczynniku rozładowania występuje większe ryzyko niekontrolowanej utraty ciepła. Dlatego też efektywność wymiany ciepła w ramach zarządzania ciepłem magazynowania energii również wymaga dalszej poprawy. Pod względem efektywności wymiany ciepła, ze względu na wyższą pojemność cieplną właściwą i przewodność cieplną cieczy w porównaniu do gazów, a im bliżej źródła ciepła, tym wyższa wydajność chłodzenia. Przy tym samym zużyciu energii temperatura rozpraszania ciepła przez akumulatory chłodzone cieczą jest o 3-5 stopnia niższa niż w przypadku akumulatorów chłodzonych powietrzem; Schemat chłodzenia cieczą nie wymaga projektowania kanałów powietrznych, co może znacznie zaoszczędzić powierzchnię lądu, więc zastąpienie chłodzenia powietrzem chłodzeniem cieczą również stanie się przyszłym trendem.
Chłodzenie powietrzem będzie stopniowo zastępowane przez chłodzenie cieczą, a chłodzenie cieczą zanurzeniową ma możliwość dalszego wzrostu penetracji w miarę spadku ceny chłodziwa. Zewnętrzne zarządzanie ciepłem z kontenerem jako celem zarządzania ciepłem może być próbą kierunku dalszej redukcji kosztów rozwiązań z zakresu zarządzania ciepłem. W technologii chłodzenia cieczą, chłodzenie cieczą z zimną płytą i chłodzenie cieczą zanurzeniową to dwie powszechne formy. Istnieją różne rozwiązania w zakresie chłodzenia cieczą, wśród których główne i wydajne rozwiązania obejmują zanurzeniowe chłodzenie cieczą, chłodzenie natryskowe i chłodzenie cieczą z zimną płytą. Chłodzenie cieczą zanurzeniową ma lepszą wydajność, w tym chłodzenie jednofazowe/ze zmianą fazy, ale wymaga wyższych właściwości termicznych i fizycznych, stabilności, kompatybilności materiałowej i izolacji chłodziwa, co skutkuje wyższymi kosztami. Obecnie chłodzenie cieczą z zimną płytą jest stosunkowo dojrzałym rozwiązaniem w zakresie chłodzenia cieczą, charakteryzującym się prostą instalacją, dobrą kompatybilnością materiałową, niskimi kosztami transformacji, dużą szybkością rozwoju i niższą ceną niż zanurzeniowe chłodzenie cieczą.
Możliwe kierunki rozwoju przyszłej gospodarki cieplnej obejmują:
1. Chłodzenie powietrzem zostanie zastąpione chłodzeniem cieczą,
2. Rozwój typu zimnej płyty w stronę typu zanurzeniowego,
3. Eksternalizacja gospodarki cieplnej. Dzięki ciągłemu ulepszaniu mocy obliczeniowej chipów, gęstości energii baterii oraz wydajności ładowania i rozładowywania, ciepło generowane przez sprzęt w jednostce czasu również znacznie wzrośnie. Dlatego też poprawa efektywności wymiany ciepła w układach kontroli temperatury stanie się trendem rozwoju przemysłu.
