Desafio térmico do armazenamento de energia
O foco do controle de temperatura do armazenamento de energia eletroquímica é melhorar a vida útil e a segurança das baterias, de modo que as restrições de espaço nos equipamentos de controle de temperatura sejam relativamente relaxadas. Normalmente, os dispositivos de armazenamento de energia eletroquímica são implantados em ambientes externos, portanto, mais atenção é dada à estabilidade, vida útil e custos de operação e manutenção dos equipamentos de controle de temperatura. Os requisitos de volume e peso do equipamento são relativamente vagos. Actualmente, as soluções refrigeradas a ar representam uma grande proporção do armazenamento de energia electroquímica, mas com a modernização de novas centrais eléctricas e do armazenamento de energia fora da rede no sentido de uma maior capacidade de bateria e maior densidade de potência do sistema, a utilização de soluções de refrigeração líquida também irá rapidamente aumentar.
A demanda de controle de temperatura dos novos veículos energéticos dá mais ênfase à melhoria da eficiência do gerenciamento térmico e à precisão do controle de temperatura em espaços fixos. Além do controle de temperatura da bateria, os novos veículos energéticos também exigem controle de temperatura do sistema de controle eletrônico, motor e cabine. Devido à maior densidade de energia das baterias de potência e ao espaço corporal limitado, o gerenciamento térmico dos novos veículos energéticos exige requisitos mais elevados de volume, peso, eficiência de dissipação de calor e precisão de controle de temperatura.
Os requisitos de controle de temperatura dos data centers visam aumentar a potência de resfriamento e reduzir a eficiência de utilização de energia dos data centers (PUE=consumo total de energia do equipamento dos data centers/consumo de energia dos equipamentos de TI). Com a melhoria do poder de computação do chip de inteligência artificial, o consumo de energia dos data centers aumentou significativamente. Portanto, o controle de temperatura IDC enfatiza a necessidade de eficiência de dissipação de calor para acompanhar a velocidade de melhoria do consumo de energia do chip. Num contexto de políticas mais rigorosas de PUE, a eficiência da gestão térmica precisa de ser melhorada ainda mais, e a solução de refrigeração por imersão e spray líquido precisa de ser ainda mais promovida.
O aumento na taxa de descarga de carga é uma tendência no desenvolvimento do armazenamento de energia eletroquímica, e a demanda por gerenciamento térmico no armazenamento de energia também aumentará. Baterias de armazenamento de energia com taxas de descarga de carga mais altas terão um risco mais rápido de fuga térmica. Portanto, a eficiência da transferência de calor do gerenciamento térmico do armazenamento de energia também precisa ser melhorada. Em termos de eficiência de transferência de calor, devido à maior capacidade de calor específico e condutividade térmica dos líquidos em comparação aos gases, e quanto mais próximo da fonte de calor, maior será a eficiência de resfriamento. Sob o mesmo consumo de energia, a temperatura de dissipação de calor das baterias resfriadas a líquido é 3-5 graus menor que a das baterias resfriadas a ar; E o esquema de refrigeração líquida não requer o projeto de dutos de ar, o que pode economizar muito área de terreno, portanto, a substituição da refrigeração a ar por refrigeração líquida também se tornará uma tendência futura.
O resfriamento a ar será gradualmente substituído pelo resfriamento a líquido, e o resfriamento a líquido por imersão tem a possibilidade de aumentar ainda mais a taxa de penetração à medida que o preço do refrigerante diminui. O gerenciamento térmico externo com contêiner como objetivo de gerenciamento térmico pode ser uma tentativa de redução adicional de custos em soluções de gerenciamento térmico. Na tecnologia de resfriamento líquido, o resfriamento líquido por placa fria e o resfriamento líquido por imersão são duas formas comuns. Existem várias soluções para resfriamento líquido, entre as quais as soluções convencionais e eficientes incluem resfriamento líquido por imersão, resfriamento por spray e resfriamento líquido por placa fria. O resfriamento por líquido de imersão tem melhor desempenho, incluindo resfriamento monofásico/mudança de fase, mas requer propriedades térmicas e físicas mais altas, estabilidade, compatibilidade de materiais e isolamento do refrigerante, resultando em custos mais elevados. Atualmente, o resfriamento líquido por placa fria é uma solução de resfriamento líquido relativamente madura, com instalação simples, boa compatibilidade de materiais, baixo custo de transformação, velocidade de desenvolvimento rápida e preço mais baixo do que o resfriamento líquido por imersão.
As possíveis tendências de desenvolvimento da futura gestão térmica incluem:
1. O resfriamento a ar será substituído por resfriamento a líquido,
2. O desenvolvimento do tipo de placa fria em direção ao tipo de imersão,
3. Exteriorização da gestão térmica. Com a melhoria contínua do poder de computação do chip, da densidade de energia da bateria e da eficiência de carga e descarga, o calor gerado por unidade de tempo pelo equipamento também aumentará significativamente. Portanto, melhorar a eficiência da troca de calor dos sistemas de controle de temperatura se tornará a tendência de desenvolvimento da indústria.
