In precedenza:
A causa delle caratteristiche termiche delle batterie, la gestione termica è diventata un componente critico nella catena industriale dell'accumulo di energia elettrochimica. Scomponendo la distribuzione del valore all'interno della catena industriale, il costo delle batterie nei sistemi di accumulo di energia rappresenta circa il 55%, il PCS circa il 20%, il BMS ed EMS insieme costituiscono circa l'11%, mentre la gestione termica costituisce circa il 2%-4%. Sebbene la percentuale della gestione termica in termini di valore sia relativamente bassa, essa svolge un ruolo cruciale nel garantire il funzionamento continuo e sicuro dei sistemi di accumulo di energia.
Attualmente, ci sono due soluzioni principali per la tecnologia di gestione termica nei sistemi di accumulo: il sistema di raffreddamento ad aria forzata e il sistema di raffreddamento a liquido. Questo articolo sarà diviso in due parti per fornire un'analisi comparativa di questi due sistemi di raffreddamento in vita utile, controllo della temperatura, consumo energetico, complessità del design, utilizzo dello spazio, rumore, produzione ed installazione, post-vendita, operazione e manutenzione, e costi.
Nella seconda parte, verrà condotta un'analisi comparativa completa su cinque aree chiave: rumore, produzione e installazione, assistenza post-vendita, funzionamento e manutenzione e costi.
Spiegazione dei nomi
Tecnologia di gestione termica: Comprende il raffreddamento ad aria forzata, il raffreddamento a liquido, il raffreddamento con tubi di calore e il raffreddamento a scambio di fase, con gli ultimi due ancora in fase sperimentale.
Raffreddamento ad aria forzata: I componenti principali del sistema di raffreddamento ad aria comprendono l'aria condizionata, i condotti dell’aria e le ventole del modulo. Le ventole sono installate nella parte anteriore del modulo. I ventilatori del modulo dissipano il calore generato dai nuclei interni del modulo e lo trasportano verso il condotto dell’aria della cabina prefabbricata. Il sistema di climatizzazione all'interno della cabina prefabbricata dissipa il calore attraverso il trasferimento convettivo del calore.
Raffreddamento a liquido: Il sistema di raffreddamento a liquido si riferisce all'uso di un liquido come mezzo di conduzione del calore, che trasferisce il calore direttamente o indirettamente entrando in contatto con il liquido di raffreddamento e i componenti che generano calore. È una tecnica di dissipazione del calore che rimuove il calore generato dai componenti che generano calore.
Capitolo 6: Confronto del rumore
1. Confronto del rumore del sistema di produttori simili
2. Confronto del rumore misurato
Dati di rumorosità misurata di EnerArk in laboratorio:
71.8 dB in posizione 1
68.1 dB in posizione 2
67.9 dB in posizione 3
69.0 dB in posizione 4
Dati di rumorosità misurati sul campo presso il sito di progetto del cliente A:
Massimo 72,8 dB
1) La principale fonte di rumore del raffreddamento ad aria forzata: PCS < 75dB, ventola < 60dB, condizionatore d'aria < 65dB; La principale fonte di rumore del raffreddamento a liquido: PCS < 75dB, unità di raffreddamento a liquido < 75dB;
2) Non c'è un vantaggio evidente nel confronto del rumore tra i prodotti raffreddati a liquido e quelli raffreddati ad aria forzata, e il rumore di base è inferiore a 75dB.
Capitolo 7: Confronto della produzione e dell'installazione
Confronto & analisi del raffreddamento ad aria forzata rispetto al raffreddamento a liquido nella produzione e nell'installazione:
La raffreddamento a liquido è più complesso della raffreddamento ad aria forzata nella produzione e nell'installazione, e il lavoro complessivo di installazione richiede più tempo rispetto al sistema di raffreddamento ad aria.
Capitolo 8: Confronto dei Servizi Post-Vendita
1. Confronto e analisi dei punti di guasto per il raffreddamento ad aria forzata rispetto al raffreddamento a liquido:
2. Confronto e analisi dei punti di danno per il raffreddamento ad aria forzata rispetto al raffreddamento a liquido:
3. La differenza del servizio post-vendita del pacco batterie:
1) Riguardo al servizio post-vendita del pacco batterie, il carico di lavoro, il numero di compiti e la difficoltà delle operazioni per il raffreddamento ad aria forzata differiscono significativamente dal sistema di raffreddamento a liquido, con il raffreddamento ad aria forzata che presenta un chiaro vantaggio.
2) Stime preliminari indicano che, escludendo il componente del pacco batterie, il tempo di smontaggio e rimontaggio per il pacco batterie raffreddato ad aria è entro i 20 minuti, mentre il controllo del tempo per lo smontaggio e rimontaggio del pacco batterie raffreddato a liquido è fissato a 2 ore o più.
Capitolo 9: Confronto del funzionamento e della manutenzione
1. Contenuti e Ciclo di Manutenzione del Sistema di Raffreddamento ad Aria Forzata e del sistema di raffreddamento a Liquido:
(1) Il carico di lavoro per la manutenzione del sistema di raffreddamento ad aria forzata è relativamente basso, con un ciclo di manutenzione più lungo e costi inferiori per la manodopera e le spese di viaggio.
(2) Il carico di lavoro per la manutenzione del sistema di raffreddamento a liquido è più elevato, con un ciclo di manutenzione più breve. Coinvolge più passaggi operativi e precauzioni, richiedendo un livello più elevato di esperienza e qualifiche da parte del personale di gestione e manutenzione. Sono necessarie conoscenze e competenze specializzate e, a volte, può essere necessaria la collaborazione con il personale del produttore dell'unità di raffreddamento a liquido.
2.Le richieste di manutenzione per i sistemi di raffreddamento ad aria forzata e quelli a raffreddamento liquido includono:
(1) Il sistema di raffreddamento ad aria forzata ha requisiti relativamente bassi per l'attrezzatura di manutenzione, con meno bisogno di strumenti specializzati.
(2) Oltre agli strumenti regolari, il sistema di raffreddamento a liquido richiede strumenti specializzati per la manutenzione. Il processo di manutenzione coinvolge passaggi aggiuntivi, tra cui drenaggio, iniezione e reintegro di liquidi. Ciò richiede un livello più elevato di competenza e professionalità.
Il sistema di raffreddamento a liquido richiede manutenzione relativamente complessa con più passaggi e precauzioni. La manutenzione del sistema ad aria forzata è relativamente semplice e a basso costo. Ad esempio, ci sono 5 sistemi refrigeranti d'aria e sistemi refrigeranti di liquidi da 100 kW/215 kWh, e il tempo di funzionamento e manutenzione dei sistemi refrigeranti di liquidi è 2-3 volte superiore a quello d'aria.
Capitolo 10: Confronto dei costi
1. Prendendo come esempio un armadio di accumulo energetico con batteria C&I da 215 kWh, la proporzione del costo del sistema di raffreddamento:
(1) Il costo dello stampo per il raffreddamento a liquido è relativamente elevato. La progettazione della piastra raffreddata ad acqua implica la realizzazione dello stampo, la sperimentazione, la verifica e la regolazione dello stampo, richiedendo un significativo investimento di tempo ed sforzo nella ricerca e sviluppo. Sebbene esistano opzioni di stampo standard, considerando il brevetto, la maggior parte delle aziende esita a divulgare o condividere tali informazioni.
(2) I prezzi di mercato prevalenti per i prodotti commerciali di accumulo energetico sono di 1,3 yuan/Wh (raffreddamento a liquido) e 1,1 yuan/Wh (raffreddamento ad aria).
2. Nel contesto dei sistemi di accumulo dell'energia commerciali e industriali, la differenza di costo tra il raffreddamento ad aria forzata e il raffreddamento a liquido si manifesta principalmente nei seguenti aspetti:
Adattabilità ambientale dei sistemi di raffreddamento ad aria forzata e raffreddamento a liquido
(1) Attualmente, sul mercato è ampiamente utilizzata una soluzione al 50% di glicole etilenico come refrigerante, con un punto di congelamento di circa -35°C. Il limite inferiore di funzionamento dei condizionatori d'aria raffreddati ad acqua presenti sul mercato è generalmente ≥ -30°C. Pertanto, i sistemi di accumulo energetico a raffreddamento liquido non sono adatti all'uso in regioni con temperature estremamente fredde. In caso contrario, il congelamento del refrigerante potrebbe bloccare o far scoppiare i tubi, causando danni al sistema di raffreddamento (in particolare impatto al primo avvio). La funzione di riscaldamento insita nel raffreddamento liquido richiede che il refrigerante venga riscaldato a 20°C prima che possa avvenire un avvio e un funzionamento normali;
(2) I condizionatori d'aria industriali funzionali disponibili sul mercato possono mantenere la loro funzione di riscaldamento a temperature fino a -40°C, riscaldando l'aria all'interno dell'armadio a 20°C, garantendo così la temperatura operativa per i sistemi di batterie;
(3) Refrigerante al glicole etilenico: È un liquido incolore leggermente viscoso con un punto di ebollizione di 197,4°C e un punto di congelamento di -11,5°C. Può essere miscelato con acqua in qualsiasi proporzione. Il glicole etilenico ha una certa tossicità e può causare danni agli organi interni come i reni, il fegato, lo stomaco e l'intestino;
(4) Rispetto dell’ambiente: Il glicole etilenico è una sostanza che può contaminare le acque sotterranee. Gli operatori di tali apparecchiature devono conformarsi alle normative nazionali e locali pertinenti e non devono scaricarlo in modo casuale.
Scenari applicativi per il raffreddamento ad aria e a liquido
Confronto completo
Per le applicazioni di accumulo energetico C&I, il sistema di raffreddamento ad aria forzata presenta maggiori vantaggi rispetto al sistema di raffreddamento a liquido.
Questo articolo è tradotto da Milano Energy partner Vilion Battery Energy Storage- Focusing on Energy Storage Systems - Forced Air Cooling Technology VS Liquid Cooling Technology (Part 2)
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