Poiché le celle di accumulo di energia si stanno muovendo verso una capacità elevata e i sistemi di accumulo di energia si stanno dirigendo verso l'era dei 5MWh+, una scala più ampia e una densità energetica più elevata sono diventate la tendenza di sviluppo dell'integrazione di sistema. Inoltre, gli scenari applicativi stanno diventando più complessi e diversificati, il che pone requisiti più elevati sulla durata, la sicurezza, i costi e altri fattori dei sistemi di accumulo di energia. Tutti questi fattori stanno promuovendo la continua evoluzione iterativa delle tecnologie dei componenti chiave dell'accumulo di energia, tra cui celle, PCS, BMS, EMS, ecc.
In quanto interfaccia tra il sistema di accumulo di energia della batteria e la rete elettrica, l'inverter di accumulo di energia è una parte fondamentale del sistema di accumulo di energia e svolge un ruolo fondamentale nel migliorare l'efficienza operativa del sistema e garantirne la stabilità e l'affidabilità.
Con la rapida crescita della capacità installata di energia rinnovabile a livello globale, il settore dell'accumulo di energia sta esplorando uno spazio di mercato più ampio. Tuttavia, una seria "involuzione" sta affliggendo le aziende cinesi di accumulo di energia. Se vogliono sfondare, possono solo contare sulla competitività di base, come i prodotti tecnologici. Tra questi, elevata sicurezza, basso costo ed elevata efficienza sono le soglie che non possono essere evitate nell'aggiornamento della tecnologia di accumulo di energia.
Tra i diversi percorsi tecnici, il raffreddamento a liquido, che è stato applicato alle batterie, è uno dei rappresentanti dell'iterazione della tecnologia di accumulo di energia negli ultimi due anni. Secondo i dati, l'applicazione del raffreddamento a liquido nelle batterie di accumulo di energia sta gradualmente aumentando e il suo tasso di penetrazione del mercato sarà di circa il 25% nel 2023, un aumento significativo rispetto al 12% del 2021.
"Nell'intero sistema di accumulo di energia, il costo delle batterie rappresenta circa il 50% e il PCS circa il 15%. La tecnologia delle batterie ha un grande impatto sul piano di iterazione del PCS." Un produttore di PCS ha affermato che le direzioni di sviluppo tecnico del PCS e delle batterie sono fondamentalmente le stesse e lo stesso vale per la tecnologia di raffreddamento a liquido.
È stato riferito che i PCS che utilizzano il raffreddamento a liquido possono garantire una maggiore densità di potenza, migliori indicatori di prestazioni e una migliore adattabilità ambientale del prodotto.
Rispetto al tradizionale PCS raffreddato ad aria, il PCS raffreddato a liquido presenta evidenti differenze nel mezzo di raffreddamento, nella struttura del sistema, nell'efficienza di dissipazione del calore e in altri aspetti.
Il PCS raffreddato ad aria utilizza l'aria come mezzo di raffreddamento. Tramite ventole e altre apparecchiature, l'aria viene soffiata attraverso i componenti del PCS per rimuovere il calore dal condotto dell'aria della cabina prefabbricata, quindi il sistema di aria condizionata nella cabina prefabbricata dissipa il calore. Il suo vantaggio è che la struttura del sistema è relativamente semplice e il costo di installazione iniziale è basso, ma in termini di efficienza di dissipazione del calore, il PCS raffreddato ad aria è ovviamente debole.
"La scelta tra raffreddamento a liquido e raffreddamento ad aria per i PCS di accumulo di energia è in realtà un equilibrio tra requisiti di potenza e dissipazione del calore". Zeng Chunbao, vicepresidente di Kehua Digital Energy e direttore generale del centro tecnologico, ha sottolineato una volta che a un livello di potenza di 2,5 MW, il raffreddamento ad aria ha sostanzialmente raggiunto il suo limite di dissipazione del calore.
Da questa prospettiva, il PCS raffreddato a liquido utilizza un refrigerante con elevata conduttività termica come mezzo. L'antigelo è azionato da una pompa dell'acqua per circolare nella piastra di raffreddamento a liquido, il che gli consente di entrare in contatto con i componenti del PCS più direttamente, ottenendo così una maggiore efficienza di dissipazione del calore.
Allo stesso tempo, poiché il refrigerante ha un coefficiente di trasferimento del calore e una capacità termica specifica più elevati e non è influenzato da fattori quali altitudine e pressione dell'aria, il sistema di raffreddamento a liquido ha una maggiore capacità di dissipazione del calore rispetto al sistema di raffreddamento ad aria ed è più adatto per progetti di accumulo di energia su larga scala e ad alta densità energetica.
In termini di costi, sebbene il costo iniziale del PCS raffreddato ad aria sia inferiore, la sua efficienza di dissipazione del calore è limitata. Per mantenere la temperatura appropriata, è necessario aumentare il numero e la potenza delle ventole, ma ciò aumenterà il consumo energetico e i costi operativi. I sistemi di raffreddamento a liquido hanno una maggiore efficienza di dissipazione del calore e un consumo energetico inferiore, il che può ridurre i costi complessivi durante tutto il ciclo di vita.
Inoltre, in termini di densità energetica, rispetto al PCS raffreddato ad aria, il PCS raffreddato a liquido utilizza la convezione termica per ridurre la temperatura delle apparecchiature elettriche. Ha una struttura più complessa e compatta, non richiede l'impiego di canali di dissipazione del calore di grandi dimensioni, occupa un'area relativamente piccola e può utilizzare lo spazio in modo più efficiente, migliorando così la densità energetica e l'efficienza complessiva delle centrali elettriche di accumulo di energia.
I PCS raffreddati a liquido stanno attirando sempre più l'attenzione delle aziende. Secondo statistiche incomplete di China Energy Storage Network, molte aziende hanno esteso le loro linee di prodotti al settore dei PCS raffreddati a liquido, stanno sviluppando o hanno già lanciato prodotti correlati e hanno persino dichiarato di aver raggiunto la produzione di massa.
Per i prodotti PCS raffreddati a liquido di alcune aziende, si può scoprire che nelle introduzioni di prodotto di diversi produttori, diverse specifiche e diversi scenari applicativi, oltre a parole accattivanti come sicurezza, costo, efficienza e durata, anche la modalità silenziosa, l'ampio intervallo di temperatura e le condizioni di lavoro estreme sono spesso diventati punti salienti della promozione del prodotto. Da questo punto di vista, la soluzione PCS raffreddata a liquido con molteplici vantaggi potrebbe ottenere un maggiore spazio di sviluppo man mano che la frequenza delle chiamate al sistema di accumulo di energia aumenta in futuro.
Tuttavia, come quasi tutti i nuovi percorsi tecnologici nelle prime fasi del loro sviluppo, anche il PCS raffreddato a liquido ha ricevuto risposte diverse.
Alcune aziende hanno anche sottolineato che, dal punto di vista dell'applicazione pratica, il PCS raffreddato a liquido è ancora in fase concettuale e sono pochissimi i prodotti effettivamente messi in uso.
Guo Xiangji ha detto più direttamente che, sebbene la tecnologia di raffreddamento a liquido abbia eccellenti prestazioni di dissipazione del calore, il compressore consuma molta elettricità e il refrigeratore è complicato da manutenere. Inoltre, il potenziale problema di perdite del sistema di raffreddamento a liquido e la scarsa uniformità della temperatura della dissipazione del calore monofase sono scoraggianti.
Se il PCS raffreddato a liquido ha ancora poca esperienza nelle applicazioni pratiche e necessita di tempo per essere perfezionato, allora l'emergere di una nuova tecnologia rappresenterà una sfida ancora più grande per il PCS raffreddato a liquido, che si trova ancora nelle sue prime fasi di sviluppo.
Guardando il tutto da una piccola prospettiva. Mentre il settore dell'accumulo di energia continua a essere caldo, l'iterazione e l'innovazione tecnologica continueranno e le soluzioni tecnologiche di dissipazione del calore applicate ai PCS potrebbero continuare a essere aggiornate. Chi vincerà alla fine dipenderà ancora dal mercato.
Per quanto riguarda il PCS raffreddato a liquido che è in fase di test, ci sono opinioni positive sul fatto che sia altamente competitivo in molti scenari dal punto di vista del costo complessivo dell'intero ciclo di vita. Tuttavia, resta da vedere se diventerà una delle applicazioni principali.