Hvordan løse den termiske utfordringen med energilagring
Temperaturkontrollfokuset for elektrokjemisk energilagring er å forbedre levetiden og sikkerheten til batterier, så plassbegrensningene på temperaturkontrollutstyr er relativt avslappet. Vanligvis er elektrokjemiske energilagringsenheter utplassert i utendørsmiljøer, så mer oppmerksomhet rettes mot stabiliteten, levetiden og drifts- og vedlikeholdskostnadene til temperaturkontrollutstyr. Kravene til volum og vekt på utstyret er relativt løse. I dag står luftkjølte løsninger for en stor andel av elektrokjemisk energilagring, men med oppgradering av nye energikraftverk og energilager utenfor nettet mot større batterikapasitet og høyere systemeffekttetthet vil også bruken av væskekjølingsløsninger raskt øke.
Etterspørselen om temperaturkontroll til nye energikjøretøyer legger mer vekt på å forbedre termisk styringseffektivitet og temperaturkontrollnøyaktighet i faste rom. I tillegg til temperaturkontroll av batteriet, krever nye energikjøretøyer også temperaturkontroll av det elektroniske kontrollsystemet, motoren og kabinen. På grunn av den høyere energitettheten til strømbatterier og begrenset kroppsplass, krever termisk styring av nye energikjøretøyer høyere krav til volum, vekt, varmeavledningseffektivitet og temperaturkontrollnøyaktighet.
Temperaturkontrollkravene til datasentre har som mål å øke kjølekraften og redusere strømutnyttelseseffektiviteten til datasentre (PUE=totalt utstyrsenergiforbruk for datasentre/IT-utstyrs energiforbruk). Med forbedringen av kunstig intelligens-brikkedatakraft har strømforbruket til datasentre økt betydelig. Derfor understreker IDC-temperaturkontroll behovet for varmeavledningseffektivitet for å holde tritt med hastigheten på forbedring av chip-strømforbruket. På bakgrunn av strammere PUE-policyer, må effektiviteten av termisk styring forbedres ytterligere, og nedsenking og sprayvæskekjøling må fremmes ytterligere.
Økningen i ladningsutladningsforhold er en trend i utviklingen av elektrokjemisk energilagring, og etterspørselen etter termisk styring i energilagring vil også bli høyere. Energilagringsbatterier med høyere ladeutladningsforhold vil ha en raskere risiko for termisk løping. Derfor må varmeoverføringseffektiviteten til termisk styring av energilagring også forbedres ytterligere. Når det gjelder varmeoverføringseffektivitet, på grunn av den høyere spesifikke varmekapasiteten og varmeledningsevnen til væsker sammenlignet med gasser, og jo nærmere varmekilden, jo høyere er kjøleeffektiviteten. Ved samme strømforbruk er varmeavledningstemperaturen til væskekjølte batteripakker 3-5 grad lavere enn for luftkjølte. Og væskekjøleordningen krever ikke utforming av luftkanaler, noe som i stor grad kan spare landareal, så å erstatte luftkjøling med flytende kjøling vil også bli en fremtidig trend.
Luftkjøling vil gradvis erstattes av væskekjøling, og nedsenkingsvæskekjøling har mulighet for ytterligere å øke inntrengningshastigheten ettersom prisen på kjølevæske synker. Ekstern termisk styring med beholder som termisk styringsmål kan være en forsøksretning for ytterligere kostnadsreduksjon i varmestyringsløsninger. I væskekjølingsteknologi er kaldplatevæskekjøling og nedsenkingsvæskekjøling to vanlige former. Det finnes ulike løsninger for væskekjøling, blant annet de vanlige og effektive løsningene inkluderer nedsenking av væskekjøling, spraykjøling og kaldplatevæskekjøling. Nedsenkingsvæskekjøling har bedre ytelse, inkludert enfase/faseskiftekjøling, men krever høyere termiske og fysiske egenskaper, stabilitet, materialkompatibilitet og isolasjon av kjølevæsken, noe som resulterer i høyere kostnader. For tiden er kaldplatevæskekjøling en relativt moden væskekjølingsløsning, med enkel installasjon, god materialkompatibilitet, lave transformasjonskostnader, rask utviklingshastighet og lavere pris enn nedsenkingsvæskekjøling.
De mulige utviklingstrendene for fremtidig termisk styring inkluderer:
1. Luftkjøling vil bli erstattet av væskekjøling,
2. Utviklingen av kald platetype mot nedsenkingstype,
3. Eksternalisering av termisk styring. Med den kontinuerlige forbedringen av chipdatakraft, batterienergitetthet og lade- og utladingseffektivitet, vil varmen som genereres per tidsenhet av utstyr også øke betydelig. Derfor vil forbedring av varmevekslingseffektiviteten til temperaturkontrollsystemer bli trenden for industriutvikling.
