À medida que as células de armazenamento de energia estão se movendo em direção à grande capacidade e os sistemas de armazenamento de energia estão se dirigindo para a era de 5 MWh+, maior escala e maior densidade de energia se tornaram a tendência de desenvolvimento da integração de sistemas. Além disso, os cenários de aplicação estão se tornando mais complexos e diversos, o que coloca maiores requisitos sobre a vida útil, segurança, custo e outros fatores dos sistemas de armazenamento de energia. Todos esses fatores estão promovendo a evolução iterativa contínua das principais tecnologias de componentes de armazenamento de energia, incluindo células, PCS, BMS, EMS, etc.
Como interface entre o sistema de armazenamento de energia da bateria e a rede elétrica, o inversor de armazenamento de energia é uma parte essencial do sistema de armazenamento de energia, desempenhando um papel vital na melhoria da eficiência operacional do sistema e garantindo a estabilidade e a confiabilidade do sistema.
Com o rápido crescimento da capacidade instalada global de energia renovável, a indústria de armazenamento de energia está explorando um espaço de mercado mais amplo. No entanto, uma séria "involução" está assolando as empresas chinesas de armazenamento de energia. Se quiserem avançar, elas só podem contar com a competitividade principal, como produtos de tecnologia. Entre estes, alta segurança, baixo custo e alta eficiência são os limites que não podem ser evitados na atualização da tecnologia de armazenamento de energia.
Entre as diversas rotas técnicas, o resfriamento líquido, que tem sido aplicado a baterias, é um dos representantes da iteração da tecnologia de armazenamento de energia nos últimos dois anos. De acordo com os dados, a aplicação do resfriamento líquido em baterias de armazenamento de energia está aumentando gradualmente, e sua taxa de penetração de mercado será de cerca de 25% em 2023, um aumento significativo de 12% em 2021.
"Em todo o sistema de armazenamento de energia, o custo das baterias é responsável por cerca de 50%, e o PCS é responsável por cerca de 15%. A tecnologia de bateria tem um grande impacto no plano de iteração do PCS." Um fabricante de PCS declarou que as direções de desenvolvimento técnico do PCS e das baterias são basicamente as mesmas, e o mesmo é verdadeiro para a tecnologia de resfriamento líquido.
É relatado que PCS que usam resfriamento líquido podem trazer maior densidade de potência, melhores indicadores de desempenho e melhor adaptabilidade ambiental ao produto.
Comparado com o PCS tradicional refrigerado a ar, o PCS refrigerado a líquido tem diferenças óbvias no meio de resfriamento, estrutura do sistema, eficiência de dissipação de calor e outros aspectos.
O PCS resfriado a ar usa ar como meio de resfriamento. Por meio de ventiladores e outros equipamentos, o ar é soprado pelos componentes do PCS para remover o calor para o duto de ar da cabine pré-fabricada e, em seguida, o sistema de ar condicionado na cabine pré-fabricada dissipa o calor. Sua vantagem é que a estrutura do sistema é relativamente simples e o custo inicial de instalação é baixo, mas em termos de eficiência de dissipação de calor, o PCS resfriado a ar é obviamente fraco.
"A escolha entre resfriamento líquido e resfriamento a ar para PCS de armazenamento de energia é, na verdade, um equilíbrio entre os requisitos de potência e dissipação de calor." Zeng Chunbao, vice-presidente da Kehua Digital Energy e gerente geral do centro de tecnologia, certa vez destacou que, em um nível de potência de 2,5 MW, o resfriamento a ar basicamente atingiu seu limite de dissipação de calor.
Dessa perspectiva, o PCS resfriado a líquido usa refrigerante com alta condutividade térmica como meio. O anticongelante é acionado por uma bomba de água para circular na placa de resfriamento líquido, o que permite que ele entre em contato com os componentes do PCS mais diretamente, alcançando assim maior eficiência de dissipação de calor.
Ao mesmo tempo, como o refrigerante tem um coeficiente de transferência de calor e capacidade de calor específico mais altos e não é afetado por fatores como altitude e pressão do ar, o sistema de resfriamento líquido tem uma capacidade de dissipação de calor mais forte do que o sistema de resfriamento a ar e é mais adequado para projetos de armazenamento de energia de grande escala e alta densidade energética.
Em termos de custo, embora o custo inicial do PCS resfriado a ar seja menor, sua eficiência de dissipação de calor é limitada. Para manter a temperatura adequada, é necessário aumentar o número e a potência dos ventiladores, mas isso aumentará o consumo de energia e os custos operacionais. Os sistemas de resfriamento líquido têm maior eficiência de dissipação de calor e menor consumo de energia, o que pode reduzir os custos gerais ao longo do ciclo de vida.
Além disso, em termos de densidade de energia, comparado com PCS resfriado a ar, PCS resfriado a líquido usa convecção térmica para reduzir a temperatura do equipamento elétrico. Ele tem uma estrutura mais complexa e compacta, não requer a implantação de canais de dissipação de calor de grande área, ocupa uma área relativamente pequena e pode utilizar o espaço de forma mais eficiente, melhorando assim a densidade de energia e a eficiência geral das estações de energia de armazenamento de energia.
PCS resfriados a líquido estão atraindo cada vez mais a atenção das empresas. De acordo com estatísticas incompletas da China Energy Storage Network, muitas empresas estenderam suas linhas de produtos para o setor de PCS resfriados a líquido, estão desenvolvendo ou já lançaram produtos relacionados e até declararam que atingiram a produção em massa.
Para produtos PCS resfriados a líquido de algumas empresas, pode-se descobrir que nas introduções de produtos de diferentes fabricantes, diferentes especificações e diferentes cenários de aplicação, além de palavras atraentes como segurança, custo, eficiência e vida útil, modo silencioso, ampla faixa de temperatura e condições extremas de trabalho também se tornaram frequentemente destaques da promoção do produto. Deste ponto de vista, a solução PCS resfriada a líquido com múltiplas vantagens pode ganhar maior espaço de desenvolvimento à medida que a frequência de chamadas do sistema de armazenamento de energia aumenta no futuro.
No entanto, como quase todas as novas rotas tecnológicas nos estágios iniciais de seu crescimento, os PCS refrigerados a líquido também receberam respostas diferentes.
Algumas empresas também apontaram que, da perspectiva da aplicação prática, o PCS refrigerado a líquido ainda está em estágio conceitual, e há muito poucos produtos que realmente foram colocados em uso.
Guo Xiangji disse mais diretamente que, embora a tecnologia de resfriamento líquido tenha excelente desempenho de dissipação de calor, o compressor consome muita eletricidade e o resfriador é complicado de manter. Além disso, o potencial problema de vazamento do sistema de resfriamento líquido e a baixa uniformidade de temperatura da dissipação de calor monofásica são assustadores.
Se o PCS refrigerado a líquido ainda tem pouca experiência em aplicações práticas e precisa de tempo para ser aprimorado, então o surgimento de uma nova rota tecnológica será um desafio ainda maior para o PCS refrigerado a líquido, que está em seus estágios iniciais de desenvolvimento.
Olhando para o todo de uma pequena perspectiva. Como a indústria de armazenamento de energia continua a ser quente, a iteração e inovação tecnológica continuarão, e as soluções de tecnologia de dissipação de calor aplicadas ao PCS podem continuar a ser atualizadas. Quem vencerá no final ainda dependerá do mercado.
Quanto ao PCS resfriado a líquido que está passando por testes, há visões positivas de que ele é altamente competitivo em muitos cenários da perspectiva do custo abrangente de todo o ciclo de vida. No entanto, se ele se tornará uma das principais aplicações ainda está para ser visto.