Comment résoudre le défi thermique du stockage d'énergie
L'objectif du contrôle de la température du stockage électrochimique de l'énergie est d'améliorer la durée de vie et la sécurité des batteries, de sorte que les restrictions d'espace sur les équipements de contrôle de la température sont relativement assouplies. Habituellement, les dispositifs de stockage d'énergie électrochimique sont déployés dans des environnements extérieurs, c'est pourquoi une plus grande attention est accordée à la stabilité, à la durée de vie ainsi qu'aux coûts d'exploitation et de maintenance des équipements de contrôle de la température. Les exigences concernant le volume et le poids de l'équipement sont relativement souples. À l'heure actuelle, les solutions refroidies par air représentent une grande partie du stockage d'énergie électrochimique, mais avec la mise à niveau des nouvelles centrales électriques et du stockage d'énergie hors réseau vers une plus grande capacité de batterie et une densité de puissance système plus élevée, l'utilisation de solutions de refroidissement liquide va également rapidement augmenter.
La demande de contrôle de la température des véhicules à énergies nouvelles met davantage l’accent sur l’amélioration de l’efficacité de la gestion thermique et de la précision du contrôle de la température dans les espaces fixes. En plus du contrôle de la température de la batterie, les véhicules à énergies nouvelles nécessitent également un contrôle de la température du système de commande électronique, du moteur et de l'habitacle. En raison de la densité énergétique plus élevée des batteries de puissance et de l'espace corporel limité, la gestion thermique des véhicules à énergie nouvelle nécessite des exigences plus élevées en termes de volume, de poids, d'efficacité de dissipation thermique et de précision du contrôle de la température.
Les exigences de contrôle de la température des centres de données visent à augmenter la puissance de refroidissement et à réduire l'efficacité d'utilisation de l'énergie des centres de données (PUE =consommation d'énergie totale des équipements des centres de données/consommation d'énergie des équipements informatiques). Avec l'amélioration de la puissance de calcul des puces d'intelligence artificielle, la consommation électrique des centres de données a considérablement augmenté. Par conséquent, le contrôle de la température IDC souligne la nécessité d’une efficacité de dissipation thermique pour suivre la vitesse d’amélioration de la consommation électrique de la puce. Dans le contexte de politiques de PUE plus strictes, l'efficacité de la gestion thermique doit être encore améliorée et les solutions de refroidissement par immersion et par pulvérisation de liquide doivent être davantage encouragées.
L'augmentation du taux de décharge de charge est une tendance dans le développement du stockage électrochimique d'énergie, et la demande en matière de gestion thermique dans le stockage d'énergie va également devenir plus élevée. Les batteries de stockage d’énergie avec des taux de décharge de charge plus élevés auront un risque d’emballement thermique plus rapide. Par conséquent, l’efficacité du transfert de chaleur dans le cadre de la gestion thermique du stockage d’énergie doit également être encore améliorée. En termes d'efficacité du transfert de chaleur, en raison de la capacité thermique spécifique et de la conductivité thermique des liquides par rapport aux gaz, et plus la source de chaleur est proche, plus l'efficacité de refroidissement est élevée. Pour la même consommation d'énergie, la température de dissipation thermique des batteries refroidies par liquide est inférieure de 3-5 degrés à celle des batteries refroidies par air ; Et le système de refroidissement liquide ne nécessite pas la conception de conduits d'air, ce qui peut considérablement économiser de la superficie. Le remplacement du refroidissement par air par un refroidissement liquide deviendra également une tendance future.
Le refroidissement par air sera progressivement remplacé par le refroidissement liquide, et le refroidissement liquide par immersion a la possibilité d'augmenter encore le taux de pénétration à mesure que le prix du liquide de refroidissement diminue. La gestion thermique externe avec le conteneur comme objectif de gestion thermique peut être une tentative de réduction supplémentaire des coûts dans les solutions de gestion thermique. Dans la technologie de refroidissement liquide, le refroidissement liquide par plaque froide et le refroidissement liquide par immersion sont deux formes courantes. Il existe différentes solutions pour le refroidissement liquide, parmi lesquelles les solutions courantes et efficaces incluent le refroidissement liquide par immersion, le refroidissement par pulvérisation et le refroidissement liquide par plaque froide. Le refroidissement par liquide par immersion offre de meilleures performances, y compris le refroidissement monophasé/à changement de phase, mais nécessite des propriétés thermiques et physiques, une stabilité, une compatibilité des matériaux et une isolation du liquide de refroidissement plus élevées, ce qui entraîne des coûts plus élevés. À l'heure actuelle, le refroidissement liquide par plaque froide est une solution de refroidissement liquide relativement mature, avec une installation simple, une bonne compatibilité des matériaux, un faible coût de transformation, une vitesse de développement rapide et un prix inférieur à celui du refroidissement liquide par immersion.
Les tendances de développement possibles de la future gestion thermique comprennent :
1. Le refroidissement par air sera remplacé par un refroidissement liquide,
2. L'évolution du type à plaque froide vers le type à immersion,
3. Externalisation de la gestion thermique. Avec l'amélioration continue de la puissance de calcul des puces, de la densité énergétique des batteries et de l'efficacité de charge et de décharge, la chaleur générée par unité de temps par les équipements augmentera également considérablement. Par conséquent, l’amélioration de l’efficacité de l’échange thermique des systèmes de contrôle de la température deviendra la tendance du développement de l’industrie.
