Dyness Knowledge | Du refroidissement par air au refroidissement par liquide : évolution et stratégies de sélection des technologies de contrôle de la température pour les systèmes de stockage d'énergie C&I

Les armoires de stockage d'énergie industrielles et commerciales traditionnelles utilisent généralement un système de refroidissement par air de type "ventilateur + climatiseur", qui fait référence à un schéma de contrôle de température combinant le refroidissement actif par un climatiseur avec la circulation forcée par un ventilateur. Le principe est que l'unité de climatisation refroidit l'air, puis le ventilateur entraîne l'air à basse température pour qu'il circule à la surface des modules de batterie, permettant un transfert de chaleur par convection forcée. L'air, après avoir absorbé la chaleur, retourne au climatiseur via un conduit de retour d'air pour être refroidi à nouveau, formant ainsi un cycle de contrôle de température en boucle fermée. Le mode de fonctionnement, les conditions de démarrage/arrêt du climatiseur et les conditions de démarrage/arrêt du ventilateur sont tous contrôlés par un logiciel après échantillonnage des températures de la cellule de batterie et de l'environnement.

Alors que les cellules de stockage d'énergie tendent vers des capacités plus importantes, les systèmes de stockage d'énergie entrent dans l'ère du 5 MWh+, avec une plus grande échelle et une densité énergétique plus élevée devenant la tendance de développement pour l'intégration des systèmes. Simultanément, la diversification croissante des scénarios d'application impose des exigences plus élevées en matière de durée de vie, de sécurité et de coût des systèmes de stockage d'énergie. Dans ce contexte, les systèmes de refroidissement liquide ont émergé car les liquides ont une capacité thermique massique et une conductivité thermique nettement supérieures à celles de l'air. Actuellement, l'industrie utilise principalement trois types de refroidissement liquide : le refroidissement par plaque froide, le refroidissement direct et le refroidissement par immersion.

• Refroidissement par plaque froide (liquide)

Le refroidissement par plaque froide fait référence à une méthode de contrôle de la température qui utilise un liquide comme milieu de refroidissement et réalise un échange thermique efficace grâce au contact direct entre la plaque de refroidissement liquide et la batterie. Son principe de fonctionnement est le suivant : le liquide de refroidissement, entraîné par une pompe, circule dans les canaux d'écoulement de la plaque de refroidissement liquide, absorbant la chaleur de la batterie. Le liquide chauffé retourne ensuite à l'unité de refroidissement liquide, où la chaleur est dissipée via un échangeur de chaleur. Le liquide refroidi est ensuite recirculé, permettant une gestion précise de la température de la batterie. Par rapport au refroidissement par air, le refroidissement par plaque froide offre une efficacité de dissipation thermique plus élevée, des différences de température de la batterie plus faibles, des niveaux de bruit plus bas et est moins sensible aux facteurs environnementaux externes tels que la température et l'humidité. Cependant, ses coûts d'acquisition, d'installation et de maintenance continue doivent être pris en compte, et il existe également un risque potentiel de fuite de liquide de refroidissement.

• Refroidissement direct

Le principe de conception du refroidissement direct implique le changement de phase rapide et la vaporisation du fluide frigorigène, absorbant ainsi une grande quantité d'énergie thermique. Par rapport aux solutions de refroidissement par plaque froide, le refroidissement direct excelle dans le contrôle de la température de la batterie avec ses caractéristiques "rapides", "précises" et "efficaces". Par conséquent, l'efficacité de l'échange thermique de la technologie de refroidissement direct est plus de trois fois supérieure à celle des solutions de refroidissement par plaque froide, en particulier lorsque la batterie fonctionne en continu à haute puissance. Le refroidissement direct garantit que la batterie reste dans un environnement de température approprié, et l'absence de pompes à eau et de tuyaux de circulation entraîne une complexité système réduite et économise de l'espace d'installation. Bien que la technologie de refroidissement direct soit avancée, elle nécessite des capacités de résistance à la pression et d'étanchéité élevées, et peut entraîner une distribution inégale de la température de la batterie. Une distribution inégale de la température peut affecter la cohérence de la batterie et raccourcir sa durée de vie.

• Refroidissement par immersion

Actuellement, une méthode avancée de refroidissement liquide émerge dans l'industrie – le refroidissement par immersion. Le refroidissement par immersion consiste à immerger complètement la batterie dans un fluide de refroidissement à haute conductivité thermique. Le fluide de refroidissement entre en contact direct avec la surface de la batterie, absorbant rapidement la chaleur par conduction thermique. Le fluide chauffé est ensuite circulé vers un échangeur de chaleur, où la chaleur est libérée dans l'environnement extérieur. Le fluide refroidi retourne ensuite à la zone de la batterie, poursuivant le cycle de refroidissement. Le refroidissement par immersion offre une excellente uniformité de température, et comme le fluide de refroidissement possède de bonnes propriétés d'isolation et ignifuges, il combine efficacement le contrôle de la température et la protection contre l'incendie en une seule conception. Cependant, les coûts actuels des matières premières et de la maintenance sont extrêmement élevés, et il nécessite une étanchéité stricte de la batterie, limitant ainsi son application généralisée.

Les produits de stockage d'énergie commerciaux et industriels de Dyness sont divisés en deux séries principales : refroidis par air et refroidis par liquide. Le système intégré photovoltaïque et stockage refroidi par air, représenté par le DH200F, est très apprécié par les clients en raison de son application dans tous les scénarios impliquant le solaire, le stockage et l'alimentation diesel. Les armoires intégrées refroidies par liquide pour le stockage d'énergie commercial et industriel, représentées par le DH200Y et le DH800Y, utilisent une solution mature de refroidissement par plaque froide. Le produit DH800Y est un système de stockage d'énergie modulaire entièrement refroidi par liquide (batterie + onduleur-chargeur) pour couplage réseau moyenne tension, assurant une haute densité énergétique tout en incorporant un système de contrôle précis de la température de la batterie. Cela garantit la cohérence de la batterie, prolonge sa durée de vie et assure le plus haut retour sur investissement pour les utilisateurs tout au long du cycle de vie du produit. Cependant, comment choisir entre le refroidissement par air et le refroidissement par liquide ? Les deux ont leurs avantages et inconvénients respectifs, et la décision doit être prise en fonction des exigences d'application réelles et en considérant les dimensions clés suivantes.

1. Considérez l'échelle du projet et l'espace disponible.

Choisir le refroidissement par air : Convient aux projets de petite à moyenne envergure avec un espace d'installation suffisant.

Choisir le refroidissement liquide : Convient aux projets de moyenne à grande envergure avec un espace limité ou visant à maximiser l'utilisation du terrain. Par exemple, dans les parcs d'affaires ou les stations de recharge, des solutions avec une capacité élevée par armoire et une faible empreinte au sol sont requises.

2. Considérez les conditions d'exploitation et les exigences de revenus.

Le refroidissement par air est adapté aux scénarios avec des stratégies de charge/décharge progressives, des écarts de prix heure pleine/heure creuse modérés, et où une longue durée de vie en cycles à long terme n'est pas une exigence primaire.

Le refroidissement liquide est adapté aux scénarios avec des taux de charge/décharge élevés, des charges et décharges fréquentes (comme deux charges et deux décharges par jour), de grands écarts de prix heure pleine/heure creuse, et où maximiser la rentabilité sur la durée de vie est l'objectif. Son contrôle de température supérieur assure un fonctionnement stable dans des conditions de haute intensité et prolonge la durée de vie du système.

3. Considérez le budget d'investissement et les capacités opérationnelles.

Choisissez le refroidissement par air : si vous avez un budget initial limité et préférez une opération et une maintenance simples, et souhaitez minimiser la dépendance à des équipes de maintenance professionnelles.

Choisissez le refroidissement liquide : si vous êtes prêt à accepter un investissement initial plus élevé mais espérez compenser le coût par une durée de vie plus longue et des retours plus élevés, et avez accès à des capacités de maintenance professionnelles ou à des canaux de service.

4. Vérifiez l'environnement d'installation.

Choisissez le refroidissement par air : Convient aux environnements extérieurs ou intérieurs avec un climat doux, un air propre et sans conditions météorologiques extrêmes.

Choisissez le refroidissement liquide : Convient aux environnements difficiles tels que ceux à haute température, haute humidité, poussiéreux, ou aux zones côtières à fort taux de sel, ou pour les emplacements où la sensibilité au bruit est une préoccupation.

En général, les produits refroidis par air et par liquide ont chacun leurs avantages. À l'avenir, la gestion thermique du stockage d'énergie évoluera vers une plus haute efficacité énergétique, des différences de température plus faibles et une gestion thermique multi-intégrée, favorisant l'innovation dans les solutions au niveau du système.

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