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Fokussierung auf Energiespeichersysteme – Technologie zur Zwangsluftkühlung versus Flüssigkeitskühltechnologie (Teil 2)

2024-01-07

Zuvor:

Aufgrund der thermischen Eigenschaften von Batterien ist das thermische Management zu einem entscheidenden Bestandteil in der industriellen Wertschöpfungskette für elektrochemische Energiespeicher geworden. Bei einer Aufschlüsselung der Wertverteilung innerhalb der Wertschöpfungskette macht der Anteil der Batteriekosten in Energiespeichersystemen etwa 55 % aus; der PCS-Anteil beträgt rund 20 %; BMS und EMS zusammen machen etwa 11 % aus, während das thermische Management etwa 2 % bis 4 % ausmacht. Obwohl der Anteil des thermischen Managements am Gesamtwert relativ gering ist, spielt es eine entscheidende Rolle, um den kontinuierlichen und sicheren Betrieb von Energiespeichersystemen zu gewährleisten.

Derzeit gibt es zwei Hauptlösungen für die thermische Managementtechnologie in Energiespeichersystemen: das Zwangsluftkühlsystem und das Flüssigkeitskühlsystem. Dieser Artikel wird in zwei Teile gegliedert, um eine vergleichende Analyse dieser beiden Kühlsysteme hinsichtlich Lebensdauer, Temperaturregelung, Energieverbrauch, Konstruktionskomplexität, Raumausnutzung, Geräuschentwicklung, Produktion und Installation, After-Sales-Service, Betrieb und Wartung sowie Kosten zu bieten.

Teil 2 enthält hauptsächlich eine vergleichende Analyse zu fünf Aspekten: Lärm, Produktion und Installation, After-Sales, Betrieb und Kosten.

In Teil 2 wird eine umfassende vergleichende Analyse in fünf Schlüsselbereichen durchgeführt: Lärm, Produktion und Installation, After-Sales-Service, Betrieb und Wartung sowie Kosten.

Erklärung von Substantiven

Thermisches Management-Technologie: Dazu gehören Zwangsluftkühlung, Flüssigkeitskühlung, Heatpipe-Kühlung und Phasenwechselkühlung; die beiden letzteren befinden sich noch in der experimentellen Phase.

Forced-Luftkühlung: Zu den Hauptkomponenten des Luftkühlsystems gehören eine Klimaanlage, Luftkanäle und Modulventilatoren. Die Ventilatoren sind an der Vorderseite des Moduls installiert. Die Modulventilatoren leiten die von den internen Kerne des Moduls erzeugte Wärme ab und führen sie zu den vorgefertigten Kabinenluftkanälen. Die Klimaanlage innerhalb der vorgefertigten Kabine leitet die Wärme durch konvektiven Wärmetransport ab.

Flüssigkeitskühlung: Ein Flüssigkeitskühlsystem bezieht sich auf die Verwendung von Flüssigkeit als wärmeleitendes Medium, das Wärme direkt oder indirekt über den Kontakt mit kühlender Flüssigkeit und wärmeerzeugenden Komponenten abführt. Es handelt sich um eine Wärmeabfuhrtechnik, die die von den wärmeerzeugenden Komponenten erzeugte Wärme entfernt.

Kapitel Sechs: Lärmvergleich

1. Systemgeräuschvergleich ähnlicher Hersteller

2. Vergleich des gemessenen Geräuschs

Gemessene Lärmdaten von EnerArk im Labor: 71,8 dB an Position 1, 68,1 dB an Position 2, 67,9 dB an Position 3 und 69 dB an Position 4;

Messdaten zum Feldrauschen am Projektstandort des Kunden A: Höchstens 72,8 dB .

(1) Die Hauptgeräuschquelle der Zwangsluftkühlung: PCS < 75 dB, Lüfter < 60 dB, Klimaanlage < 65 dB;

Hauptgeräuschquelle der Flüssigkeitskühlung: PCS < 75 dB, Flüssigkeitskühleinheit < 75 dB;

(2) Beim Geräuschvergleich zwischen flüssigkeitsgekühlten und mit erzwungener Luft gekühlten Produkten gibt es keinen offensichtlichen Vorteil, und das Grundgeräusch liegt unter 75 dB. .

Kapitel Sieben: Produktions- und Installationsvergleich

Vergleich und Analyse von Druckluftkühlung versus Flüssigkeitskühlung in Produktion und Installation:

Die Flüssigkeitskühlung ist komplexer als die Zwangsluftkühlung bei Produktion und Installation, und die gesamte Installationsarbeit erfordert mehr Zeit als bei einem Luftkühlsystem.

Kapitel Acht: Vergleich des After-Sales-Services

1. Vergleich und Analyse von Fehlerstellen bei der Zwangsluftkühlung versus Flüssigkeitskühlung:

2. Vergleich und Analyse von Ausfallpunkten bei der Zwangsluftkühlung im Vergleich zur Flüssigkeitskühlung:

3. Der Unterschied im After-Sales-Service für Batterie-PACKs:

(1) Bezüglich des After-Sales-Services für den Batterie-PACK unterscheiden sich Arbeitsaufwand, Anzahl der Aufgaben sowie Schwierigkeit der Schritte bei der Zwangsluftkühlung erheblich von denen beim Flüssigkeitskühlsystem. mit der Zwangsluftkühlung, die einen klaren Vorteil darstellt .

(2) Vorläufige Schätzungen deuten darauf hin, dass – ohne die Batterie-PACK-Komponente – Die Demontier- und Montagezeit für einen luftgekühlten Batteriepack beträgt innerhalb von 20 Minuten, während die Zeitsteuerung für die Demontage und Montage eines flüssigkeitsgekühlten Batteriepacks auf 2 Stunden plus festgelegt ist. .

Kapitel Neun: Betriebs- und Wartungsvergleich

1. Inhalt und Zyklus der Wartung des Luftkühl- und Flüssigkeitskühlsystems:

(1) Der Wartungsaufwand für das Zwangsluftkühlsystem ist relativ gering, mit einem längeren Wartungszyklus sowie niedrigeren Arbeitskosten und Reisekosten. .

(2) Der Wartungsaufwand für das Flüssigkeitskühlsystem ist höher und der Wartungszyklus kürzer. Es umfasst mehr betriebliche Schritte und Vorsichtsmaßnahmen. die ein höheres Maß an Erfahrung und Qualifikationen beim Betriebs- und Wartungspersonal fordern. Spezialisiertes Wissen und Fähigkeiten sind erforderlich, und gegebenenfalls kann die Zusammenarbeit mit Personal des Herstellers der Flüssigkeitskühleinheit notwendig sein.

2. Wartungsanforderungen für Zwangsluftkühl- und Flüssigkeitskühlsysteme umfassen:

(1) Das Zwangsluftkühlsystem hat relativ geringe Anforderungen an Wartungsausrüstung und benötigt weniger spezialisierte Werkzeuge. .

(2) Zusätzlich zu den regulären Werkzeugen benötigt das Flüssigkeitskühlsystem spezielle Werkzeuge für die Wartung. Der Wartungsprozess umfasst zusätzliche Schritte, darunter Entwässerung, Injektion und Nachfüllung von Flüssigkeiten. Dies erfordert ein höheres Maß an Fachwissen und Professionalität.

Die Wartung des Flüssigkeitskühlsystems ist relativ komplex und erfordert mehr Schritte und Vorsichtsmaßnahmen. Die Wartung des mit erzwungener Luft gekühlten Systems ist relativ einfach und kostengünstig. Zum Beispiel gibt es 5 Luftkühlschränke und Flüssigkeitskühlschränke mit jeweils 100 kW/215 kWh; die Betriebs- und Wartungszeit von Flüssigkeitskühlschränken beträgt das 2- bis 3-fache derjenigen von Zwangsluftkühlungen.

Kapitel Zehn: Kostenvergleich

1. Am Beispiel des 215 kWh C&I-Batteriespeicherschranks beträgt der Anteil der Kosten für das Kühlsystem:

(1) Die Formkosten für Flüssigkeitskühlung sind relativ hoch. Die Konstruktion der wassergekühlten Platte umfasst Formherstellung, Probeformen, Validierung und Formanpassung, was erheblichen zeitlichen und personellen Aufwand in Forschung und Entwicklung erfordert. Obwohl es standardmäßige Formoptionen gibt, berücksichtigt man dabei das Patent, und die meisten Unternehmen zögern, solche Informationen offenzulegen oder zu teilen.

(2) Die gängigen Marktpreise für kommerzielle Energiespeicherprodukte liegen bei 1,3 Yuan/Wh (flüssiggekühlt) und 1,1 Yuan/Wh (luftgekühlt).

2. Bei kommerziellen und industriellen Energiespeichersystemen zeigt sich der Kostenvorteil zwischen Zwangsluftkühlung und Flüssigkeitskühlung hauptsächlich in den folgenden Aspekten:

Umweltanpassungsfähigkeit von Forced-Air-Kühlung und Flüssigkeitskühlsysteme

(1) Derzeit wird auf dem Markt häufig eine 50-prozentige Ethylenglykol-Lösung als Kühlmittel eingesetzt, deren Gefrierpunkt bei etwa -35°C liegt. Die betriebliche Untergrenze für wassergekühlte Klimaanlagen auf dem Markt beträgt in der Regel ≥ -30°C. Daher, Flüssigkeitskühlende Energiespeichersysteme sind nicht geeignet für den Einsatz in Regionen mit extrem kalten Temperaturen. Andernfalls könnte das Einfrieren des Kühlmittels die Rohre verstopfen oder zum Bersten bringen und somit Schäden am Kühlsystem verursachen (besonders betroffen ist dabei der erste Start). Die in der Flüssigkeitskühlung inhärente Heizfunktion erfordert, dass das Kühlmittel auf 20°C erwärmt wird, bevor ein normaler Start und Betrieb möglich sind;

(2) Auf dem Markt erhältliche funktionale Industrieklimaanlagen können ihre Heizfunktion bei Temperaturen von bis zu -40°C aufrechterhalten und die Luft im Inneren des Schranks auf 20°C erwärmen, wodurch die Betriebstemperatur für Batteriesysteme stabil gehalten wird;

(3) Ethylenglykol-Kühlmittel: Es ist eine farblose, leicht viskose Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 197,4 °C und einem Gefrierpunkt von -11,5 °C. Es kann in beliebigem Verhältnis mit Wasser gemischt werden. Ethylenglykol hat eine gewisse Toxizität. und kann Schäden an inneren Organen wie Nieren, Leber, Magen und Darm verursachen;

(4) Umweltfreundlichkeit: Ethylenglykol ist eine Substanz, die das Grundwasser kontaminieren kann. Betreiber solcher Anlagen müssen die einschlägigen nationalen und lokalen Vorschriften einhalten und dürfen es nicht ungeachtet ablassen. .

Anwendbare Anwendung von Zwangsluftkühlung und Flüssigkeitskühlsystemen

Umfassender Vergleich

Für die Energie-Speicheranwendungen in C&I bietet das Zwangsluftkühlsystem mehr Vorteile als das Flüssigkeitskühlsystem.

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