I sistemi di accumulo dell’energia dovrebbero essere raffreddati ad aria o a liquido?

1. Cos'è un Pacchetto di accumulo dell'energia con batteria raffreddata ad aria ?

Un pacco di accumulo di energia della batteria raffreddato ad aria è un modulo del sistema di accumulo di energia che utilizza l'aria come mezzo principale di dissipazione del calore, controllando la temperatura della batteria attraverso il flusso d'aria guidato da una ventola. La sua struttura semplice, il basso costo e la facilità di manutenzione lo hanno reso un metodo di raffreddamento comune nello stoccaggio di energia commerciale e industriale, nei dispositivi di stoccaggio di energia su piccola scala e in alcuni involucri di stoccaggio di energia esterni. Nei sistemi di accumulo dell’energia, le batterie generano continuamente calore durante la carica e la scarica e la temperatura è il fattore più sensibile che influisce sulla sicurezza e sulla durata della batteria. Pertanto, è fondamentale stabilire un metodo di dissipazione del calore stabile e affidabile. Il pacco di accumulo di energia raffreddato ad aria è una soluzione tecnica pratica sviluppata per soddisfare questa esigenza.

Il principio fondamentale di un pacco di accumulo dell'energia della batteria raffreddato ad aria è quello di utilizzare una ventola per forzare il flusso d'aria attraverso un percorso di flusso d'aria prestabilito, consentendo all'aria esterna relativamente fresca di passare attraverso il modulo batteria, scambiando continuamente calore interno per rimuovere il calore in eccesso. La sua efficienza di dissipazione del calore dipende da fattori quali la potenza della ventola, la progettazione del percorso del flusso d'aria, la disposizione della batteria e le condizioni ambientali. In termini di progettazione strutturale, i gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria in genere hanno ingressi e uscite dell'aria preinstallati e utilizzano componenti come schermi di ventilazione e filtri in cotone per bloccare la polvere. Internamente, gli spazi tra le celle della batteria garantiscono il flusso d'aria. Per stabilizzare il raffreddamento, il sistema è inoltre dotato di sensori di temperatura e di un BMS (Battery Management System) per monitorare la temperatura della batteria in tempo reale e regolare automaticamente la velocità della ventola o attivare programmi di raffreddamento in base alle variazioni di temperatura.

Grazie al raffreddamento ad aria, i gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria presentano vantaggi significativi in ​​termini di costi e struttura. L'aria, in quanto mezzo naturale di dissipazione del calore, non richiede materiali aggiuntivi, con conseguente struttura del sistema più semplice. L'assenza di componenti complessi come tubazioni del refrigerante, piastre fredde e pompe dell'acqua rende il costo complessivo inferiore rispetto alle soluzioni raffreddate a liquido. Inoltre, presenta meno potenziali punti di guasto, è più facile da manutenere ed elimina le preoccupazioni relative a perdite, corrosione o durata della pompa dell'acqua. Nelle applicazioni di accumulo di energia di piccole e medie dimensioni, questa struttura semplice ed economica rende il raffreddamento ad aria una scelta mainstream.

Tuttavia, la capacità di dissipazione del calore dei gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria è limitata dalla temperatura ambiente e dal flusso d'aria. Quando il sistema è installato in zone ad alta temperatura o spazi chiusi, l'elevata temperatura dell'aria stessa porta ad una notevole diminuzione dell'efficienza di dissipazione del calore. Poiché la densità di potenza dei sistemi di accumulo dell’energia continua ad aumentare, aumenta anche la generazione di calore interno delle batterie. Il raffreddamento ad aria può avere difficoltà a mantenere il controllo della temperatura ideale in condizioni di carico elevato e temperatura elevata, portando a fluttuazioni di temperatura maggiori e rendendo le differenze di temperatura più difficili da controllare. Ciò influisce direttamente sulla durata della batteria, facendo sì che le celle all’interno dello stesso sistema funzionino a temperature diverse, con conseguenti tassi di degrado incoerenti. Inoltre, il raffreddamento dell’aria in ambienti ad alta temperatura pone requisiti più elevati in termini di gestione della sicurezza, richiedendo potenzialmente un numero maggiore di ventole o una maggiore circolazione dell’aria per migliorare la dissipazione del calore.

Nonostante ciò, le batterie di accumulo di energia raffreddate ad aria mantengono ancora una posizione significativa sul mercato. Per le applicazioni con requisiti di densità di potenza inferiori, ambienti con temperature più miti ed esigenze sensibili al budget, è una scelta matura e affidabile. Nello stoccaggio di energia commerciale e industriale, il raffreddamento ad aria è adatto per applicazioni a intensità relativamente bassa come il peak shaving e il livellamento del carico. Nello stoccaggio energetico residenziale, a causa della minore generazione di calore e delle dimensioni limitate, il raffreddamento ad aria soddisfa facilmente i requisiti di dissipazione del calore. Inoltre, anche alcuni sistemi di accumulo di energia che enfatizzano l’implementazione rapida, come armadi integrati esterni o dispositivi di accumulo di energia noleggiati, tendono ad adottare soluzioni raffreddate ad aria grazie alla loro struttura semplice, facilità di manutenzione e costi di implementazione inferiori.

Con lo sviluppo della tecnologia di accumulo dell'energia, i pacchi di accumulo dell'energia delle batterie raffreddate ad aria vengono costantemente ottimizzati. I produttori stanno migliorando le loro prestazioni complessive attraverso progetti di flusso d’aria più efficienti, ventole più efficienti dal punto di vista energetico e algoritmi di controllo della temperatura più intelligenti, tentando di migliorare ulteriormente l’efficienza di dissipazione del calore senza aumentare significativamente i costi. In condizioni ambientali e scenari applicativi ragionevoli, il raffreddamento ad aria rimane un metodo di raffreddamento per l'accumulo di energia economico e stabile.

Nel complesso, i pacchi di accumulo di energia delle batterie raffreddate ad aria sono sistemi di accumulo di energia che utilizzano l'aria come mezzo primario di dissipazione del calore. Regolano la temperatura della batteria utilizzando ventole per guidare il flusso d'aria, offrendo vantaggi come struttura semplice, basso costo e facile manutenzione, rendendoli particolarmente adatti per applicazioni di accumulo di energia su piccola e media potenza. Poiché il settore dello stoccaggio dell’energia continua a perseguire l’efficienza economica e l’affidabilità, il raffreddamento ad aria rimarrà una componente importante della tecnologia di raffreddamento per lo stoccaggio dell’energia per un periodo considerevole.

2. Cos'è a Pacchetto di accumulo dell'energia con batteria raffreddata a liquido ?

Un pacco di accumulo di energia della batteria raffreddato a liquido è una tecnologia di accumulo di energia che utilizza un sistema di circolazione del liquido per il controllo della temperatura della batteria. Rispetto al tradizionale raffreddamento ad aria, offre una maggiore efficienza di dissipazione del calore, un controllo della temperatura più preciso e una maggiore adattabilità. Poiché la densità di potenza dei sistemi di accumulo di energia continua ad aumentare, gli ambienti operativi diventano più complessi e i requisiti di sicurezza delle batterie continuano ad aumentare, le soluzioni di accumulo di energia raffreddate a liquido stanno gradualmente diventando la corrente principale del settore, particolarmente adatte per centrali elettriche di accumulo di energia su larga scala, stoccaggio di energia industriale e commerciale ad alta potenza e scenari con rigorosi requisiti di controllo della temperatura.

Il principio fondamentale di un pacco di accumulo di energia raffreddato a liquido è quello di rimuovere rapidamente il calore generato dalla batteria durante la carica e la scarica facendo circolare il refrigerante tra i moduli batteria, all'interno delle piastre fredde o nelle tubazioni raffreddate a liquido. Rispetto all'aria, i liquidi hanno una maggiore capacità termica specifica e una maggiore conduttività termica, assorbendo quindi una grande quantità di calore in un tempo più breve e rilasciandolo stabilmente attraverso il dissipatore di calore. L'intero sistema è generalmente costituito da refrigerante, piastre di raffreddamento a liquido, una pompa di circolazione, uno scambiatore di calore, sensori di temperatura e un controller. Durante il funzionamento, il sistema di controllo regola la portata o attiva un programma di raffreddamento in tempo reale in base alla temperatura della batteria, garantendo che il pacco di accumulo dell'energia rimanga entro l'intervallo di temperatura ideale.

Il più grande vantaggio della tecnologia di raffreddamento a liquido è l'eccellente costanza della temperatura e il controllo di precisione. Le batterie mostrano una significativa sensibilità alla temperatura durante il funzionamento; temperature eccessivamente elevate accelerano l'invecchiamento e temperature irregolari portano a tassi di invecchiamento incoerenti tra le singole celle, influenzando la durata complessiva e la sicurezza dell'intero pacco. I sistemi di raffreddamento a liquido possono controllare le differenze di temperatura della batteria entro un intervallo molto ridotto, mantenendo uno stato operativo altamente coerente nell’intero gruppo batteria. Questa stabilità non solo prolunga la durata della batteria, ma migliora anche l'efficienza complessiva del sistema di accumulo dell'energia, garantendo affidabilità anche in caso di carica/scarica ad alta velocità o di funzionamento continuo a lungo termine.

Con la continua espansione della scala di accumulo dell’energia, i vantaggi dei pacchetti di accumulo dell’energia raffreddati a liquido stanno diventando sempre più evidenti. Le centrali elettriche di accumulo di energia su larga scala sono tipicamente costituite da centinaia o addirittura migliaia di unità di accumulo di energia, con elevata densità di potenza ed elevata intensità operativa. Se si fa affidamento sul raffreddamento ad aria, è altamente probabile l'accumulo di temperatura durante le stagioni ad alta temperatura o in condizioni di carico elevato, influenzando così la stabilità del sistema. Il raffreddamento a liquido può mantenere un funzionamento stabile in ambienti difficili come temperature esterne elevate, climi desertici e aree ad alta umidità, garantendo che il sistema di accumulo dell’energia rimanga sicuro ed efficiente tutto l’anno. Pertanto, le soluzioni di raffreddamento a liquido stanno rapidamente guadagnando popolarità nelle nuove centrali elettriche di accumulo di energia, nei sistemi di accumulo di energia con generazione di energia eolica e solare e nei progetti di accumulo di energia industriale e commerciale su larga scala.

Inoltre, poiché il settore dello stoccaggio dell’energia persegue una maggiore sicurezza, ai sistemi di raffreddamento a liquido viene attribuito un valore ancora maggiore. Le batterie al litio possono sperimentare una fuga termica in condizioni anomale e i sistemi di raffreddamento a liquido possono sopprimere efficacemente il tasso di aumento della temperatura, guadagnando tempo per l’allarme tempestivo e la protezione del sistema. Alcuni avanzati gruppi di accumulo di energia raffreddati a liquido integrano anche il sistema di raffreddamento a liquido con il BMS (Battery Management System), utilizzando la misurazione precisa della temperatura e il controllo dinamico per raffreddare rapidamente il sistema in situazioni di emergenza, prevenendo un’ulteriore escalation del rischio. Questa capacità è difficile da ottenere con il raffreddamento ad aria ed è uno dei motivi principali per cui i gruppi di accumulo di energia raffreddati a liquido sono considerati più sicuri.

Sebbene la tecnologia di raffreddamento a liquido presenti notevoli vantaggi in termini di prestazioni, la sua struttura è più complessa e il suo costo è superiore a quello delle soluzioni con raffreddamento ad aria. I sistemi di raffreddamento a liquido richiedono una progettazione più precisa, compresa la tenuta dei tubi, l'affidabilità della pompa, la longevità del liquido e misure di prevenzione della corrosione e delle perdite. Nel frattempo, richiede personale professionale per l'installazione e la manutenzione, presenta numerosi potenziali punti di guasto e richiede standard più elevati per il monitoraggio operativo e la manutenzione a lungo termine. Tuttavia, nei progetti di stoccaggio dell’energia su larga scala, questi costi sono generalmente compensati da fattori quali la durata prolungata del sistema, il miglioramento dell’efficienza operativa e la riduzione dei rischi per la sicurezza.

Negli ultimi anni, anche i gruppi di accumulo di energia raffreddati a liquido sono stati continuamente aggiornati e aggiornati. La prossima generazione della tecnologia di raffreddamento a liquido si sta sviluppando verso un’integrazione ad alta efficienza, compresi progetti di moduli più leggeri, pompe più efficienti dal punto di vista energetico, algoritmi di controllo della temperatura più intelligenti e tecnologia di monitoraggio a livello di modulo. Alcuni prodotti avanzati di accumulo dell'energia integrano addirittura il sistema di raffreddamento a liquido con l'involucro della batteria, il BMS e il sistema antincendio, rendendo il sistema di accumulo dell'energia compatto ed estremamente sicuro e di facile manutenzione. Con la maturità della tecnologia di raffreddamento a liquido e l'ulteriore riduzione dei costi, sta gradualmente diventando uno standard del settore.

Un pacco di accumulo di energia della batteria raffreddato a liquido è un sistema di accumulo di energia che utilizza il liquido come mezzo di dissipazione del calore e raggiunge un controllo efficiente della temperatura attraverso la tecnologia di raffreddamento a circolazione. Con la sua eccellente efficienza di dissipazione del calore, precise capacità di controllo della temperatura, elevata sicurezza e adattabilità ad ambienti complessi, sta diventando la soluzione preferita nel campo dello stoccaggio energetico su media e larga scala. Man mano che il settore dello stoccaggio dell’energia si sviluppa verso una maggiore densità e una maggiore sicurezza, il valore della tecnologia di raffreddamento a liquido diventerà sempre più importante e continuerà a spingere le apparecchiature di stoccaggio dell’energia verso una maggiore affidabilità, efficienza e intelligenza.

3. Negli ambienti ad alta temperatura, cosa è più affidabile: gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria o a liquido?

Con l’intensificarsi del cambiamento climatico globale e la crescente frequenza di condizioni meteorologiche elevate, la stabilità dei sistemi di accumulo di energia in ambienti caldi è diventata al centro dell’attenzione del settore. La temperatura non influisce solo sulla durata della batteria, ma è anche direttamente correlata alla sicurezza. Negli ambienti ad alta temperatura, le differenze prestazionali tra i tradizionali gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria e i gruppi di accumulo di energia emergenti raffreddati a liquido stanno diventando sempre più evidenti. Pertanto, molti progetti si chiedono durante il processo di selezione: in ambienti ad alta temperatura di 35℃, 40℃ o anche 50℃, quale metodo di raffreddamento è più affidabile?

Per rispondere a questa domanda, è necessario effettuare un confronto tra più dimensioni, tra cui la capacità di dissipazione del calore, la precisione del controllo della temperatura, la stabilità operativa e la sicurezza a lungo termine.

Innanzitutto, l’efficienza della dissipazione del calore alle alte temperature è una delle considerazioni chiave. I gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria fanno affidamento sull'aria come mezzo di dissipazione del calore. Gli ambienti ad alta temperatura significano che la temperatura dell’aria stessa è elevata. Quando la temperatura ambiente è vicina o superiore all'intervallo di temperatura operativa ottimale della batteria (generalmente 15℃～35℃), il calore che il sistema di raffreddamento ad aria può rimuovere sarà significativamente ridotto. Velocità della ventola più elevate comportano un rumore maggiore e un consumo energetico più elevato, ma l’efficienza di dissipazione del calore è ancora limitata dalla temperatura dell’aria. Pertanto, in ambienti superiori a 40 ℃, il raffreddamento ad aria spesso fatica a mantenere un intervallo stabile di controllo della temperatura della batteria, soprattutto in condizioni di carica-scarica ad alta velocità o continue, portando facilmente all'accumulo di temperatura e influenzando il funzionamento del sistema.

Al contrario, i gruppi di accumulo di energia raffreddati a liquido utilizzano il refrigerante come mezzo. La capacità termica specifica del liquido è di gran lunga superiore a quella dell'aria, consentendo una dissipazione del calore dalla batteria più rapida ed efficace. Anche in ambienti ad alta temperatura, i sistemi di raffreddamento a liquido possono mantenere elevate capacità di dissipazione del calore attraverso pompe di circolazione, scambiatori di calore o unità di refrigerazione. Quando la temperatura ambiente raggiunge i 40 ℃ o anche più, il raffreddamento a liquido può comunque controllare la temperatura della batteria entro un intervallo relativamente ristretto, mantenendo le condizioni operative ideali. Pertanto, nelle regioni calde come il Medio Oriente, il Sud-Est asiatico, i grandi parchi industriali o le stazioni di stoccaggio energetico all'aperto, l'efficienza di dissipazione del calore del raffreddamento a liquido è significativamente superiore al raffreddamento ad aria.

In secondo luogo, c’è il problema dell’uniformità della temperatura. Maggiore è la differenza di temperatura tra le batterie, più discontinuo è il tasso di degradazione, peggiore è la consistenza della capacità e più difficile è garantire prestazioni e sicurezza a lungo termine. Il raffreddamento dell'aria, a causa di percorsi instabili del flusso d'aria, insieme a problemi come la riduzione della velocità del vento, l'ostruzione dei moduli e i cortocircuiti d'aria, è incline a generare grandi differenze di temperatura. Alcuni gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria presentano differenze di temperatura interna superiori a 10°C, che amplificano ulteriormente le variazioni di invecchiamento tra le celle in condizioni di alta temperatura.

I sistemi di raffreddamento a liquido, invece, possono coprire uniformemente i moduli batteria utilizzando piastre fredde o tubi di raffreddamento a liquido, consentendo al refrigerante di fluire in una direzione controllata e a una velocità stabile, mantenendo così una temperatura simile in tutte le celle. La maggior parte dei pacchetti di accumulo di energia raffreddati a liquido è in grado di controllare le differenze di temperatura entro 3°C, con soluzioni avanzate che raggiungono valori inferiori a 2°C. Nel funzionamento a lungo termine, questa uniformità di temperatura non solo migliora la durata del ciclo, ma riduce anche significativamente il rischio di fuga termica.

Inoltre, c'è il problema della stabilità e della sicurezza del sistema. Negli ambienti ad alta temperatura, i sistemi raffreddati ad aria spesso devono funzionare alla massima velocità per periodi prolungati, aumentando il rumore e il consumo di energia e implicando un'usura accelerata dei componenti meccanici e una maggiore probabilità di guasto. Ancora più importante, se il sistema è sottoposto a pieno carico continuo, un calo delle prestazioni della ventola o il blocco dei condotti dell'aria a causa della polvere può portare a un rapido sbalzo della temperatura, costituendo un rischio maggiore per la sicurezza.

I sistemi di raffreddamento a liquido, tuttavia, possiedono una maggiore resistenza ai disturbi della temperatura esterna. Finché il circuito di raffreddamento rimane operativo, i sistemi di raffreddamento a liquido possono funzionare all’interno di un percorso di controllo della temperatura relativamente indipendente, riducendo l’impatto diretto della temperatura ambiente sulla batteria. Molti gruppi di accumulo di energia raffreddati a liquido possono anche raffreddare attivamente in climi estremi collegando il refrigerante all'unità di refrigerazione. Le alte temperature non solo impediscono al sistema di raffreddamento a liquido di funzionare a pieno carico, ma possono anche essere gestite senza problemi da un algoritmo di controllo della temperatura regolato in modo razionale, garantendo così un funzionamento stabile a lungo termine.

Tuttavia, l’affidabilità non dipende solo dalle prestazioni ma anche dalla complessità del sistema e dai requisiti di manutenzione. I sistemi raffreddati ad aria hanno una struttura più semplice, meno punti di guasto, sono più facili da mantenere e sono meno costosi. Tuttavia, nelle regioni ad alta temperatura, per compensare la capacità di dissipazione del calore, è spesso necessario aumentare il flusso d'aria, il numero di ventole o aggiornare la struttura di dissipazione del calore dell'armadio, il che di fatto aumenta il carico di lavoro di manutenzione e i costi operativi.

Sebbene i sistemi di raffreddamento a liquido siano strutturalmente più complessi, le moderne soluzioni di raffreddamento a liquido hanno ridotto significativamente i tassi di guasto. La maggiore durata della pompa, la migliore stabilità del liquido refrigerante e la tecnologia di tenuta avanzata consentono ai sistemi di raffreddamento a liquido di funzionare ininterrottamente per molti anni. Nelle regioni ad alta temperatura, i sistemi di raffreddamento a liquido non solo sono più stabili, ma offrono anche una maggiore ridondanza di sicurezza.

In sintesi, in ambienti con temperature costantemente basse, i gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria offrono comunque vantaggi come basso costo e facilità di manutenzione, rendendoli adatti per applicazioni di accumulo di energia di piccole e medie dimensioni. Tuttavia, in aree con temperature estive estreme, condizioni di carico elevato continuo, centrali elettriche di accumulo di energia su larga scala e applicazioni con requisiti di sicurezza estremamente elevati, i gruppi di accumulo di energia raffreddati a liquido sono senza dubbio più affidabili. Non solo soddisfano le sfide degli ambienti ad alta temperatura, ma migliorano anche la durata della batteria, la coerenza e la sicurezza generale.

Pertanto, se il progetto è situato in una regione ad alta temperatura o il sistema di accumulo dell’energia richiede un funzionamento ad alta potenza a lungo termine, allora una soluzione raffreddata a liquido è quasi certamente la scelta più ragionevole. Negli scenari con temperature più miti e requisiti energetici inferiori, il raffreddamento ad aria rimane una soluzione economicamente vantaggiosa. La selezione finale dovrebbe basarsi su una valutazione completa dello scenario applicativo, del budget, dei requisiti di sicurezza e dei costi operativi e di manutenzione a lungo termine.

4. Quali sono i vantaggi e le caratteristiche dei pacchetti di accumulo di energia raffreddati ad aria e a liquido?

Con l’applicazione su larga scala dei sistemi di accumulo dell’energia, il controllo della temperatura della batteria è diventato un fattore cruciale che influenza la stabilità, la sicurezza e la durata dello stoccaggio dell’energia. Attualmente, l’industria utilizza principalmente metodi di raffreddamento ad aria e a liquido, ciascuno con le proprie caratteristiche tecniche e vantaggi applicativi distinti. Per facilitare la selezione e la comprensione, di seguito verranno introdotti i vantaggi e le caratteristiche dei pacchetti di accumulo di energia raffreddati ad aria e a liquido in termini di prestazioni, struttura, sicurezza e adattabilità all'applicazione.

(1) Vantaggi e caratteristiche dei gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria:
Struttura semplice e costo di sistema inferiore:
I sistemi raffreddati ad aria si affidano principalmente a ventole, condotti d'aria e aria esterna per la dissipazione del calore. Grazie all'assenza di componenti complessi come canali dei liquidi, piastre fredde e pompe, i costi di produzione sono bassi e il processo di assemblaggio è semplice, rendendo il sistema complessivo più leggero. Per progetti con budget limitati o requisiti di bassa dissipazione del calore, il raffreddamento ad aria può ridurre significativamente i costi di approvvigionamento garantendo al tempo stesso un controllo di base della temperatura.

Facile manutenzione e alta affidabilità:
Un vantaggio dei gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria è la facilità di manutenzione. La ventola è il principale componente manutenibile; i controlli di routine in genere richiedono solo la pulizia del filtro e la conferma dello stato di funzionamento della ventola. Grazie alla loro struttura semplice e al minor numero di potenziali punti di guasto, i gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria eliminano rischi come perdite di liquidi e malfunzionamenti delle pompe elettriche, rendendoli più affidabili in ambienti privi di personale di manutenzione specializzato.

Installazione e implementazione facili, adatti a scenari leggeri: i gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria sono leggeri e di dimensioni flessibili e non richiedono apparecchiature o tubazioni di raffreddamento a liquido aggiuntive. Pertanto, sono comunemente utilizzati in applicazioni di accumulo di energia residenziali, mobili e commerciali su piccola scala. Che siano montate a parete, su rack o semplicemente installate all'aperto, le soluzioni raffreddate ad aria offrono un'efficienza di installazione più rapida.

Elevato rapporto costo-efficacia, adatto a sistemi a densità di potenza da bassa a media: per applicazioni con bassa generazione di calore e bassa intensità operativa, come sistemi di accumulo di energia fotovoltaica domestica, piccoli sistemi UPS e accumulo di energia fotovoltaica distribuita, il raffreddamento ad aria fornisce una dissipazione di calore sufficiente per soddisfare le esigenze operative e ottenere un funzionamento stabile a un costo inferiore. Ciò conferisce loro competitività a lungo termine in alcuni mercati sensibili ai costi.

Risposta rapida del sistema e rumore controllabile: i sistemi raffreddati ad aria possono rispondere rapidamente alle variazioni di temperatura regolando la velocità della ventola, offrendo regolazioni flessibili e soddisfacendo in modo efficiente i requisiti di controllo dinamico della temperatura del sistema. I moderni sistemi raffreddati ad aria utilizzano inoltre ventole a bassa rumorosità e design ottimizzati del flusso d'aria, bilanciando l'efficienza di dissipazione del calore e il comfort operativo.

(2) Vantaggi dei gruppi di accumulo di energia raffreddati a liquido
Elevata capacità di dissipazione del calore, adatta a condizioni di carico termico elevato: i sistemi di raffreddamento a liquido si basano sul liquido refrigerante che circola nelle piastre o nei canali di raffreddamento a liquido per ottenere uno scambio di calore efficiente. I liquidi hanno una capacità termica specifica molto più elevata dell'aria, quindi rimuovono rapidamente una grande quantità di calore. Che si tratti di carica e scarica ad alta velocità, di funzionamento continuo a piena potenza o di applicazioni esterne in stagioni ad alta temperatura, il raffreddamento a liquido è significativamente superiore al raffreddamento ad aria in termini di efficienza di dissipazione del calore.

Precisione del controllo della temperatura elevata, piccola differenza di temperatura della batteria: la consistenza della batteria determina la durata del sistema di accumulo dell'energia e la differenza di temperatura è un fattore chiave che influisce sulla coerenza. I sistemi di raffreddamento a liquido possono controllare la differenza di temperatura della batteria entro 2–3 ℃, molto inferiore al comune intervallo di differenza di temperatura di 6–10 ℃ dei pacchetti di accumulo di energia raffreddati ad aria. Questa uniformità della temperatura non solo rallenta il degrado, ma migliora anche significativamente la durata complessiva e la stabilità del pacco di accumulo dell'energia. Adattabilità alle alte temperature e maggiore affidabilità per il funzionamento continuo

Negli ambienti in cui la temperatura ambiente supera i 35°C o addirittura i 40°C, l'efficienza del raffreddamento dell'aria diminuisce in modo significativo. I sistemi di raffreddamento a liquido, tuttavia, sono indipendenti dalla temperatura dell'aria ambiente, mantenendo un controllo stabile della temperatura attraverso dispositivi di circolazione del liquido e di scambio di calore. Pertanto, in ambienti estremi come il Medio Oriente, le regioni ad alta quota e le fabbriche ad alta temperatura, i gruppi di accumulo di energia raffreddati a liquido sono quasi l'unica soluzione per un funzionamento affidabile a lungo termine.

Maggiore sicurezza e riduzione efficace del rischio di fuga termica
Le batterie sono più soggette alla fuga termica in caso di temperature elevate o carichi prolungati. Il raffreddamento a liquido, con la sua eccellente capacità di assorbimento del calore, può rimuovere rapidamente il calore generato dalle celle della batteria, prevenendo il surriscaldamento localizzato del sistema. Allo stesso tempo, il collegamento tra il raffreddamento a liquido e il BMS consente un monitoraggio più preciso della temperatura, consentendo il rilevamento precoce e la risposta a temperature anomale, migliorando così la sicurezza generale.

Adatto per centrali elettriche su larga scala, stoccaggio di energia ad alta densità e applicazioni avanzate
Man mano che lo stoccaggio dell’energia si sviluppa verso “grande capacità, alta densità e alta potenza”, il raffreddamento a liquido è diventato la soluzione principale per le centrali elettriche di accumulo di energia su larga scala di nuova costruzione. Che si tratti di un armadio integrato per esterni, di una stazione di stoccaggio dell'energia containerizzata o di una centrale elettrica integrata che combina generazione, rete, carico e stoccaggio, il raffreddamento a liquido mantiene un'elevata stabilità nel funzionamento a lungo termine, con una durata complessiva del sistema superiore alle soluzioni raffreddate ad aria.

Economia del ciclo di vita superiore
Sebbene il raffreddamento a liquido abbia un costo iniziale più elevato, i suoi vantaggi, come un degrado ridotto, una minore manutenzione e un funzionamento più stabile a lungo termine, lo rendono più prezioso dal punto di vista economico nel lungo periodo. Per scenari con carica e scarica frequenti o requisiti di prestazioni elevate, i vantaggi complessivi delle soluzioni di raffreddamento a liquido superano di gran lunga quelli dei sistemi raffreddati ad aria.

I pacchetti di accumulo di energia raffreddati ad aria, con i loro principali vantaggi di "semplicità, economia e convenienza", sono adatti per scenari di accumulo di energia di piccole e medie dimensioni con carichi leggeri, ambienti miti e vincoli di budget.

I pacchetti di accumulo di energia raffreddati a liquido, con i loro principali vantaggi di "forte dissipazione del calore, elevata stabilità ed elevata sicurezza", sono più adatti per applicazioni specializzate come centrali elettriche di accumulo di energia ad alta temperatura, alta densità di potenza e su larga scala.

Confronto di vantaggi e caratteristiche tra i pacchetti di accumulo di energia raffreddati ad aria e a liquido:

5. Domande frequenti sui pacchetti di accumulo di energia raffreddati ad aria e a liquido

Con lo sviluppo del settore dello stoccaggio dell’energia, il raffreddamento ad aria e il raffreddamento a liquido sono diventati i due metodi più diffusi per il controllo della temperatura delle batterie. Tuttavia, molti utenti hanno ancora domande su come scegliere tra loro, sulle differenze negli scenari applicativi e sulle differenze di sicurezza.

Q1. Quali sono le principali differenze tra i pacchetti di accumulo di energia raffreddati ad aria e quelli raffreddati a liquido?
Il raffreddamento ad aria utilizza principalmente una ventola per guidare il flusso d'aria per rimuovere il calore; il raffreddamento a liquido utilizza il refrigerante che scorre attraverso piastre fredde o tubi di raffreddamento a liquido per dissipare il calore. Il primo ha una struttura più semplice e un costo inferiore, mentre il secondo ha maggiori capacità di dissipazione del calore e una maggiore precisione di controllo della temperatura. In poche parole, il raffreddamento ad aria è più adatto a scenari leggeri e a bassa dissipazione del calore; il raffreddamento a liquido è più adatto per scenari ad alta potenza, alta temperatura e alta sicurezza.

Q2. Quale metodo di dissipazione del calore è più adatto per ambienti ad alta temperatura?
I pacchetti di accumulo di energia raffreddati a liquido presentano un vantaggio maggiore negli ambienti ad alta temperatura.
Quando la temperatura ambiente supera i 35℃, la capacità di dissipazione del calore dell'aria diminuisce, limitando l'efficienza dei sistemi raffreddati ad aria. I sistemi raffreddati a liquido, tuttavia, non si basano sulla temperatura dell'aria; scambiano calore attraverso la circolazione del liquido refrigerante, consentendo un controllo stabile della temperatura della batteria. Pertanto, in condizioni quali deserti, fabbriche ad alta temperatura e ambienti esposti al mare, il raffreddamento a liquido è significativamente più affidabile del raffreddamento ad aria.

Q3. Una dissipazione del calore insufficiente causerà problemi di sicurezza con i gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria?
In condizioni operative normali e con una progettazione adeguata, i gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria sono sicuri. Tuttavia, il rischio aumenta nelle seguenti situazioni:
Temperatura ambiente elevata (> 40 ℃)
Carica e scarica continua ad alta velocità della batteria
Condotti dell'aria ostruiti, ventole invecchiate o danneggiate
Spazio di dissipazione del calore insufficiente
Pertanto, i sistemi raffreddati ad aria sono più adatti per scenari con carichi leggeri e densità di potenza da bassa a media. Per gli ambienti più esigenti, i sistemi raffreddati a liquido offrono una sicurezza più affidabile.

Q4. Esiste il rischio di perdite con i sistemi raffreddati a liquido? Incide sulla sicurezza?
I sistemi raffreddati a liquido presentano il rischio di perdite di liquido, ma i modelli standard utilizzano refrigeranti isolanti e sono dotati di dispositivi di rilevamento delle perdite e di monitoraggio della pressione. Finché vengono implementate un'installazione corretta, una manutenzione regolare e una progettazione conforme, i sistemi raffreddati a liquido sono molto sicuri. Nei progetti reali, l'elevata precisione del controllo della temperatura dei sistemi raffreddati a liquido riduce il rischio di instabilità termica, rendendo la loro sicurezza complessiva superiore a quella dei sistemi raffreddati ad aria.

Q5. Per quali scenari sono adatti i gruppi di accumulo di energia raffreddati ad aria?
Le soluzioni raffreddate ad aria sono generalmente utilizzate in scenari con minori requisiti di dissipazione del calore, carichi discontinui e sensibilità ai costi, come: Sistemi di accumulo fotovoltaico residenziale; Piccolo accumulo di energia commerciale; Veicoli mobili per l'immagazzinamento dell'energia; Piccole stazioni di stoccaggio dell’energia nelle regioni più fredde; Scenari UPS o alimentazione di riserva. In questi scenari, la generazione di calore è limitata e il raffreddamento ad aria può soddisfare adeguatamente le esigenze operative.

Q6. Quali sono le applicazioni tipiche dei pacchetti di accumulo di energia raffreddati a liquido?
Il raffreddamento a liquido è più adatto per applicazioni ad alta intensità e su larga scala, come: centrali elettriche di accumulo di energia su larga scala containerizzate; Sistemi di accumulo di energia ad alto carico nei parchi industriali; Regolazione della frequenza compatibile con la rete/accumulo di energia con riduzione dei picchi; Progetti che richiedono il funzionamento a piena potenza a lungo termine; Ambienti difficili come temperature elevate, aree costiere e deserti. Questi ambienti hanno requisiti elevati in termini di capacità di dissipazione del calore, affidabilità e precisione del controllo della temperatura, rendendo il raffreddamento a liquido la scelta principale.

D7. Un sistema di raffreddamento a liquido è più efficiente dal punto di vista energetico rispetto al raffreddamento ad aria?
Negli scenari a basso carico, il raffreddamento ad aria è più efficiente dal punto di vista energetico perché la ventola consuma meno energia. Tuttavia, in ambienti con carico elevato o ad alta temperatura, il raffreddamento a liquido ha un'efficienza di dissipazione del calore più elevata, ottenendo un raffreddamento efficace con un consumo energetico inferiore, risultando quindi più efficiente dal punto di vista energetico. Pertanto, il consumo energetico non può essere semplicemente confrontato; è necessario formulare un giudizio globale in base allo specifico scenario applicativo.

Q8. Perché i pacchetti di accumulo di energia raffreddati a liquido stanno diventando sempre più popolari?
L’industria si sta muovendo verso “alta capacità, alta potenza e alta densità di energia”, portando a requisiti più rigorosi per la gestione termica delle batterie. Il raffreddamento a liquido offre vantaggi tra cui: controllo preciso della temperatura, piccola differenza di temperatura, forte dissipazione del calore, maggiore durata della batteria, migliore stabilità del sistema e supporto per progetti con densità energetica più elevata. Questi fattori ne fanno la configurazione principale per le centrali elettriche di accumulo di energia su larga scala.

D9. I pacchetti di accumulo di energia raffreddati ad aria saranno completamente sostituiti dal raffreddamento a liquido?
No.
Il raffreddamento dell’aria presenta ancora vantaggi insostituibili in molti scenari, tra cui: mercati sensibili ai costi, scenari con luoghi di installazione limitati, stoccaggio mobile di energia, stoccaggio di energia residenziale e climi temperati. Sebbene il raffreddamento a liquido offra prestazioni superiori, il suo costo più elevato e la struttura più complessa gli impediscono di coprire completamente il segmento di mercato leggero in cui è prevalente il raffreddamento ad aria.

Q10. Come determinare se scegliere il raffreddamento ad aria o il raffreddamento a liquido?
Puoi giudicare in base ai seguenti tre indicatori principali:
La densità di potenza è elevata? In tal caso, dare priorità al raffreddamento a liquido.
La temperatura ambiente è estrema? Scegli il raffreddamento a liquido per scenari ad alta temperatura.
Il tuo budget è limitato? Per scenari sensibili ai costi, è preferibile il raffreddamento ad aria.
In definitiva, dovrebbe essere condotta una valutazione completa considerando fattori quali la scala del progetto, il carico dell’applicazione, la temperatura ambiente e le capacità operative.

I pacchetti di accumulo di energia raffreddati ad aria e a liquido presentano ciascuno i propri vantaggi; non esiste superiorità o inferiorità assoluta. La scelta corretta dovrebbe basarsi sullo scenario applicativo, sul carico termico, sulla temperatura ambiente e sui requisiti di budget. Comprendendo appieno le caratteristiche e le differenze tra i due, i sistemi di accumulo dell'energia possono raggiungere una maggiore efficienza, una durata di vita più lunga e una maggiore sicurezza.