Systèmes de stockage d'énergie par batterie refroidis par air ou par liquide

GUIDE DE GESTION THERMIQUE DES BESS

Le refroidissement est facile à négliger lors de la comparaison des systèmes de stockage d'énergie par batterie. Les acheteurs commencent souvent par la capacité de la batterie, la puissance du PCS et le prix, mais la manière dont un BESS gère la chaleur affecte également le fonctionnement du système dans des conditions réelles.

Pour les projets commerciaux et industriels, deux approches courantes sont le refroidissement par air et le refroidissement par liquide. Chacune a ses avantages, et aucune ne devrait être choisie uniquement parce qu'une technologie semble plus avancée.

Une comparaison utile entre les BESS refroidis par air et par liquide devrait examiner le contrôle de la température, la densité de la batterie, les conditions ambiantes, les exigences de maintenance, la fréquence de cyclage et la conception globale du projet.Refroidissement par air ou par liquide ?Le refroidissement par air offre généralement une architecture de gestion thermique plus simple, tandis que le refroidissement par liquide permet un transfert de chaleur plus direct et est de plus en plus utilisé dans les installations BESS commerciales et industrielles compactes de plus grande capacité. Le bon choix dépend de la manière et de l'endroit où le système fonctionnera.

Sans une gestion thermique de batterie appropriée, les températures peuvent augmenter de manière inégale entre les modules ou les différentes zones de l'armoire.

Un système de refroidissement correctement conçu permet de :

Maintenir les modules de batterie dans une plage de température de fonctionnement appropriéeRéduire les grandes différences de température entre les modulesSoutenir des performances de charge et de décharge constantes

Gérer la chaleur lors des cycles quotidiens répétés

• Soutenir le fonctionnement à long terme de la batterie
• Fournir des conditions plus prévisibles pour le BMS
• Les exigences de refroidissement augmentent donc avec la densité de la batterie, la puissance de fonctionnement, la température ambiante ou l'intensité du cyclage.
• Comment fonctionne un BESS refroidi par air ?
• Un BESS refroidi par air utilise un flux d'air conditionné pour évacuer la chaleur des modules de batterie et d'autres composants internes.
• Des ventilateurs, des canaux d'air ou des équipements CVC font circuler l'air dans l'armoire ou le boîtier. La chaleur est transférée des modules de batterie à l'air ambiant, et cet air chaud est ensuite évacué ou refroidi avant de recirculer.

Avantages du refroidissement par air

Architecture de refroidissement relativement simple

Moins de composants liés au liquide de refroidissementInspection simple des ventilateurs et des chemins d'airConvient à de nombreuses applications de capacité modérée

Peut offrir une complexité de système thermique plus faible

Meilleur support pour l'uniformité de la température

Convient aux armoires de batterie compactes et à haute densitéBien adapté au cyclage quotidien répétéUtile pour les projets BESS C&I de plus grande capacité

Points à considérer

Plus de composants de gestion thermique

Contrôle de la température

Convient à de nombreuses exigences de gestion thermique modérées.

Les armoires refroidies par air ont besoin d'espace interne suffisant pour les canaux d'air et la circulation. À mesure que la capacité de la batterie augmente, le maintien d'un flux d'air adéquat dans tout le boîtier peut nécessiter de l'espace supplémentaire.

Le refroidissement par liquide peut transférer la chaleur sans dépendre de grands chemins de flux d'air autour de chaque module. Cela permet des configurations de batterie plus compactes et peut augmenter la quantité d'énergie qui peut être installée dans une empreinte d'armoire donnée.

Pour les projets où l'espace d'équipement est limité, cela peut devenir une considération importante lors de la comparaison des configurations BESS.

Quelle méthode de refroidissement est meilleure pour les climats chauds ?

Les climats chauds imposent une demande supplémentaire à tout système de refroidissement de batterie car le BESS doit évacuer la chaleur générée en interne tout en fonctionnant à une température ambiante élevée.

Les développeurs de projets doivent examiner :

Température ambiante maximale attendue

Exposition directe au soleil

Installation extérieure ou intérieure

Dégagement de l'armoire

Fréquence quotidienne de charge et de décharge

Puissance maximale de la batterie

Capacité du système de refroidissement

Stratégie d'alarmes thermiques et de protection

• Le refroidissement par liquide peut être attrayant pour les systèmes à haute densité fonctionnant dans des environnements thermiques exigeants, mais la décision doit toujours être basée sur les conditions réelles du site plutôt que sur le seul climat.
• Comment le cyclage quotidien affecte-t-il les exigences de refroidissement ?
• Une batterie de secours qui ne fonctionne qu'en cas de pannes de réseau occasionnelles a un profil thermique différent de celui d'un BESS utilisé tous les jours.
• Les systèmes de stockage commerciaux utilisés pour le décalage de pointe, le décalage de l'énergie solaire ou la charge et la décharge programmées peuvent cycler régulièrement.
• Chaque cycle de charge et de décharge produit de la chaleur. Lorsque ces cycles se produisent quotidiennement, le système de gestion thermique doit évacuer cette chaleur de manière répétée tout en maintenant des températures de batterie appropriées.
• C'est l'une des raisons pour lesquelles le refroidissement par liquide est de plus en plus utilisé dans les systèmes commerciaux conçus pour un fonctionnement fréquent.
• Le refroidissement par liquide prolonge-t-il la durée de vie de la batterie ?
• Il est préférable d'éviter de considérer la technologie de refroidissement comme le seul facteur déterminant la durée de vie de la batterie.

La durée de vie de la batterie dépend également de :

Chimie des cellules et qualité des cellules

Température de fonctionnement

Profondeur de décharge

Taux de charge et de décharge

Fréquence de cyclage

Paramètres du BMS

Stratégie d'état de charge

Maintenance

• Une bonne gestion thermique aide à maintenir un environnement de fonctionnement plus contrôlé et peut réduire le stress thermique inutile.
• Le refroidissement par liquide peut donc être précieux dans les systèmes commerciaux à haute densité où des températures de batterie constantes sont importantes, mais il doit être considéré comme une partie de la conception complète du BESS.
• Le refroidissement par air est-il plus facile à entretenir ?
• Le refroidissement par air a normalement une architecture mécanique plus simple car il n'utilise pas de boucle de circulation de liquide.
• La maintenance de routine peut impliquer :
• Vérification des ventilateurs
• Nettoyage ou remplacement des filtres
• Inspection des chemins d'air

Vérification du fonctionnement du CVC

Surveillance des capteurs de température

Un système refroidi par liquide ajoute des composants tels que des pompes, des circuits de liquide de refroidissement, des tuyaux, des raccords et des échangeurs de chaleur.

Pour les acheteurs, les questions importantes ne sont pas simplement de savoir si le système utilise de l'air ou du liquide, mais comment le système de refroidissement est entretenu.

À quelle fréquence le système de refroidissement doit-il être inspecté ?

• Le liquide de refroidissement nécessite-t-il une vérification périodique ?
• Les pompes ou les composants de refroidissement sont-ils remplaçables sur site ?
• Comment les défauts de refroidissement sont-ils détectés ?
• Quelles alarmes sont disponibles ?
• Quel support de maintenance est disponible après l'installation ?

Refroidissement par air vs Refroidissement par liquide : Qu'en est-il du coût ?

Un système de refroidissement par air a généralement moins de composants liés au refroidissement, tandis que le refroidissement par liquide nécessite des pompes, des circuits de liquide de refroidissement et des équipements de transfert de chaleur supplémentaires.

• Cela peut rendre l'architecture initiale de gestion thermique du refroidissement par liquide plus complexe.
• Cependant, le prix de l'équipement ne devrait pas être la seule comparaison.
• Pour les projets commerciaux, les considérations de cycle de vie peuvent inclure :
• Empreinte d'installation
• Consommation d'énergie de refroidissement
• Exigences de maintenance

Fréquence de cyclage attendue

Température ambiante

Conditions de fonctionnement de la batterie

Temps d'arrêt

Durée de vie attendue du projet

• Le coût de refroidissement initial le plus bas n'est pas nécessairement le coût global le plus bas sur la durée de vie du projet.
• Quand un BESS refroidi par air est-il un bon choix ?
• Le refroidissement par air peut être une option pratique lorsque le système a des exigences thermiques modérées et ne nécessite pas une densité de batterie extrêmement élevée.
• Le refroidissement par air peut convenir lorsque :
• La capacité du système est modérée
• Les conditions ambiantes ne sont pas exceptionnellement exigeantes
• Le cyclage de la batterie est moins intensif
• L'espace d'installation disponible n'est pas très limité

Le projet préfère une architecture de refroidissement plus simple

Quand un BESS refroidi par liquide est-il mieux adapté ?

Le refroidissement par liquide est de plus en plus utilisé dans le stockage commercial et industriel à haute densité où un transfert de chaleur plus contrôlé est requis.

L'uniformité de la température est une priorité de conception importante

Options BESS commerciales refroidies par liquide de Voltertech

Conçu pour les projets hybrides PV-stockage-diesel

Il peut être envisagé pour les sites C&I où le stockage de batterie doit fonctionner parallèlement au PV solaire, à l'alimentation utilitaire ou à la production diesel.

100 kW

Température ambiante maximaleInstallation intérieure ou extérieureEspace d'équipement disponible

Capacité de maintenance

Besoins d'expansion futurs

Durée de vie opérationnelle attendue

• Ces facteurs fournissent une bien meilleure base pour la sélection du système de refroidissement que la simple comparaison du refroidissement par air et du refroidissement par liquide en tant que technologies isolées.
• Erreurs courantes lors de la comparaison des systèmes de refroidissement BESS
• Supposer que le refroidissement par liquide est toujours meilleur
• Le refroidissement par liquide offre des avantages importants dans de nombreux systèmes à haute densité, mais tous les projets ne nécessitent pas la même capacité de gestion thermique.
• Comparer uniquement le prix initial
• Le coût initial de l'équipement n'est qu'une partie du projet. L'empreinte d'installation, la maintenance, la consommation d'énergie de refroidissement et les conditions de fonctionnement doivent également être prises en compte.
• Ignorer la température ambiante
• Le même BESS peut être confronté à des exigences de refroidissement très différentes dans un environnement intérieur doux et une installation extérieure à haute température.
• Ignorer le cycle de service
• Une batterie utilisée occasionnellement pour la sauvegarde n'a pas la même exigence de refroidissement qu'un système qui charge et décharge tous les jours.

Choisir la méthode de refroidissement avant de dimensionner le BESS

La capacité de la batterie, la puissance du PCS et le profil de fonctionnement attendu doivent être établis avant que l'exigence de gestion thermique ne soit finalisée.

Questions fréquemment posées

Quelle est la différence entre un BESS refroidi par air et un BESS refroidi par liquide ?

Un BESS refroidi par air utilise un flux d'air conditionné pour évacuer la chaleur des modules de batterie, tandis qu'un BESS refroidi par liquide utilise un liquide de refroidissement circulant et des composants de transfert de chaleur situés plus près des modules de batterie. Le refroidissement par liquide peut supporter un contrôle thermique plus direct et des configurations de batterie compactes.

Le refroidissement par liquide est-il meilleur pour le stockage de batterie commercial ?

Le refroidissement par liquide peut être une option solide pour les systèmes de grande capacité, le cyclage fréquent, les installations compactes et les environnements thermiques exigeants. La meilleure méthode de refroidissement dépend toujours des conditions de fonctionnement du projet.

Le refroidissement par air est-il plus simple que le refroidissement par liquide ?

Le refroidissement par air utilise généralement une architecture thermique plus simple car il n'y a pas de boucle de circulation de liquide. Cependant, les ventilateurs, les filtres, les chemins d'air et les équipements CVC nécessitent toujours une inspection et une maintenance.

Le refroidissement par liquide rend-il un système de stockage d'énergie par batterie plus sûr ?

Le refroidissement n'est qu'une partie de la sécurité des BESS. La gestion thermique peut aider à maintenir des températures de batterie appropriées, mais la sécurité globale dépend également de la chimie de la batterie, de la protection BMS, de la protection électrique, de la protection incendie, de la surveillance, de la conception de l'installation et des procédures d'exploitation.

Un BESS refroidi par liquide nécessite-t-il une maintenance ?

Oui. L'état du liquide de refroidissement, les pompes, les tuyaux, les raccords, les capteurs et les autres composants de gestion thermique doivent être inclus dans le plan d'inspection et de maintenance du système.

Quelle méthode de refroidissement est meilleure pour les climats chauds ?

Les températures ambiantes élevées augmentent l'exigence de refroidissement pour tout système de stockage de batterie. Le refroidissement par liquide peut être utile pour les systèmes à haute densité nécessitant une gestion de température plus précise, mais le choix final doit tenir compte de la température du site, de la puissance du système, de la fréquence de cyclage et de la conception de l'armoire.

Le refroidissement par liquide est-il nécessaire pour tous les BESS commerciaux ?

Non. Le refroidissement par air peut toujours convenir à de nombreuses applications de stockage commercial. La technologie de refroidissement doit être sélectionnée en fonction de la densité de la batterie, du profil de fonctionnement, des conditions d'installation et des exigences thermiques.

Choisir le système de refroidissement en fonction du projet

Il n'y a pas de réponse universelle à la question de savoir si le refroidissement par air ou par liquide est meilleur.

Le refroidissement par air offre une approche relativement simple et reste adapté à de nombreuses applications de stockage de batterie. Le refroidissement par liquide permet un transfert de chaleur plus direct et est de plus en plus utilisé dans les systèmes commerciaux et industriels compacts de plus grande capacité.

Pour les entrepreneurs EPC, les installateurs et les développeurs de projets, la question importante est de savoir si le BESS complet peut maintenir des conditions de fonctionnement appropriées en fonction de la charge réelle du site, de la température, du cyclage et des exigences d'installation.

Planifiez-vous un projet de stockage d'énergie commercial ?

Envoyez à Voltertech votre capacité de batterie requise, la puissance PCS, le profil de charge, la température ambiante, les conditions d'installation et les exigences de fonctionnement. Nous pouvons examiner les informations du projet et discuter d'une configuration BESS commerciale appropriée.

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