Systemy przechowywania energii akumulatorowej chłodzone powietrzem lub chłodzone cieczą

PRZEWODNIK ZARZĄDZANIA TERMICZNEGO BESS

Porównując systemy magazynowania energii akumulatorowej łatwo przeoczyć chłodzenie. Kupujący często zaczynają od pojemności akumulatora, mocy PCS i ceny, ale sposób, w jaki BESS zarządza ciepłem, wpływa również na to, jak system działa w rzeczywistych warunkach.

W projektach komercyjnych i przemysłowych stosuje się dwa popularne podejścia: chłodzenie powietrzem i chłodzenie cieczą. Każda z nich ma zalety i żadnej nie należy wybierać tylko dlatego, że jedna technologia wydaje się bardziej zaawansowana.

Przydatnychłodzony powietrzem lub chłodzony cieczą BESSporównanie powinno uwzględniać kontrolę temperatury, gęstość baterii, warunki otoczenia, wymagania konserwacyjne, częstotliwość cykli i ogólny projekt projektu.

Dlaczego akumulatorowy system magazynowania energii wymaga chłodzenia?

Ogniwa akumulatorowe wytwarzają ciepło podczas ładowania i rozładowywania. Ilość ciepła zależy od mocy roboczej, częstotliwości cykli, konstrukcji akumulatora i warunków środowiskowych.

Bez odpowiedniegozarządzanie temperaturą akumulatoratemperatury mogą rosnąć nierównomiernie pomiędzy modułami lub różnymi obszarami szafy.

Prawidłowo zaprojektowany układ chłodzenia pomaga:

• Utrzymuj moduły akumulatorowe w odpowiednim zakresie temperatur roboczych
• Zmniejsz duże różnice temperatur pomiędzy modułami
• Obsługuj stałą wydajność ładowania i rozładowywania
• Zarządzaj ciepłem podczas powtarzających się cykli dziennych
• Obsługuje długoterminową pracę baterii
• Zapewnij bardziej przewidywalne warunki dla BMS

Dlatego wymagania dotyczące chłodzenia rosną wraz ze wzrostem gęstości akumulatora, mocy roboczej, temperatury otoczenia lub intensywności cykli.

Jak działa chłodzony powietrzem BESS?

Jakiśchłodzony powietrzem BESSwykorzystuje klimatyzowany przepływ powietrza do usuwania ciepła z modułów akumulatorowych i innych elementów wewnętrznych.

Wentylatory, kanały powietrzne lub sprzęt HVAC powodują cyrkulację powietrza przez szafę lub obudowę. Ciepło jest przekazywane z modułów akumulatorowych do otaczającego powietrza, które następnie jest usuwane lub schładzane przed ponownym wprowadzeniem do obiegu.

Jak działa chłodzony cieczą BESS?

ABESS chłodzony ciecząwykorzystuje krążący płyn chłodzący do odprowadzania ciepła z modułów akumulatorowych.

W zależności od konstrukcji, płyty chłodzące lub inne elementy przenoszące ciepło są umieszczone blisko modułów. Płyn chłodzący pochłania ciepło i przenosi je przez obwód zarządzania ciepłem, gdzie ciepło jest usuwane, zanim płyn chłodzący powróci do układu akumulatora.

Ponieważ ścieżka wymiany ciepła może znajdować się blisko modułów akumulatorów, chłodzenie cieczą dobrze nadaje się do kompaktowych systemów, w których wiele ogniw jest zainstalowanych w stosunkowo małej obudowie.

BESS chłodzony powietrzem a chłodzony cieczą: kluczowe różnice

Różnica nie ogranicza się do sposobu usuwania ciepła. Technologia chłodzenia wpływa również na konstrukcję szafy, równomierność temperatury, konserwację i rodzaje projektów, które BESS może wygodnie wspierać.

Która metoda chłodzenia zapewnia lepszą równomierność temperatury?

Równomierność temperatury ma znaczenie, ponieważ moduły akumulatorowe pracujące w różnych temperaturach mogą z czasem doświadczać różnych warunków pracy.

Chłodzenie powietrzem zależy od tego, jak klimatyzowane powietrze przepływa przez obudowę. Moduły znajdujące się blisko napływającego powietrza mogą podlegać innym warunkom termicznym niż moduły znajdujące się dalej na ścieżce przepływu powietrza.

Staranne zaprojektowanie kanałów i zarządzanie przepływem powietrza mogą zmniejszyć te różnice, ale wyzwanie staje się większe w miarę umieszczania większej liczby modułów akumulatorowych w kompaktowej szafie.

Chłodzenie cieczą przybliża ścieżkę wymiany ciepła do modułów akumulatorowych. Może to ułatwić utrzymanie mniejszej różnicy temperatur w systemie akumulatorów o dużej gęstości.

Jednak sama technologia chłodzenia nie determinuje wydajności systemu. Dobrze zaprojektowany układ chłodzony powietrzem może działać lepiej niż źle zaprojektowany układ chłodzony cieczą.

Jak chłodzenie wpływa na ślad BESS?

Przestrzeń instalacyjna jest ważnym czynnikiem w przypadku wielu komercyjnych projektów magazynowania energii.

Szafy chłodzone powietrzem wymagają wystarczającej przestrzeni wewnętrznej dla kanałów powietrznych i cyrkulacji. W miarę wzrostu pojemności akumulatora utrzymanie odpowiedniego przepływu powietrza w całej obudowie może wymagać dodatkowej przestrzeni.

Chłodzenie cieczą może przenosić ciepło bez konieczności stosowania dużych ścieżek przepływu powietrza wokół każdego modułu. Umożliwia to bardziej kompaktowe konfigurowanie akumulatorów i może zwiększyć ilość energii, którą można zainstalować w danej szafie.

W przypadku projektów, w których przestrzeń na sprzęt jest ograniczona, może to stać się ważnym czynnikiem przy porównywaniu konfiguracji BESS.

Która metoda chłodzenia jest lepsza w gorącym klimacie?

Gorący klimat stwarza dodatkowe wymagania dla każdego układu chłodzenia akumulatora, ponieważ BESS musi usuwać ciepło wytwarzane wewnętrznie podczas pracy w wysokiej temperaturze otoczenia.

Twórcy projektu powinni sprawdzić:

• Maksymalna oczekiwana temperatura otoczenia
• Bezpośrednie nasłonecznienie
• Instalacja na zewnątrz lub wewnątrz
• Rozliczenie gabinetu
• Dzienna częstotliwość ładowania i rozładowywania
• Maksymalna moc baterii
• Wydajność układu chłodzenia
• Alarmy termiczne i strategia ochrony

Chłodzenie cieczą może być atrakcyjne w przypadku systemów o dużej gęstości działających w wymagających środowiskach termicznych, ale decyzja powinna nadal opierać się na rzeczywistych warunkach w miejscu instalacji, a nie wyłącznie na klimacie.

Jak codzienna jazda na rowerze wpływa na wymagania dotyczące chłodzenia?

Bateria zapasowa, która działa tylko podczas sporadycznych awarii sieci, ma inny profil termiczny niż BESS używany na co dzień.

Komercyjne systemy magazynowania wykorzystywane do zmniejszania wartości szczytowych, przenoszenia energii słonecznej lub zaplanowanego ładowania i rozładowywania mogą podlegać regularnym cyklom.

Każdy cykl ładowania i rozładowania wytwarza ciepło. Kiedy takie cykle zdarzają się codziennie, system zarządzania temperaturą musi wielokrotnie usuwać to ciepło, utrzymując jednocześnie odpowiednią temperaturę akumulatora.

Jest to jeden z powodów, dla których chłodzenie cieczą jest coraz częściej stosowane w komercyjnych systemach przeznaczonych do częstej pracy.

Czy chłodzenie cieczą wydłuża żywotność baterii?

Lepiej unikać traktowania technologii chłodzenia jako jedynego czynnika determinującego żywotność baterii.

Żywotność baterii zależy również od:

• Chemia komórek i jakość komórek
• Temperatura robocza
• Głębokość wyładowania
• Szybkość ładowania i rozładowania
• Częstotliwość cykli
• Ustawienia BMS-a
• Strategia stanu naładowania
• Konserwacja

Dobre zarządzanie temperaturą pomaga utrzymać bardziej kontrolowane środowisko pracy i może zmniejszyć niepotrzebne naprężenia termiczne.

Chłodzenie cieczą może zatem być przydatne w systemach komercyjnych o dużej gęstości, w których ważna jest stała temperatura akumulatorów, ale należy je postrzegać jako część kompletnego projektu BESS.

Czy chłodzenie powietrzem jest łatwiejsze w utrzymaniu?

Chłodzenie powietrzem ma zwykle prostszą architekturę mechaniczną, ponieważ nie wykorzystuje pętli cyrkulacji cieczy.

Rutynowa konserwacja może obejmować:

• Sprawdzanie fanów
• Czyszczenie lub wymiana filtrów
• Sprawdzanie ścieżek przepływu powietrza
• Sprawdzanie działania HVAC
• Monitorowanie czujników temperatury

System chłodzony cieczą składa się z takich komponentów, jak pompy, obwody chłodziwa, rurociągi, złączki i wymienniki ciepła.

Dla kupujących ważne pytania nie dotyczą tylko tego, czy system wykorzystuje powietrze czy ciecz, ale także sposobu serwisowania układu chłodzenia.

• Jak często należy sprawdzać układ chłodzenia?
• Czy płyn chłodzący wymaga okresowej kontroli?
• Czy pompy lub elementy chłodzące można wymieniać na miejscu?
• W jaki sposób wykrywane są usterki chłodzenia?
• Jakie alarmy są dostępne?
• Jakie wsparcie konserwacyjne jest dostępne po instalacji?

Chłodzenie powietrzem a chłodzenie cieczą: co z kosztami?

Układ chłodzenia powietrzem zwykle składa się z mniejszej liczby elementów związanych z chłodzeniem, podczas gdy chłodzenie cieczą wymaga pomp, obwodów chłodziwa i dodatkowego sprzętu do wymiany ciepła.

Może to sprawić, że początkowa architektura zarządzania ciepłem w przypadku chłodzenia cieczą będzie bardziej złożona.

Jednak cena sprzętu nie powinna być jedynym porównaniem.

W przypadku projektów komercyjnych rozważania dotyczące cyklu życia mogą obejmować:

• Ślad instalacji
• Zużycie energii na chłodzenie
• Wymagania konserwacyjne
• Oczekiwana częstotliwość cykli
• Temperatura otoczenia
• Warunki pracy akumulatora
• Przestój
• Oczekiwany czas życia projektu

Najniższy początkowy koszt chłodzenia niekoniecznie jest najniższym kosztem całkowitym w całym okresie realizacji projektu.

Kiedy chłodzony powietrzem BESS to dobry wybór?

Chłodzenie powietrzem może być praktyczną opcją, gdy system ma umiarkowane wymagania termiczne i nie wymaga wyjątkowo dużej gęstości baterii.

Kiedy lepiej pasuje chłodzony cieczą BESS?

Chłodzenie cieczą jest coraz częściej stosowane w magazynach komercyjnych i przemysłowych o dużej gęstości, gdzie wymagana jest bardziej kontrolowana wymiana ciepła.

Komercyjne modele BESS chłodzone cieczą firmy Voltertech

W przypadku projektów C&I, w których preferowane jest zarządzanie temperaturą cieczy, Voltertech oferuje komercyjne konfiguracje przechowywania akumulatorów o różnych pojemnościach akumulatorów i poziomach mocy.

Szybkie porównanie opcji BESS chłodzonych cieczą firmy Voltertech

Aby poznać inne konfiguracje pojemności i zasilania, przejrzyj stronęGama komercyjnych systemów magazynowania energii firmy Voltertech.

Jak wybrać pomiędzy systemem BESS chłodzonym powietrzem a chłodzonym cieczą

Nie należy wybierać metody chłodzenia przed zapoznaniem się z resztą projektu.

Przed porównaniem opcji zarządzania temperaturą zbierz następujące informacje:

• Wymagana pojemność akumulatora w kWh
• Wymagana moc PCS w kW
• Oczekiwana dzienna częstotliwość jazdy na rowerze
• Typowy czas ładowania i rozładowywania
• Maksymalna temperatura otoczenia
• Instalacja wewnątrz lub na zewnątrz
• Dostępna przestrzeń sprzętowa
• Możliwość konserwacji
• Przyszłe wymagania dotyczące rozbudowy
• Oczekiwany czas eksploatacji

Czynniki te stanowią znacznie lepszą podstawę doboru układu chłodzenia niż zwykłe porównywanie chłodzenia powietrzem i chłodzenia cieczą jako odrębnych technologii.

Typowe błędy przy porównywaniu systemów chłodzenia BESS

Zakładając, że chłodzenie cieczą jest zawsze lepsze

Chłodzenie cieczą zapewnia istotne korzyści w wielu systemach o dużej gęstości, ale nie każdy projekt wymaga takich samych możliwości zarządzania temperaturą.

Porównywanie tylko ceny początkowej

Początkowy koszt wyposażenia to tylko jedna część projektu. Należy również wziąć pod uwagę powierzchnię instalacyjną, konserwację, energię chłodzenia i warunki pracy.

Ignorowanie temperatury otoczenia

Ten sam BESS może spełniać bardzo różne wymagania dotyczące chłodzenia w łagodnym środowisku wewnętrznym i w przypadku instalacji zewnętrznej o wysokiej temperaturze.

Ignorowanie cyklu pracy

Bateria używana okazjonalnie do zasilania rezerwowego nie ma takich samych wymagań dotyczących chłodzenia jak system ładujący i rozładowujący się codziennie.

Wybór metody chłodzenia przed wymiarowaniem BESS

Pojemność akumulatora, moc PCS i oczekiwany profil działania należy ustalić przed sfinalizowaniem wymagań dotyczących zarządzania temperaturą.

Często zadawane pytania

Jaka jest różnica między BESS chłodzonym powietrzem a chłodzonym cieczą?

Chłodzony powietrzem BESS wykorzystuje klimatyzowany przepływ powietrza do usuwania ciepła z modułów akumulatorowych, podczas gdy chłodzony cieczą BESS wykorzystuje krążący płyn chłodzący i elementy przenoszące ciepło umieszczone bliżej modułów akumulatorowych. Chłodzenie cieczą może zapewnić bardziej bezpośrednią kontrolę termiczną i kompaktowe układy akumulatorów.

Czy chłodzenie cieczą jest lepsze w przypadku komercyjnego przechowywania akumulatorów?

Chłodzenie cieczą może być dobrą opcją w przypadku systemów o dużej wydajności, częstych cykli, kompaktowych instalacji i wymagających środowisk termicznych. Najlepsza metoda chłodzenia nadal zależy od warunków pracy projektu.

Czy chłodzenie powietrzem jest prostsze niż chłodzenie cieczą?

Chłodzenie powietrzem zazwyczaj wykorzystuje prostszą architekturę cieplną, ponieważ nie ma pętli cyrkulacji cieczy. Jednakże wentylatory, filtry, ścieżki przepływu powietrza i sprzęt HVAC nadal wymagają kontroli i konserwacji.

Czy chłodzenie cieczą sprawia, że ​​system magazynowania energii w akumulatorze jest bezpieczniejszy?

Chłodzenie to tylko jeden z elementów bezpieczeństwa BESS. Zarządzanie temperaturą może pomóc w utrzymaniu odpowiedniej temperatury akumulatora, ale ogólne bezpieczeństwo zależy również od składu chemicznego akumulatora, ochrony BMS, ochrony elektrycznej, ochrony przeciwpożarowej, monitorowania, projektu instalacji i procedur operacyjnych.

Czy chłodzony cieczą BESS wymaga konserwacji?

Tak. Stan płynu chłodzącego, pompy, rurociągi, złączki, czujniki i inne elementy zarządzania ciepłem powinny zostać uwzględnione w planie kontroli i konserwacji systemu.

Która metoda chłodzenia jest lepsza w gorącym klimacie?

Wysokie temperatury otoczenia zwiększają zapotrzebowanie na chłodzenie każdego systemu przechowywania akumulatorów. Chłodzenie cieczą może być przydatne w systemach o dużej gęstości wymagających ściślejszego zarządzania temperaturą, ale ostateczny wybór powinien uwzględniać temperaturę w miejscu, moc systemu, częstotliwość cykli i konstrukcję szafy.

Czy w każdym komercyjnym BESS-ie konieczne jest chłodzenie cieczą?

Nie. Chłodzenie powietrzem może nadal być odpowiednie w wielu komercyjnych zastosowaniach związanych z magazynowaniem. Technologię chłodzenia należy dobrać w zależności od gęstości akumulatora, profilu pracy, warunków instalacji i wymagań termicznych.

Wybierz system chłodzenia wokół projektu

Nie ma uniwersalnej odpowiedzi na pytanie, czy lepsze jest chłodzenie powietrzem, czy chłodzenie cieczą.

Chłodzenie powietrzem oferuje stosunkowo proste podejście i pozostaje odpowiednie do wielu zastosowań w zakresie przechowywania akumulatorów. Chłodzenie cieczą zapewnia bardziej bezpośredni transfer ciepła i jest coraz częściej stosowane w kompaktowych systemach komercyjnych i przemysłowych o większej wydajności.

Dla wykonawców, instalatorów i deweloperów projektów EPC ważnym pytaniem jest, czy kompletny BESS może utrzymać odpowiednie warunki pracy przy rzeczywistym obciążeniu, temperaturze, cyklach pracy i wymaganiach instalacyjnych obiektu.