כיצד לפתור את האתגר התרמי של אחסון אנרגיה
מוקד בקרת הטמפרטורה של אחסון אנרגיה אלקטרוכימית הוא לשפר את חיי השירות והבטיחות של סוללות, כך שמגבלות המקום על ציוד בקרת טמפרטורה רגועות יחסית. בדרך כלל, התקני אחסון אנרגיה אלקטרוכימיים נפרסים בסביבות חיצוניות, ולכן מוקדשת יותר תשומת לב ליציבות, חיי השירות ועלויות התפעול והתחזוקה של ציוד בקרת טמפרטורה. הדרישות לנפח ומשקל הציוד רופפות יחסית. נכון להיום, פתרונות מקוררי אוויר מהווים חלק גדול מאגירת האנרגיה האלקטרוכימית, אך עם שדרוג תחנות כוח חדשות ואחסון אנרגיה מחוץ לרשת לקראת קיבולת סוללה גדולה יותר וצפיפות הספק מערכת גבוהה יותר, השימוש בפתרונות קירור נוזליים יעשה גם הוא במהירות. לְהַגדִיל.
הדרישה לבקרת טמפרטורה של רכבי אנרגיה חדשים שמה דגש רב יותר על שיפור יעילות הניהול התרמי ודיוק בקרת הטמפרטורה בחללים קבועים. בנוסף לבקרת הטמפרטורה של המצבר, רכבי אנרגיה חדשים דורשים גם בקרת טמפרטורה של מערכת הבקרה האלקטרונית, המנוע והתא. בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה יותר של סוללות חשמל ומרווח גוף מוגבל, הניהול התרמי של רכבי אנרגיה חדשים דורש דרישות גבוהות יותר לנפח, משקל, יעילות פיזור חום ודיוק בקרת טמפרטורה.
דרישות בקרת הטמפרטורה של מרכזי נתונים שואפות להגדיל את כוח הקירור ולהפחית את יעילות ניצול החשמל של מרכזי נתונים (צריכת אנרגיה כוללת של ציוד PUE של מרכזי נתונים/ציוד IT). עם השיפור בכוח המחשוב של שבב בינה מלאכותית, צריכת החשמל של מרכזי נתונים עלתה משמעותית. לכן, בקרת הטמפרטורה של IDC מדגישה את הצורך ביעילות פיזור חום כדי לעמוד בקצב של שיפור צריכת החשמל של שבב. על רקע הידוק מדיניות ה-PUE, יש לשפר עוד יותר את היעילות של הניהול התרמי, ולקדם עוד יותר פתרונות קירור טבילה וקירור נוזל בהתזה.
העלייה ביחס פריקת המטען היא מגמה בהתפתחות אגירת אנרגיה אלקטרוכימית, וגם הדרישה לניהול תרמי באגירת אנרגיה תלך ותגדל. לסוללות אחסון אנרגיה עם יחסי פריקת טעינה גבוהים יותר, תהיה סיכון מהיר יותר לבריחה תרמית. לכן, יש לשפר עוד יותר את יעילות העברת החום של ניהול תרמי של אגירת אנרגיה. מבחינת יעילות העברת החום, בשל קיבולת החום הסגולית והמוליכות התרמית הגבוהה יותר של נוזלים בהשוואה לגזים, וככל שקרוב יותר למקור החום, כך יעילות הקירור גבוהה יותר. תחת אותה צריכת חשמל, טמפרטורת פיזור החום של ערכות סוללות מקוררות נוזל נמוכה ב-3-5 מעלות מזו של סוללות מקוררות באוויר; ותכנית הקירור הנוזלית אינה מצריכה עיצוב של תעלות אוויר, מה שיכול לחסוך מאוד בשטח הקרקע, כך שהחלפת קירור האוויר בקירור נוזלי תהפוך גם היא למגמה עתידית.
קירור האוויר יוחלף בהדרגה בקירור נוזלי, ולקירור נוזלי טבילה יש אפשרות להגדיל עוד יותר את קצב החדירה ככל שמחיר נוזל הקירור יורד. ניהול תרמי חיצוני עם מיכל כמטרת הניהול התרמי עשוי להיות כיוון ניסיון להפחתת עלויות נוספת בפתרונות ניהול תרמי. בטכנולוגיית קירור נוזלי, קירור נוזלי פלטה קרה וקירור נוזל טבילה הן שתי צורות נפוצות. ישנם פתרונות שונים לקירור נוזלי, ביניהם הפתרונות המיינסטרים והיעילים כוללים קירור נוזלי טבילה, קירור בהתזה וקירור נוזלי פלטה קרה. לקירור נוזלי טבילה יש ביצועים טובים יותר, כולל קירור חד פאזי/פאזי בשינוי, אך דורש תכונות תרמיות ופיזיות גבוהות יותר, יציבות, תאימות חומרים ובידוד של נוזל הקירור, וכתוצאה מכך עלויות גבוהות יותר. נכון לעכשיו, קירור נוזלי פלטה קרה הוא פתרון קירור נוזלי בוגר יחסית, עם התקנה פשוטה, תאימות חומרים טובה, עלות טרנספורמציה נמוכה, מהירות פיתוח מהירה ומחיר נמוך יותר מקירור נוזל טבילה.
מגמות הפיתוח האפשריות של ניהול תרמי עתידי כוללים:
1. קירור אוויר יוחלף בקירור נוזלי,
2. הפיתוח של סוג לוח קר לקראת סוג טבילה,
3. החצנה של ניהול תרמי. עם השיפור המתמשך של כוח המחשוב של השבב, צפיפות האנרגיה של הסוללה ויעילות הטעינה והפריקה, גם החום שנוצר ליחידת זמן על ידי ציוד יגדל באופן משמעותי. לכן, שיפור יעילות חילופי החום של מערכות בקרת טמפרטורה יהפוך למגמת פיתוח התעשייה.
