मजाक में कहें तो, ऊर्जा भंडारण तापमान नियंत्रण के क्षेत्र में, पहली पीढ़ी एयर कूलिंग थी, दूसरी पीढ़ी और वर्तमान में प्रमुख कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग थी, और विसर्जन तरल कूलिंग अभी भी तीसरी पीढ़ी बनने का प्रयास कर रही थी। अचानक, प्रत्यक्ष शीतलन उभरा और तीसरी पीढ़ी के उत्तराधिकारी की स्थिति के लिए प्रतिस्पर्धा करते हुए, हाई-प्रोफाइल तरीके से बाजार में प्रवेश किया।
चीन का ऊर्जा भंडारण उद्योग तेजी से विकास के चरण में प्रवेश कर चुका है, और निरंतर तकनीकी नवाचार और कई तकनीकी मार्गों का सिंक्रनाइज़ेशन इस अवधि की महत्वपूर्ण अभिव्यक्तियों में से एक है।
विशेष रूप से, जैसे-जैसे ऊर्जा भंडारण कोशिकाएं बड़ी क्षमता की ओर विकसित होती हैं, सिस्टम एकीकरण बड़े पैमाने और उच्च ऊर्जा घनत्व की ओर विकसित होता है, और अनुप्रयोग परिदृश्य अधिक जटिल और विविध हो जाते हैं, जिनमें से सभी जीवन, सुरक्षा, लागत और अन्य कारकों पर उच्च आवश्यकताओं को सामने रखते हैं। ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ. सिस्टम एकीकरण से लेकर सेल, 3एस, तापमान नियंत्रण और अग्नि सुरक्षा सहित मुख्य घटकों तक, प्रौद्योगिकी पुनरावृत्ति जारी है।
ऊर्जा भंडारण प्रणाली में एक महत्वपूर्ण कड़ी के रूप में, तापमान नियंत्रण प्रणाली ऊर्जा भंडारण की सुरक्षा, दक्षता और जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। विशेष रूप से दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण और उच्च दर ऊर्जा भंडारण जैसे अनुप्रयोगों की बढ़ती मांग के साथ, तापमान नियंत्रण घटकों के समग्र प्रदर्शन संकेतक बढ़ा दिए गए हैं।
एयर कूलिंग की पहली पीढ़ी से लेकर, वर्तमान मुख्यधारा की कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तक, विसर्जन तरल कूलिंग तक, जिस पर व्यापक ध्यान दिया जा रहा है, बैटरी की संवेदनशीलता जैसे मुद्दों को लगातार अनुकूलित करने के लिए तापमान नियंत्रण तकनीक को हाल के वर्षों में बहु-आयामी किया गया है। गर्मी और असमान तापमान वितरण।
महीने की शुरुआत में, एक और बड़ी खबर आई: सीआरआरसी ज़ुझाउ इंस्टीट्यूट ने इनविक, हिसेंस नेटवर्क एनर्जी, टोंगफेई कंपनी लिमिटेड और मिडिया सहित 14 उद्योग श्रृंखला कंपनियों के साथ मिलकर भविष्य-उन्मुख 6.9MWh प्रणाली जारी की, जिसमें तापमान नियंत्रण लिंक में पहली बार 12kW ऊर्जा भंडारण प्रत्यक्ष शीतलन इकाई का उपयोग किया गया। जैसे ही ये खबर सामने आई, इसने इंडस्ट्री का ध्यान अपनी ओर खींच लिया.
प्रत्यक्ष शीतलन तकनीक, जिसका उपयोग मूल रूप से नई ऊर्जा वाहनों के क्षेत्र में किया गया था, ने ऊर्जा भंडारण उद्योग में बड़े धूमधाम से प्रवेश किया है। हाई-प्रोफाइल समर्थन की आवाजें हैं, साथ ही आपत्ति की आवाजें भी हैं।
प्रत्यक्ष शीतलन का उद्देश्य ऊर्जा भंडारण तापमान नियंत्रण 3 है।
पिछले दो वर्षों में नवीकरणीय ऊर्जा की वैश्विक स्थापित क्षमता तेजी से बढ़ी है। अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी द्वारा जारी वार्षिक बाजार रिपोर्ट "नवीकरणीय ऊर्जा 2023" के अनुसार, 2023 में, नवीकरणीय ऊर्जा की वैश्विक स्थापित क्षमता 2022 की तुलना में 50% बढ़ जाएगी, और स्थापित क्षमता की वृद्धि दर अतीत की तुलना में अधिक हो गई है। 30 वर्ष. इस पृष्ठभूमि के खिलाफ, ऊर्जा भंडारण उद्योग के विकास ने तेजी से व्यापक बाजार स्थान की शुरुआत की है।
वहीं, चीनी ऊर्जा भंडारण कंपनियां आंतरिक संचलन के भंवर में फंस गई हैं। बाहर निकलने के लिए, प्रौद्योगिकी सबसे मुख्य प्रतिस्पर्धात्मकता है, जबकि उच्च सुरक्षा, कम लागत और उच्च दक्षता ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी को उन्नत करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण सीमाएँ हैं।
विशेष रूप से बड़े पैमाने पर बैटरी कोशिकाओं के चलन और ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की बढ़ती एकीकृत शक्ति घनत्व के साथ, बैटरी दक्षता और थर्मल रनवे का जोखिम उद्योग का फोकस बन गया है। इनमें तापमान नियंत्रण प्रणाली अहम भूमिका निभाती है।
ऊर्जा भंडारण तापमान नियंत्रण प्रौद्योगिकी की प्रगति को करीब से देखने पर, पहली पीढ़ी की वायु शीतलन प्रणाली सरल, विनिर्माण लागत में कम और स्थापित करने में आसान थी; दूसरी पीढ़ी की कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग ने हीट एक्सचेंज माध्यम के रूप में तरल का उपयोग करना शुरू कर दिया, जिसमें बड़ी हीट ले जाने की क्षमता और उच्च हीट एक्सचेंज दक्षता थी; और विसर्जन तरल शीतलन, जो अभी भी विकास के प्रारंभिक चरण में है, में थर्मल पलायन और अत्यधिक तापमान एकरूपता को प्रभावी ढंग से रोकने के फायदे हैं, लेकिन उच्च लागत की समस्या में फंस गया है और अभी तक इसका समाधान नहीं हुआ है।
ऐसे समय में जब उद्योग तेजी से विकसित हो रहा है और प्रौद्योगिकी तेजी से पुनरावृत्ति कर रही है, प्रत्यक्ष शीतलन अचानक एक उच्च प्रोफ़ाइल में समाप्त हो गया। यह बताया गया है कि उपर्युक्त 12kW ऊर्जा भंडारण प्रत्यक्ष शीतलन इकाई रेफ्रिजरेंट प्रत्यक्ष शीतलन तकनीक को अपनाती है, जो ताप विनिमय हानि को कम करती है, सिस्टम को अधिक ऊर्जा कुशल बनाती है, और लागत कम करती है; साथ ही, यह एक ऐसे डिज़ाइन को अपनाता है जिसमें पानी के संचलन की आवश्यकता नहीं होती है, और रिसाव का जोखिम "शून्य" होता है। इकाई आकार में छोटी है और इसमें शोर कम है, और यह सीमित स्थान में बड़ी शीतलन क्षमता प्रदान कर सकती है, जो ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की ऊर्जा घनत्व में वृद्धि और उपलब्ध स्थान में कमी की विकास प्रवृत्ति के अनुरूप है।
कुछ आपूर्ति श्रृंखला कंपनियों ने कहा कि प्रत्यक्ष शीतलन तापमान नियंत्रण तकनीक ऊर्जा भंडारण उद्योग के विकास के लिए अधिक विकल्प और दिशाएं प्रदान करेगी, और भविष्य में ऊर्जा भंडारण थर्मल प्रबंधन के क्षेत्र में मुख्य विकास प्रवृत्ति बनने की उम्मीद है।
कुछ कंपनियों ने स्पष्ट रूप से कहा है कि क्योंकि बैटरी कोशिकाओं द्वारा उत्पन्न गर्मी पर्याप्त रूप से केंद्रित नहीं है और प्रति इकाई क्षेत्र में उत्पन्न गर्मी बहुत बड़ी नहीं है, समस्या को हल करने के लिए प्रत्यक्ष शीतलन जैसी उच्च तीव्रता वाली गर्मी हस्तांतरण प्रशीतन तकनीक की कोई आवश्यकता नहीं है। .
प्रत्यक्ष शीतलन वास्तव में क्या है? सार्वजनिक जानकारी के अनुसार, डायरेक्ट कूलिंग एक न्यूनतम कूलिंग डिज़ाइन है जिसमें पानी के संचलन की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे रेफ्रिजरेंट सीधे फ्लोरीन कोल्ड प्लेट के माध्यम से बैटरी सेल को ठंडा कर सकता है, और हीट एक्सचेंज के माध्यम से उत्पन्न गर्मी को जल्दी से हटा सकता है।
वर्तमान में, अधिक सामान्य तापमान नियंत्रण प्रौद्योगिकियां मुख्य रूप से वायु शीतलन और कोल्ड प्लेट तरल शीतलन हैं, और विसर्जन तरल शीतलन अभी भी विकास के प्रारंभिक चरण में है। उपरोक्त तालिका में दिखाई गई चार तापमान नियंत्रण तकनीकों में से, वायु शीतलन को छोड़कर, जो शीतलन माध्यम के रूप में वायु का उपयोग करता है, कोल्ड प्लेट तरल शीतलन, विसर्जन तरल शीतलन और प्रत्यक्ष शीतलन सभी तरल का उपयोग करते हैं।
तीन तरल शीतलन प्रौद्योगिकियों में से, केवल विसर्जन शीतलन बीच में किसी भी गर्मी हस्तांतरण लिंक के बिना बैटरी कोशिकाओं को सीधे विसर्जन तरल में डुबो कर सीधे संपर्क का उपयोग करता है। कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग और डायरेक्ट कूलिंग दोनों अप्रत्यक्ष संपर्क का उपयोग करते हैं।
संरचनात्मक दृष्टिकोण से, डायरेक्ट कूलिंग और कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग काफी समान हैं। उद्योग के अंदरूनी सूत्रों ने कहा कि पारंपरिक कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक, लिक्विड कूलिंग प्लेट में ठंडा पानी डालकर बैटरी के निचले हिस्से में गर्मी को नष्ट कर देती है, जबकि डायरेक्ट कूलिंग कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग में पानी को रेफ्रिजरेंट से बदल देती है, जिसका उपयोग बाद में किया जाता है। बैटरी सेल को फ्लोरीन कोल्ड प्लेट के माध्यम से ठंडा करें।
हालाँकि, हालांकि रूप समान हैं, इन दोनों प्रौद्योगिकियों के ताप विनिमय सिद्धांत बिल्कुल समान नहीं हैं।
प्रत्यक्ष शीतलन में, एक ओर, तापमान अंतर ताप विनिमय का उपयोग किया जाता है। चूँकि रेफ्रिजरेंट का तापमान अपेक्षाकृत कम होता है और रेफ्रिजरेंट की विशिष्ट ताप क्षमता पानी की तुलना में बहुत अधिक होती है, इसलिए उच्च ताप विनिमय दक्षता प्राप्त की जा सकती है। दूसरी ओर, प्रत्यक्ष शीतलन भी वाष्पीकरण गर्मी अवशोषण के सिद्धांत का उपयोग करता है, रेफ्रिजरेंट को तरल से गैस में परिवर्तित करके आसपास की गर्मी को अवशोषित करता है।
इस संबंध में, कुछ उद्योग के अंदरूनी सूत्रों ने बताया कि "एयर कंडीशनिंग सिस्टम के साथ बैटरी कूलिंग सिस्टम का उच्च युग्मन एयर कंडीशनिंग सिस्टम में बाष्पीकरणकर्ता को सीधे बैटरी पैक में डालने के बराबर है।"
यह देखा जा सकता है कि इस दोहरी ताप विनिमय विधि में प्रत्यक्ष शीतलन द्वारा हटाई जा सकने वाली ऊष्मा की मात्रा कोल्ड प्लेट तरल शीतलन की तुलना में कहीं अधिक है जो केवल तापमान अंतर ताप विनिमय पर निर्भर करती है। मशीन की उत्कृष्ट ताप विनिमय क्षमता और समग्र दक्षता प्रत्यक्ष शीतलन को ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र में काफी बाजार स्थान प्रदान करती है।
वास्तव में, ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र में प्रत्यक्ष शीतलन तापमान नियंत्रण प्रौद्योगिकी को लागू करने का विचार लंबे समय से प्रस्तावित किया गया है, लेकिन संबंधित उत्पाद और अनुप्रयोग अपेक्षाकृत दुर्लभ हैं, यहां तक कि नए शोध अनुप्रयोगों में भी। इसका कारण यह है कि डायरेक्ट कूलिंग तकनीक में अभी भी कई समस्याएं हैं जिनका समाधान नहीं हुआ है।
प्रत्यक्ष शीतलन तापमान नियंत्रण उत्पादों के प्रचार में, सुरक्षा को अक्सर बहुत प्रमुख स्थान पर रखा जाता है। यह बताया गया है कि एक बार रिसाव होने पर, रेफ्रिजरेंट स्वचालित रूप से गैस में वाष्पित हो जाएगा, जिससे रिसाव का जोखिम शून्य हो जाएगा, और पारंपरिक कूलिंग मीडिया के रिसाव के कारण होने वाले विद्युत शॉर्ट सर्किट और थर्मल रनवे से प्रभावी ढंग से बचा जा सकता है।
यह ध्यान देने योग्य है कि प्रत्यक्ष शीतलन प्रणाली को अधिक दबाव तीव्रता का सामना करना पड़ता है। एक ओर, फ्लोरीन का दबाव पानी की तुलना में बहुत अधिक है। पानी का दबाव केवल कुछ किलोग्राम है, लेकिन फ्लोरीन का दबाव उससे दर्जनों किलोग्राम अधिक है; दूसरी ओर, रेफ्रिजरेंट का वाष्पीकरण दबाव आम तौर पर 3-4 वायुमंडल तक पहुंचता है, जबकि तरल शीतलन प्लेट का कामकाजी दबाव आम तौर पर 1.3 वायुमंडल के भीतर होता है।
इसलिए, प्रत्यक्ष शीतलन से कोल्ड प्लेट, जोड़ों और पाइपलाइनों की दबाव-वहन शक्ति आवश्यकताओं में काफी वृद्धि होगी। उदाहरण के लिए, पारंपरिक नायलॉन पाइप इस तरह के दबाव को बिल्कुल भी सहन नहीं कर सकते हैं। प्रत्यक्ष शीतलन प्लेट का दबाव प्रतिरोध स्तर वाष्पीकरण दबाव से कम से कम 4 गुना होना चाहिए।
इसके अलावा, प्रत्यक्ष शीतलन में पारंपरिक तरल शीतलन की तुलना में कोल्ड प्लेट की सीलिंग की बहुत अधिक आवश्यकताएं होती हैं।
ये सभी कारक आपूर्ति श्रृंखला कंपनियों के लिए अपनी तकनीक को दोहराना बहुत कठिन बना देंगे, और भागों की लागत भी तदनुसार बढ़ जाएगी। सिस्टम नियंत्रण के संदर्भ में, प्रत्यक्ष शीतलन भी अधिक जटिल है क्योंकि विभिन्न पैक्स के बीच प्रवाह वितरण, वाष्पीकरण तापमान का नियंत्रण और कोल्ड प्लेट प्रवाह चैनल के डिजाइन आदि पर विचार करना आवश्यक है।
उदाहरण के तौर पर डायरेक्ट कूलिंग प्लेट में रेफ्रिजरेंट प्रवाह दिशा के डिज़ाइन को लेते हुए, बैटरी पैक को न केवल यह सुनिश्चित करना चाहिए कि बैटरी कोशिकाएं उचित तापमान पर काम करती हैं, बल्कि विभिन्न मॉड्यूल के बीच तापमान अंतर को भी नियंत्रित करती हैं। आम तौर पर, बैटरी कोशिकाओं के तापमान का अंतर 5 डिग्री से अधिक नहीं होना चाहिए। इसलिए, बैटरी कोल्ड प्लेट का एक समान तापमान सुनिश्चित करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इसलिए, डायरेक्ट कूलिंग प्लेट में रेफ्रिजरेंट के प्रवाह की दिशा को अनुकूलित करना और ऊर्जा भंडारण बैटरी की तापमान एकरूपता में सुधार करना ऐसी कठिनाइयाँ हैं जिन्हें डायरेक्ट कूलिंग सिस्टम को दूर करने की आवश्यकता है।
यह देखा जा सकता है कि ऊर्जा भंडारण के क्षेत्र में प्रत्यक्ष शीतलन तकनीक को वास्तव में लागू करने में अभी भी कई समस्याएं हैं, और बड़े पैमाने पर आवेदन प्राप्त करने में काफी समय लगेगा।