Os sistemas de armazenamento de energia devem ser refrigerados a ar ou a líquido?

1. O que é um Pacote de armazenamento de energia com bateria resfriada a ar ?

Um pacote de armazenamento de energia de bateria resfriado a ar é um módulo de sistema de armazenamento de energia que usa ar como meio primário de dissipação de calor, controlando a temperatura da bateria por meio do fluxo de ar acionado por um ventilador. Sua estrutura simples, baixo custo e facilidade de manutenção tornaram-no um método de resfriamento comum em armazenamento de energia comercial e industrial, dispositivos de armazenamento de energia de pequena escala e alguns gabinetes de armazenamento de energia externos. Em sistemas de armazenamento de energia, as baterias geram calor continuamente durante a carga e a descarga, e a temperatura é o fator mais sensível que afeta a segurança e a vida útil da bateria. Portanto, estabelecer um método de dissipação de calor estável e confiável é crucial. O pacote de armazenamento de energia refrigerado a ar é uma solução técnica prática desenvolvida para atender a essa necessidade.

O princípio básico de um pacote de armazenamento de energia de bateria resfriado a ar é usar um ventilador para forçar o fluxo de ar através de um caminho de fluxo de ar definido, permitindo que o ar externo relativamente frio passe pelo módulo da bateria, trocando continuamente o calor interno para remover o excesso de calor. Sua eficiência de dissipação de calor depende de fatores como potência do ventilador, design do caminho do fluxo de ar, layout da bateria e condições ambientais. Em termos de projeto estrutural, os pacotes de armazenamento de energia resfriados a ar normalmente têm entradas e saídas de ar pré-instaladas e usam componentes como telas de ventilação e filtro de algodão para bloquear a poeira. Internamente, os espaços entre as células da bateria garantem o fluxo de ar. Para estabilizar o resfriamento, o sistema também é equipado com sensores de temperatura e um BMS (Battery Management System) para monitorar a temperatura da bateria em tempo real e ajustar automaticamente a velocidade do ventilador ou ativar programas de resfriamento com base nas mudanças de temperatura.

Devido ao resfriamento a ar, os pacotes de armazenamento de energia resfriados a ar apresentam vantagens significativas em custo e estrutura. O ar, como meio natural de dissipação de calor, não requer materiais adicionais, resultando em uma estrutura de sistema mais simples. A ausência de componentes complexos, como tubulação de refrigeração, placas frias e bombas de água, torna o custo geral mais baixo do que as soluções refrigeradas a líquido. Além disso, tem menos pontos potenciais de falha, é mais fácil de manter e elimina preocupações com vazamentos, corrosão ou vida útil da bomba de água. Em aplicações de armazenamento de energia de pequeno e médio porte, esta estrutura simples e econômica torna o resfriamento a ar uma escolha comum.

No entanto, a capacidade de dissipação de calor dos conjuntos de armazenamento de energia refrigerados a ar é limitada pela temperatura ambiente e pelo fluxo de ar. Quando o sistema é instalado em áreas de alta temperatura ou espaços fechados, a alta temperatura do próprio ar leva a uma diminuição significativa na eficiência de dissipação de calor. À medida que a densidade de potência dos sistemas de armazenamento de energia continua a aumentar, a geração interna de calor das baterias também aumenta. O resfriamento a ar pode ter dificuldades para manter o controle de temperatura ideal sob condições de alta carga e alta temperatura, levando a maiores flutuações de temperatura e tornando as diferenças de temperatura mais difíceis de controlar. Isto afeta diretamente a vida útil da bateria, fazendo com que as células do mesmo sistema operem em temperaturas diferentes, resultando em taxas de degradação inconsistentes. Além disso, o resfriamento do ar em ambientes de alta temperatura impõe maiores demandas ao gerenciamento de segurança, exigindo potencialmente um maior número de ventiladores ou uma melhor circulação de ar para melhorar a dissipação de calor.

Apesar disso, os conjuntos de armazenamento de energia com bateria refrigerada a ar ainda ocupam uma posição significativa no mercado. Para aplicações com requisitos de densidade de potência mais baixos, ambientes com temperaturas mais amenas e necessidades sensíveis ao orçamento, é uma escolha madura e confiável. No armazenamento de energia comercial e industrial, o resfriamento a ar é adequado para aplicações de intensidade relativamente baixa, como redução de pico e suavização de carga. No armazenamento de energia residencial, devido à menor geração de calor e ao tamanho limitado, o resfriamento do ar atende facilmente aos requisitos de dissipação de calor. Além disso, alguns sistemas de armazenamento de energia que enfatizam a implantação rápida, como gabinetes integrados ao ar livre ou dispositivos de armazenamento de energia alugados, também tendem a adotar soluções refrigeradas a ar devido à sua estrutura simples, facilidade de manutenção e custos de implantação mais baixos.

Com o desenvolvimento da tecnologia de armazenamento de energia, os pacotes de armazenamento de energia com baterias resfriadas a ar estão sendo constantemente otimizados. Os fabricantes estão melhorando seu desempenho geral por meio de designs de fluxo de ar mais eficientes, ventiladores com maior eficiência energética e algoritmos de controle de temperatura mais inteligentes, tentando melhorar ainda mais a eficiência da dissipação de calor sem aumentar significativamente os custos. Sob condições ambientais e cenários de aplicação razoáveis, o resfriamento a ar continua sendo um método de resfriamento econômico e estável para armazenamento de energia.

No geral, os pacotes de armazenamento de energia de bateria resfriados a ar são sistemas de armazenamento de energia que usam o ar como principal meio de dissipação de calor. Eles regulam a temperatura da bateria usando ventiladores para impulsionar o fluxo de ar, oferecendo vantagens como estrutura simples, baixo custo e fácil manutenção, tornando-os particularmente adequados para aplicações de armazenamento de energia de pequena e média potência. À medida que a indústria de armazenamento de energia continua a perseguir a eficiência económica e a fiabilidade, o arrefecimento do ar continuará a ser um componente importante da tecnologia de arrefecimento do armazenamento de energia durante um período considerável.

2. O que é um Pacote de armazenamento de energia para bateria com refrigeração líquida ?

Um pacote de armazenamento de energia de bateria refrigerado a líquido é uma tecnologia de armazenamento de energia que usa um sistema de circulação de líquido para controle de temperatura da bateria. Comparado ao resfriamento a ar tradicional, oferece maior eficiência de dissipação de calor, controle de temperatura mais preciso e maior adaptabilidade. À medida que a densidade de potência dos sistemas de armazenamento de energia continua a aumentar, os ambientes operacionais tornam-se mais complexos e os requisitos de segurança das baterias continuam a aumentar, as soluções de armazenamento de energia refrigeradas a líquido estão gradualmente a tornar-se o mainstream da indústria, especialmente adequadas para centrais eléctricas de armazenamento de energia em grande escala, armazenamento de energia industrial e comercial de alta potência e cenários com requisitos rigorosos de controlo de temperatura.

O princípio básico de um pacote de armazenamento de energia refrigerado a líquido é remover rapidamente o calor gerado pela bateria durante a carga e descarga, circulando o líquido refrigerante entre os módulos da bateria, dentro de placas frias ou em tubulações refrigeradas a líquido. Comparados ao ar, os líquidos possuem maior capacidade de calor específico e maior condutividade térmica, absorvendo assim uma grande quantidade de calor em menos tempo e liberando-o de forma estável através do dissipador de calor. Todo o sistema normalmente consiste em refrigerante, placas de resfriamento líquido, uma bomba de circulação, um trocador de calor, sensores de temperatura e um controlador. Durante a operação, o sistema de controle ajusta a vazão ou ativa um programa de resfriamento em tempo real com base na temperatura da bateria, garantindo que o pacote de armazenamento de energia permaneça dentro da faixa de temperatura ideal.

A maior vantagem da tecnologia de resfriamento líquido é sua excelente consistência de temperatura e controle preciso. As baterias apresentam sensibilidade significativa à temperatura durante a operação; temperaturas excessivamente altas aceleram o envelhecimento, e temperaturas irregulares levam a taxas de envelhecimento inconsistentes entre células individuais, afetando a vida útil geral e a segurança de todo o pacote. Os sistemas de refrigeração líquida podem controlar as diferenças de temperatura da bateria dentro de uma faixa muito pequena, mantendo um estado operacional altamente consistente em todo o conjunto de baterias. Esta estabilidade não só prolonga a vida útil da bateria, mas também melhora a eficiência geral do sistema de armazenamento de energia, garantindo confiabilidade mesmo sob altas taxas de carga/descarga ou operação contínua de longo prazo.

Com a expansão contínua da escala de armazenamento de energia, as vantagens dos pacotes de armazenamento de energia refrigerados a líquido estão se tornando cada vez mais aparentes. As centrais elétricas de armazenamento de energia em grande escala normalmente consistem em centenas ou mesmo milhares de unidades de armazenamento de energia, com alta densidade de potência e alta intensidade operacional. Se depender do resfriamento a ar, o acúmulo de temperatura é altamente provável durante estações de alta temperatura ou sob condições de carga elevada, afetando assim a estabilidade do sistema. O resfriamento líquido pode manter a operação estável em ambientes adversos, como altas temperaturas externas, climas desérticos e áreas com alta umidade, garantindo que o sistema de armazenamento de energia permaneça seguro e eficiente durante todo o ano. Portanto, as soluções de refrigeração líquida estão rapidamente ganhando popularidade em novas usinas de armazenamento de energia, sistemas de armazenamento de energia com geração de energia eólica e solar e projetos de armazenamento de energia industrial e comercial em grande escala.

Além disso, à medida que a indústria de armazenamento de energia busca maior segurança, os sistemas de refrigeração líquida estão ganhando ainda mais valor. As baterias de lítio podem sofrer fuga térmica sob condições anormais, e os sistemas de refrigeração líquida podem efetivamente suprimir a taxa de aumento da temperatura, ganhando tempo para alerta precoce e proteção do sistema. Alguns pacotes avançados de armazenamento de energia refrigerados a líquido também integram o sistema de refrigeração líquida ao BMS (Sistema de Gerenciamento de Bateria), usando medição precisa de temperatura e controle dinâmico para resfriar rapidamente o sistema em situações de emergência, evitando maior aumento de riscos. Esta capacidade é difícil de alcançar com refrigeração a ar e é uma das principais razões pelas quais os conjuntos de armazenamento de energia refrigerados a líquido são considerados mais seguros.

Embora a tecnologia de refrigeração líquida apresente vantagens significativas de desempenho, a sua estrutura é mais complexa e o seu custo é superior ao das soluções refrigeradas a ar. Os sistemas de refrigeração líquida exigem um projeto mais preciso, incluindo vedação de tubos, confiabilidade da bomba, longevidade do líquido e medidas de prevenção contra corrosão e vazamentos. Entretanto, requer pessoal profissional para instalação e manutenção, tem numerosos pontos potenciais de falha e exige padrões mais elevados para monitorização e manutenção operacional a longo prazo. No entanto, em projetos de armazenamento de energia em grande escala, estes custos são geralmente compensados ​​por fatores como o prolongamento da vida útil do sistema, a melhoria da eficiência operacional e a redução dos riscos de segurança.

Nos últimos anos, os pacotes de armazenamento de energia refrigerados a líquido também têm sido continuamente iterados e atualizados. A próxima geração de tecnologia de refrigeração líquida está se desenvolvendo em direção a uma integração de alta eficiência, incluindo designs de módulos mais leves, bombas com maior eficiência energética, algoritmos de controle de temperatura mais inteligentes e tecnologia de monitoramento em nível de módulo. Alguns produtos avançados de armazenamento de energia integram até mesmo o sistema de refrigeração líquida com o compartimento da bateria, BMS e sistema de supressão de incêndio, tornando o sistema de armazenamento de energia compacto e altamente seguro e de fácil manutenção. Com a maturidade da tecnologia de refrigeração líquida e novas reduções de custos, ela está gradualmente se tornando um padrão da indústria.

Um pacote de armazenamento de energia de bateria refrigerado a líquido é um sistema de armazenamento de energia que usa líquido como meio de dissipação de calor e obtém controle eficiente de temperatura por meio da tecnologia de resfriamento circulante. Com a sua excelente eficiência de dissipação de calor, capacidades precisas de controle de temperatura, alta segurança e adaptabilidade a ambientes complexos, está se tornando a solução preferida no campo de armazenamento de energia de média a grande escala. À medida que a indústria de armazenamento de energia se desenvolve no sentido de uma maior densidade e maior segurança, o valor da tecnologia de refrigeração líquida tornar-se-á cada vez mais proeminente e continuará a impulsionar os equipamentos de armazenamento de energia para uma maior fiabilidade, eficiência e inteligência.

3. Em ambientes de alta temperatura, o que é mais confiável: unidades de armazenamento de energia refrigeradas a ar ou a líquido?

Com a intensificação das alterações climáticas globais e a frequência crescente de temperaturas elevadas, a estabilidade dos sistemas de armazenamento de energia em ambientes quentes tornou-se um foco de atenção da indústria. A temperatura não afeta apenas a vida útil da bateria, mas também está diretamente relacionada à segurança. Em ambientes de alta temperatura, as diferenças de desempenho entre os tradicionais pacotes de armazenamento de energia refrigerados a ar e os emergentes pacotes de armazenamento de energia refrigerados a líquido estão se tornando cada vez mais aparentes. Por isso, muitos projetos perguntam durante o processo de seleção: em ambientes de alta temperatura de 35°C, 40°C ou até 50°C, qual método de resfriamento é mais confiável?

Para responder a esta questão, é necessário fazer uma comparação a partir de múltiplas dimensões, incluindo capacidade de dissipação de calor, precisão do controle de temperatura, estabilidade operacional e segurança a longo prazo.

Primeiro, a eficiência da dissipação de calor em altas temperaturas é uma das principais considerações. Os pacotes de armazenamento de energia resfriados a ar dependem do ar como meio de dissipação de calor. Ambientes de alta temperatura significam que a temperatura do ar em si é alta. Quando a temperatura ambiente estiver próxima ou superior à faixa ideal de temperatura operacional da bateria (geralmente 15°C~35°C), o calor que o sistema de refrigeração a ar pode remover será significativamente reduzido. Velocidades mais altas do ventilador resultam em maior ruído e maior consumo de energia, mas a eficiência da dissipação de calor ainda é limitada pela temperatura do ar. Portanto, em ambientes acima de 40°C, o resfriamento do ar muitas vezes tem dificuldade para manter uma faixa estável de controle de temperatura da bateria, especialmente sob condições de carga-descarga contínua ou de alta taxa, levando facilmente ao acúmulo de temperatura e afetando a operação do sistema.

Em contraste, os conjuntos de armazenamento de energia refrigerados a líquido usam refrigerante como meio. A capacidade de calor específico do líquido é muito superior à do ar, permitindo uma dissipação de calor mais rápida e eficaz da bateria. Mesmo em ambientes de alta temperatura, os sistemas de refrigeração líquida podem manter fortes capacidades de dissipação de calor através de bombas de circulação, trocadores de calor ou unidades de refrigeração. Quando a temperatura ambiente atinge 40°C ou até mais, o resfriamento líquido ainda pode controlar a temperatura da bateria dentro de uma faixa relativamente estreita, mantendo sua condição operacional ideal. Portanto, em regiões quentes como o Oriente Médio, Sudeste Asiático, grandes parques industriais ou estações de armazenamento de energia externas, a eficiência de dissipação de calor do resfriamento líquido é significativamente superior ao resfriamento a ar.

Em segundo lugar, existe a questão da uniformidade da temperatura. Quanto maior for a diferença de temperatura entre as baterias, mais inconsistente será a taxa de degradação, pior será a consistência da capacidade e mais difícil será garantir o desempenho e a segurança a longo prazo. O resfriamento do ar, devido a caminhos de fluxo de ar instáveis, juntamente com problemas como redução da velocidade do vento, obstrução do módulo e curtos-circuitos de ar, é propenso a gerar grandes diferenças de temperatura. Alguns pacotes de armazenamento de energia refrigerados a ar apresentam diferenças de temperatura interna superiores a 10°C, o que amplifica ainda mais as variações de envelhecimento entre as células sob condições de alta temperatura.

Os sistemas de refrigeração líquida, por outro lado, podem cobrir uniformemente os módulos da bateria utilizando placas frias ou tubos de refrigeração líquida, permitindo que o líquido refrigerante flua numa direção controlada e a uma taxa estável, mantendo assim uma temperatura semelhante em todas as células. A maioria dos pacotes de armazenamento de energia refrigerados a líquido podem controlar diferenças de temperatura dentro de 3°C, com soluções avançadas atingindo temperaturas abaixo de 2°C. Na operação de longo prazo, esta uniformidade de temperatura não só melhora a vida útil do ciclo, mas também reduz significativamente o risco de fuga térmica.

Além disso, há a questão da estabilidade e segurança do sistema. Em ambientes de alta temperatura, os sistemas refrigerados a ar muitas vezes precisam operar em velocidade máxima por longos períodos, aumentando o ruído e o consumo de energia, e implicando desgaste acelerado dos componentes mecânicos e maior probabilidade de falha. Mais importante ainda, se o sistema estiver sob carga total contínua, um declínio no desempenho do ventilador ou o bloqueio dos dutos de ar pela poeira pode levar a uma rápida fuga de temperatura, representando um risco maior à segurança.

Os sistemas de refrigeração líquida, entretanto, possuem maior resistência a perturbações de temperatura externa. Enquanto o circuito de refrigeração permanecer operacional, os sistemas de refrigeração líquida poderão operar dentro de um caminho de controle de temperatura relativamente independente, reduzindo o impacto direto da temperatura ambiente na bateria. Muitos conjuntos de armazenamento de energia refrigerados a líquido podem até mesmo resfriar ativamente em climas extremos, ligando o líquido refrigerante à unidade de refrigeração. As altas temperaturas não apenas impedem que o sistema de refrigeração líquida opere em plena carga, mas também podem ser gerenciadas sem problemas por um algoritmo de controle de temperatura racionalmente ajustado, garantindo assim uma operação estável a longo prazo.

No entanto, a confiabilidade depende não apenas do desempenho, mas também da complexidade do sistema e dos requisitos de manutenção. Os sistemas refrigerados a ar têm uma estrutura mais simples, menos pontos de falha, são mais fáceis de manter e são mais baratos. Contudo, em regiões de alta temperatura, para compensar a capacidade de dissipação de calor, muitas vezes é necessário aumentar o fluxo de ar, o número de ventiladores ou atualizar a estrutura de dissipação de calor do gabinete, o que na verdade aumenta a carga de trabalho de manutenção e os custos operacionais.

Embora os sistemas de refrigeração líquida sejam estruturalmente mais complexos, as soluções modernas de refrigeração líquida reduziram significativamente as taxas de falhas. Maior vida útil da bomba, melhor estabilidade do líquido refrigerante e tecnologia de vedação madura permitem que os sistemas de refrigeração líquida operem continuamente por muitos anos. Em regiões de alta temperatura, os sistemas de refrigeração líquida não são apenas mais estáveis, mas também oferecem maior redundância de segurança.

Em resumo, em ambientes com temperaturas consistentemente baixas, os conjuntos de armazenamento de energia refrigerados a ar ainda oferecem vantagens como baixo custo e facilidade de manutenção, tornando-os adequados para aplicações de armazenamento de energia de pequeno e médio porte. No entanto, em áreas com temperaturas extremas no verão, condições contínuas de alta carga, centrais elétricas de armazenamento de energia em grande escala e aplicações com requisitos de segurança extremamente elevados, os conjuntos de armazenamento de energia refrigerados a líquido são, sem dúvida, mais confiáveis. Eles não apenas atendem aos desafios de ambientes de alta temperatura, mas também melhoram a vida útil da bateria, a consistência e a segurança geral.

Portanto, se o projeto estiver localizado em uma região de alta temperatura ou se o sistema de armazenamento de energia exigir operação de alta potência a longo prazo, então uma solução refrigerada a líquido é quase certamente a escolha mais razoável. Em cenários com temperaturas mais amenas e menores requisitos de energia, o resfriamento a ar continua sendo uma solução econômica. A seleção final deve basear-se numa avaliação abrangente do cenário de aplicação, orçamento, requisitos de segurança e custos de operação e manutenção a longo prazo.

4. Quais são as vantagens e características dos pacotes de armazenamento de energia refrigerados a ar e refrigerados a líquido?

Com a aplicação em larga escala de sistemas de armazenamento de energia, o controle da temperatura da bateria tornou-se um fator crucial que afeta a estabilidade, a segurança e a vida útil do armazenamento de energia. Atualmente, a indústria utiliza principalmente métodos de resfriamento a ar e resfriamento a líquido, cada um com suas próprias características técnicas e vantagens de aplicação distintas. Para facilitar a seleção e compreensão, as vantagens e características dos pacotes de armazenamento de energia refrigerados a ar e refrigerados a líquido serão apresentadas abaixo em termos de desempenho, estrutura, segurança e adaptabilidade de aplicação.

(1) Vantagens e características dos pacotes de armazenamento de energia refrigerados a ar:
Estrutura simples e menor custo do sistema:
Os sistemas resfriados a ar dependem principalmente de ventiladores, dutos de ar e ar externo para dissipação de calor. Devido à ausência de componentes complexos como canais de líquido, placas frias e bombas, os custos de fabricação são baixos e o processo de montagem é simples, tornando o sistema geral mais leve. Para projetos com orçamentos limitados ou baixos requisitos de dissipação de calor, o resfriamento do ar pode reduzir significativamente os custos de aquisição, garantindo ao mesmo tempo o controle básico da temperatura.

Fácil manutenção e alta confiabilidade:
Uma vantagem dos conjuntos de armazenamento de energia refrigerados a ar é a facilidade de manutenção. O ventilador é o principal componente de manutenção; as verificações de rotina normalmente exigem apenas a limpeza do filtro e a confirmação do status operacional do ventilador. Devido à sua estrutura simples e ao menor número de pontos potenciais de falha, os conjuntos de armazenamento de energia refrigerados a ar eliminam riscos como vazamentos de líquidos e mau funcionamento de bombas elétricas, tornando-os mais confiáveis ​​em ambientes sem pessoal de manutenção especializado.

Fácil instalação e implantação, adequados para cenários leves: Os pacotes de armazenamento de energia resfriados a ar são leves e de tamanho flexível, não exigindo nenhum equipamento ou tubulação adicional de refrigeração líquida. Portanto, eles são comumente usados ​​em aplicações de armazenamento de energia residencial, móvel e comercial de pequena escala. Quer sejam montadas na parede, em rack ou simplesmente implantadas ao ar livre, as soluções refrigeradas a ar oferecem eficiência de instalação mais rápida.

Alta relação custo-benefício, adequada para sistemas de densidade de potência baixa a média: Para aplicações com baixa geração de calor e baixa intensidade operacional, como sistemas domésticos de armazenamento de energia fotovoltaica, pequenos sistemas UPS e armazenamento distribuído de energia fotovoltaica, o resfriamento a ar fornece dissipação de calor suficiente para atender às necessidades operacionais e alcançar uma operação estável a um custo menor. Isto lhes confere competitividade a longo prazo em determinados mercados sensíveis aos custos.

Resposta rápida do sistema e ruído controlável: Os sistemas refrigerados a ar podem responder rapidamente às mudanças de temperatura ajustando a velocidade do ventilador, oferecendo ajustes flexíveis e atendendo com eficiência aos requisitos de controle dinâmico de temperatura do sistema. Os sistemas modernos refrigerados a ar também empregam ventiladores de baixo ruído e designs de fluxo de ar otimizados, equilibrando a eficiência de dissipação de calor e o conforto operacional.

(2) Vantagens dos pacotes de armazenamento de energia refrigerados a líquido
Forte capacidade de dissipação de calor, adequada para condições de alta carga de calor:Os sistemas de resfriamento líquido dependem da circulação do líquido refrigerante em placas ou canais de resfriamento líquido para obter troca de calor eficiente. Os líquidos têm uma capacidade de calor específico muito maior que o ar, removendo rapidamente uma grande quantidade de calor. Seja para carga e descarga de alta taxa, operação contínua com potência total ou aplicações externas em estações de alta temperatura, o resfriamento líquido é significativamente superior ao resfriamento a ar em termos de eficiência de dissipação de calor.

Precisão de controle de alta temperatura, pequena diferença de temperatura da bateria: A consistência da bateria determina a vida útil do sistema de armazenamento de energia, e a diferença de temperatura é um fator chave que afeta a consistência. Os sistemas de refrigeração líquida podem controlar a diferença de temperatura da bateria entre 2–3 ℃, muito menos do que a faixa comum de diferença de temperatura de 6–10 ℃ dos pacotes de armazenamento de energia refrigerados a ar. Esta consistência de temperatura não só retarda a degradação, mas também melhora significativamente a vida útil geral e a estabilidade do conjunto de armazenamento de energia. Adaptabilidade a altas temperaturas e confiabilidade aprimorada para operação contínua

Em ambientes onde a temperatura ambiente excede 35°C ou mesmo 40°C, a eficiência do resfriamento do ar diminui significativamente. Os sistemas de refrigeração líquida, entretanto, são independentes da temperatura do ar ambiente, mantendo o controle estável da temperatura por meio de circulação de líquido e dispositivos de troca de calor. Portanto, em ambientes extremos como o Oriente Médio, regiões de alta altitude e fábricas de alta temperatura, os pacotes de armazenamento de energia refrigerados a líquido são quase a única solução para uma operação confiável a longo prazo.

Maior segurança e redução eficaz do risco de fuga térmica
As baterias são mais propensas à fuga térmica sob altas temperaturas ou cargas prolongadas. O resfriamento líquido, com excelente capacidade de absorção de calor, pode remover rapidamente o calor gerado pelas células da bateria, evitando o superaquecimento localizado do sistema. Simultaneamente, a ligação entre o resfriamento líquido e o BMS permite um monitoramento mais preciso da temperatura, permitindo a detecção precoce e a resposta a temperaturas anormais, melhorando assim a segurança geral.

Adequado para usinas de energia de grande escala, armazenamento de energia de alta densidade e aplicações avançadas
À medida que o armazenamento de energia se desenvolve em direção a "grande capacidade, alta densidade e alta potência", o resfriamento líquido tornou-se a solução principal para usinas de armazenamento de energia em grande escala recém-construídas. Quer se trate de um gabinete integrado externo, uma estação de armazenamento de energia em contêineres ou uma estação de energia integrada que combina geração, rede, carga e armazenamento, o resfriamento líquido mantém alta estabilidade durante a operação de longo prazo, com uma vida útil geral do sistema superior às soluções refrigeradas a ar.

Economia Superior do Ciclo de Vida
Embora o resfriamento líquido tenha um custo inicial mais elevado, suas vantagens, como degradação reduzida, menos manutenção e operação mais estável a longo prazo, tornam-no mais valioso economicamente no longo prazo. Para cenários com cargas e descargas frequentes ou requisitos de alto desempenho, os benefícios gerais das soluções de refrigeração líquida superam em muito os dos sistemas refrigerados a ar.

Os pacotes de armazenamento de energia refrigerados a ar, com suas principais vantagens de “simplicidade, economia e conveniência”, são adequados para cenários de armazenamento de energia de pequeno e médio porte com cargas leves, ambientes amenos e restrições orçamentárias.

Pacotes de armazenamento de energia refrigerados a líquido, com suas principais vantagens de "forte dissipação de calor, alta estabilidade e alta segurança", são mais adequados para aplicações especializadas, como altas temperaturas, alta densidade de potência e armazenamento de energia em grande escala estações de energia.

Comparação de vantagens e recursos entre pacotes de armazenamento de energia refrigerados a ar e refrigerados a líquido:

5. Perguntas frequentes sobre pacotes de armazenamento de energia refrigerados a ar e a líquido

Com o desenvolvimento da indústria de armazenamento de energia, o resfriamento a ar e o resfriamento a líquido tornaram-se os dois métodos mais populares de controle de temperatura da bateria. No entanto, muitos usuários ainda têm dúvidas sobre como escolher entre eles, as diferenças nos cenários de aplicação e as diferenças de segurança.

Q1. Quais são as principais diferenças entre pacotes de armazenamento de energia refrigerados a ar e refrigerados a líquido?
O resfriamento a ar usa principalmente um ventilador para direcionar o fluxo de ar e remover o calor; o resfriamento líquido usa refrigerante fluindo através de placas frias ou tubos de resfriamento líquido para dissipar o calor. O primeiro possui estrutura mais simples e menor custo, enquanto o último possui maior capacidade de dissipação de calor e maior precisão de controle de temperatura. Simplificando, o resfriamento a ar é mais adequado para cenários leves e de baixa dissipação de calor; o resfriamento líquido é mais adequado para cenários de alta potência, alta temperatura e alta segurança.

Q2. Qual método de dissipação de calor é mais adequado para ambientes de alta temperatura?
Os pacotes de armazenamento de energia refrigerados a líquido têm uma vantagem maior em ambientes de alta temperatura.
Quando a temperatura ambiente excede 35°C, a capacidade de dissipação de calor do ar diminui, limitando a eficiência dos sistemas refrigerados a ar. Os sistemas refrigerados a líquido, entretanto, não dependem da temperatura do ar; eles trocam calor através do líquido refrigerante circulante, permitindo o controle estável da temperatura da bateria. Portanto, em condições como desertos, fábricas de alta temperatura e ambientes expostos à beira-mar, o resfriamento líquido é significativamente mais confiável do que o resfriamento a ar.

Q3. A dissipação insuficiente de calor causará problemas de segurança em unidades de armazenamento de energia refrigeradas a ar?
Sob condições normais de operação e com design adequado, os conjuntos de armazenamento de energia refrigerados a ar são seguros. No entanto, o risco aumenta nas seguintes situações:
Alta temperatura ambiente (> 40 ℃)
Carga e descarga contínua de alta taxa da bateria
Dutos de ar bloqueados, ventiladores envelhecidos ou danificados
Espaço de dissipação de calor insuficiente
Portanto, os sistemas refrigerados a ar são mais adequados para cenários de carga leve e densidade de potência baixa a média. Para ambientes mais exigentes, os sistemas refrigerados a líquido oferecem uma segurança mais confiável.

Q4. Existe risco de vazamento em sistemas refrigerados a líquido? Isso afeta a segurança?
Os sistemas refrigerados a líquido apresentam risco de vazamento de líquido, mas os projetos padrão usam refrigerantes isolantes e são equipados com dispositivos de detecção de vazamento e monitoramento de pressão. Desde que sejam implementadas instalação adequada, manutenção regular e design compatível, os sistemas refrigerados a líquido são muito seguros. Em projetos reais, a alta precisão do controle de temperatura dos sistemas refrigerados a líquido reduz o risco de fuga térmica, tornando sua segurança geral superior à dos sistemas refrigerados a ar.

Q5. Para quais cenários os pacotes de armazenamento de energia refrigerados a ar são adequados?
Soluções refrigeradas a ar são geralmente utilizadas em cenários com menores requisitos de dissipação de calor, cargas descontínuas e sensibilidade a custos, tais como: Sistemas residenciais de armazenamento fotovoltaico; Armazenamento de energia comercial de pequeno porte; Veículos móveis de armazenamento de energia; Pequenas estações de armazenamento de energia em regiões mais frias; Cenários de UPS ou fonte de alimentação de backup. Nestes cenários, a geração de calor é limitada e o resfriamento do ar pode atender adequadamente às necessidades operacionais.

Q6. Quais são as aplicações típicas de pacotes de armazenamento de energia refrigerados a líquido?
O resfriamento líquido é mais adequado para aplicações de alta intensidade e grande escala, como: Centrais de energia de armazenamento de energia em grande escala em contêineres; Sistemas de armazenamento de energia de alta carga em parques industriais; Regulação de frequência amigável à rede/armazenamento de energia de redução de pico; Projetos que exigem operação com potência total a longo prazo; Ambientes adversos, como altas temperaturas, áreas costeiras e desertos. Esses ambientes têm altos requisitos de capacidade de dissipação de calor, confiabilidade e precisão de controle de temperatura, tornando o resfriamento líquido a escolha principal.

P7. Um sistema de refrigeração líquida é mais eficiente em termos energéticos do que a refrigeração a ar?
Em cenários de baixa carga, o resfriamento a ar é mais eficiente em termos energéticos porque o ventilador consome menos energia. Porém, em ambientes de alta carga ou alta temperatura, o resfriamento líquido tem maior eficiência de dissipação de calor, alcançando um resfriamento eficaz com menor consumo de energia, sendo assim mais eficiente em termos energéticos. Portanto, o consumo de energia não pode ser simplesmente comparado; um julgamento abrangente deve ser feito com base no cenário de aplicação específico.

Q8. Por que os pacotes de armazenamento de energia refrigerados a líquido estão se tornando cada vez mais populares?
A indústria está caminhando para “alta capacidade, alta potência e alta densidade de energia”, levando a requisitos mais rigorosos para o gerenciamento térmico da bateria. O resfriamento líquido oferece vantagens, incluindo: controle preciso de temperatura, pequena diferença de temperatura, forte dissipação de calor, maior vida útil da bateria, melhor estabilidade do sistema e suporte para projetos de maior densidade de energia. Esses fatores tornam-no a configuração principal para usinas de armazenamento de energia em grande escala.

Q9. Os pacotes de armazenamento de energia refrigerados a ar serão completamente substituídos por refrigeração líquida?
Não.
O resfriamento a ar ainda apresenta vantagens insubstituíveis em muitos cenários, como: mercados sensíveis a custos, cenários com locais de instalação limitados, armazenamento móvel de energia, armazenamento residencial de energia e climas temperados. Embora o resfriamento líquido ofereça desempenho superior, seu custo mais elevado e sua estrutura mais complexa impedem que ele cubra totalmente o segmento de mercado leve, onde o resfriamento a ar é predominante.

Q10. Como determinar se deve escolher refrigeração a ar ou refrigeração líquida?
Você pode julgar com base nos três indicadores principais a seguir:
A densidade de potência é alta? Nesse caso, priorize a refrigeração líquida.
A temperatura ambiente é extrema? Escolha refrigeração líquida para cenários de alta temperatura.
Seu orçamento é limitado? Para cenários sensíveis aos custos, o resfriamento a ar é preferível.
Em última análise, uma avaliação abrangente deve ser realizada considerando fatores como escala do projeto, carga de aplicação, temperatura ambiente e capacidades operacionais.

Cada pacote de armazenamento de energia refrigerado a ar e refrigerado a líquido tem suas vantagens; não há superioridade ou inferioridade absoluta. A escolha correta deve ser baseada no cenário de aplicação, carga térmica, temperatura ambiente e requisitos orçamentários. Ao compreender plenamente as características e diferenças entre os dois, os sistemas de armazenamento de energia podem alcançar maior eficiência, maior vida útil e maior segurança.