القضايا الرئيسية في الإدارة الحرارية لتخزين الطاقة

ينصب تركيز التحكم في درجة الحرارة في تخزين الطاقة الكهروكيميائية على تحسين عمر الخدمة وسلامة البطاريات، وبالتالي فإن قيود المساحة على معدات التحكم في درجة الحرارة تكون مريحة نسبيًا. عادة، يتم نشر أجهزة تخزين الطاقة الكهروكيميائية في البيئات الخارجية، لذلك يتم إيلاء المزيد من الاهتمام للاستقرار وعمر الخدمة وتكاليف التشغيل والصيانة لمعدات التحكم في درجة الحرارة. متطلبات حجم ووزن المعدات فضفاضة نسبيًا. في الوقت الحاضر، تمثل حلول تبريد الهواء نسبة كبيرة من تخزين الطاقة الكهروكيميائية، ولكن مع ترقية محطات توليد الطاقة الجديدة وتخزين الطاقة خارج الشبكة نحو سعة أكبر للبطارية وكثافة طاقة أعلى للنظام، فإن استخدام حلول التبريد السائل سيعمل أيضًا بسرعة يزيد.

يركز الطلب على التحكم في درجة الحرارة لمركبات الطاقة الجديدة بشكل أكبر على تحسين كفاءة الإدارة الحرارية ودقة التحكم في درجة الحرارة في الأماكن الثابتة. بالإضافة إلى التحكم في درجة حرارة البطارية، تتطلب مركبات الطاقة الجديدة أيضًا التحكم في درجة حرارة نظام التحكم الإلكتروني والمحرك والمقصورة. نظرًا لكثافة الطاقة العالية لبطاريات الطاقة ومساحة الجسم المحدودة، تتطلب الإدارة الحرارية لمركبات الطاقة الجديدة متطلبات أعلى من حيث الحجم والوزن وكفاءة تبديد الحرارة ودقة التحكم في درجة الحرارة.

تهدف متطلبات التحكم في درجة الحرارة لمراكز البيانات إلى زيادة طاقة التبريد وتقليل كفاءة استخدام الطاقة لمراكز البيانات (إجمالي استهلاك طاقة المعدات PUE=لمراكز البيانات/استهلاك الطاقة لمعدات تكنولوجيا المعلومات). مع تحسين قوة حوسبة شرائح الذكاء الاصطناعي، زاد استهلاك الطاقة في مراكز البيانات بشكل ملحوظ. لذلك، يؤكد التحكم في درجة الحرارة IDC على الحاجة إلى كفاءة تبديد الحرارة لمواكبة سرعة تحسين استهلاك طاقة الشريحة. على خلفية تشديد سياسات PUE، تحتاج كفاءة الإدارة الحرارية إلى مزيد من التحسين، كما يجب تعزيز حلول التبريد بالتبريد السائل بالغمر والرش.

تعد الزيادة في نسبة تفريغ الشحنة اتجاهًا في تطوير تخزين الطاقة الكهروكيميائية، كما سيصبح الطلب على الإدارة الحرارية في تخزين الطاقة أعلى. ستكون بطاريات تخزين الطاقة ذات نسب تفريغ الشحن الأعلى أكثر عرضة لخطر الهروب الحراري بشكل أسرع. ولذلك، فإن كفاءة نقل الحرارة للإدارة الحرارية لتخزين الطاقة تحتاج أيضًا إلى مزيد من التحسين. ومن حيث كفاءة نقل الحرارة، وذلك بسبب ارتفاع السعة الحرارية النوعية والتوصيل الحراري للسوائل مقارنة بالغازات، وكلما اقتربت من مصدر الحرارة، زادت كفاءة التبريد. في ظل نفس استهلاك الطاقة، تكون درجة حرارة تبديد الحرارة لمجموعات البطاريات المبردة بالسائل أقل بمقدار 3-5 درجة من تلك الخاصة بالبطاريات المبردة بالهواء؛ ونظام التبريد السائل لا يتطلب تصميم مجاري الهواء، والذي يمكن أن يوفر مساحة الأرض بشكل كبير، وبالتالي فإن استبدال تبريد الهواء بالتبريد السائل سيصبح أيضًا اتجاهًا مستقبليًا.

سيتم استبدال تبريد الهواء تدريجيًا بالتبريد السائل، كما أن التبريد السائل المغمور لديه إمكانية زيادة معدل الاختراق مع انخفاض سعر المبرد. قد تكون الإدارة الحرارية الخارجية باستخدام الحاوية كهدف للإدارة الحرارية بمثابة محاولة لخفض التكلفة بشكل أكبر في حلول الإدارة الحرارية. في تكنولوجيا التبريد السائل، يعتبر التبريد السائل باللوحة الباردة والتبريد السائل بالغمر شكلين شائعين. هناك العديد من الحلول للتبريد السائل، من بينها الحلول السائدة والفعالة تشمل التبريد السائل الغاطس، التبريد بالرش، والتبريد السائل بلوحة التبريد. يتمتع التبريد السائل بالغمر بأداء أفضل، بما في ذلك التبريد المتغير أحادي الطور/المرحلة، ولكنه يتطلب خصائص حرارية وفيزيائية أعلى، واستقرارًا، وتوافقًا للمواد، وعزلًا لسائل التبريد، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف. في الوقت الحاضر، يعتبر التبريد السائل باللوحة الباردة حل تبريد سائل ناضج نسبيًا، مع التركيب البسيط، والتوافق الجيد للمواد، وتكلفة التحويل المنخفضة، وسرعة التطوير السريعة، والسعر الأقل من التبريد السائل الغاطس.

تشمل اتجاهات التطوير المحتملة للإدارة الحرارية المستقبلية ما يلي:
1. سيتم استبدال تبريد الهواء بالتبريد السائل،
2. تطوير نوع اللوحة الباردة نحو نوع الغمر،
3. إضفاء الطابع الخارجي على الإدارة الحرارية. ومع التحسين المستمر لقوة حوسبة الرقائق، وكثافة طاقة البطارية، وكفاءة الشحن والتفريغ، ستزداد أيضًا الحرارة المتولدة لكل وحدة زمنية بواسطة المعدات بشكل كبير. ولذلك، فإن تحسين كفاءة التبادل الحراري لأنظمة التحكم في درجة الحرارة سوف يصبح اتجاه تطوير الصناعة.