Da Energiespeicherzellen immer größere Kapazitäten erreichen und Energiespeichersysteme auf das 5-MWh-Zeitalter zusteuern, sind größere Maßstäbe und höhere Energiedichten zum Entwicklungstrend der Systemintegration geworden. Darüber hinaus werden die Anwendungsszenarien immer komplexer und vielfältiger, was höhere Anforderungen an Lebensdauer, Sicherheit, Kosten und andere Faktoren von Energiespeichersystemen stellt. All diese Faktoren fördern die kontinuierliche iterative Weiterentwicklung wichtiger Technologien für Energiespeicherkomponenten, einschließlich Zellen, PCS, BMS, EMS usw.
Als Schnittstelle zwischen dem Batterie-Energiespeichersystem und dem Stromnetz ist der Energiespeicher-Wechselrichter ein zentraler Bestandteil des Energiespeichersystems. Er spielt eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Systembetriebseffizienz und der Gewährleistung der Systemstabilität und -zuverlässigkeit.
Mit dem rasanten Wachstum der weltweit installierten Kapazität für erneuerbare Energien erkundet die Energiespeicherbranche einen breiteren Marktraum. Allerdings leiden chinesische Energiespeicherunternehmen unter einer ernsthaften „Involution“. Wenn sie den Durchbruch schaffen wollen, können sie sich nur auf Kernkompetenzen wie Technologieprodukte verlassen. Hohe Sicherheit, niedrige Kosten und hohe Effizienz sind dabei die Schwellen, die bei der Modernisierung der Energiespeichertechnologie nicht vermieden werden können.
Unter den verschiedenen technischen Ansätzen ist die Flüssigkeitskühlung, die bei Batterien angewendet wurde, einer der Vertreter der Iteration der Energiespeichertechnologie in den letzten zwei Jahren. Daten zufolge nimmt die Anwendung der Flüssigkeitskühlung in Energiespeicherbatterien allmählich zu, und ihre Marktdurchdringungsrate wird im Jahr 2023 etwa 25 % betragen, ein deutlicher Anstieg gegenüber 12 % im Jahr 2021.
„Im gesamten Energiespeichersystem machen die Kosten für Batterien etwa 50 % und für PCS etwa 15 % aus. Die Batterietechnologie hat einen großen Einfluss auf den Iterationsplan von PCS.“ Ein PCS-Hersteller gab an, dass die technischen Entwicklungsrichtungen von PCS und Batterien grundsätzlich gleich seien und dasselbe auch für die Flüssigkeitskühlungstechnologie gelte.
Es wird berichtet, dass PCS mit Flüssigkeitskühlung eine höhere Leistungsdichte, bessere Leistungsindikatoren und eine bessere Umweltanpassung des Produkts erreichen können.
Im Vergleich zu herkömmlichen luftgekühlten PCS weisen flüssigkeitsgekühlte PCS deutliche Unterschiede hinsichtlich Kühlmedium, Systemstruktur, Wärmeableitungseffizienz und anderen Aspekten auf.
Luftgekühlte PCS verwenden Luft als Kühlmedium. Über Lüfter und andere Geräte wird Luft durch PCS-Komponenten geblasen, um Wärme an den vorgefertigten Kabinenluftkanal abzuführen, und dann leitet die Klimaanlage in der vorgefertigten Kabine die Wärme ab. Der Vorteil besteht darin, dass die Systemstruktur relativ einfach ist und die anfänglichen Installationskosten niedrig sind. In Bezug auf die Wärmeableitungseffizienz sind luftgekühlte PCS jedoch offensichtlich schwach.
„Bei der Wahl zwischen Flüssigkeitskühlung und Luftkühlung für Energiespeicher-PCS geht es eigentlich um eine Abwägung zwischen den Anforderungen an Leistung und Wärmeableitung.“ Zeng Chunbao, Vizepräsident von Kehua Digital Energy und General Manager des Technologiezentrums, wies einmal darauf hin, dass bei einer Leistung von 2,5 MW die Luftkühlung im Grunde ihre Grenze bei der Wärmeableitung erreicht habe.
Aus dieser Perspektive verwendet ein flüssigkeitsgekühltes PCS Kühlmittel mit hoher Wärmeleitfähigkeit als Medium. Das Frostschutzmittel wird von einer Wasserpumpe angetrieben und zirkuliert in der Flüssigkeitskühlplatte, wodurch es direkter mit den PCS-Komponenten in Kontakt kommt und so eine höhere Wärmeableitungseffizienz erreicht wird.
Gleichzeitig verfügt das Flüssigkeitskühlsystem über eine stärkere Wärmeableitungskapazität als das Luftkühlsystem, da das Kühlmittel einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten und eine höhere spezifische Wärmekapazität aufweist und nicht von Faktoren wie Höhe und Luftdruck beeinflusst wird. Daher ist es besser für groß angelegte Energiespeicherprojekte mit hoher Energiedichte geeignet.
Was die Kosten betrifft, so sind die Anschaffungskosten luftgekühlter PCS zwar niedriger, ihre Wärmeableitungseffizienz ist jedoch begrenzt. Um die entsprechende Temperatur aufrechtzuerhalten, müssen Anzahl und Leistung der Lüfter erhöht werden, was jedoch den Energieverbrauch und die Betriebskosten erhöht. Flüssigkeitskühlsysteme weisen eine höhere Wärmeableitungseffizienz und einen geringeren Energieverbrauch auf, was die Gesamtkosten während des gesamten Lebenszyklus senken kann.
Darüber hinaus nutzen flüssigkeitsgekühlte PCS im Vergleich zu luftgekühlten PCS thermische Konvektion, um die Temperatur der elektrischen Geräte zu senken. Sie haben eine komplexere und kompaktere Struktur, erfordern keine großflächigen Wärmeableitungskanäle, nehmen eine relativ kleine Fläche ein und können den Platz effizienter nutzen, wodurch die Energiedichte und die Gesamteffizienz von Energiespeicherkraftwerken verbessert werden.
Flüssigkeitsgekühlte PCS ziehen die Aufmerksamkeit immer mehr Firmen auf sich. Unvollständigen Statistiken des China Energy Storage Network zufolge haben viele Firmen ihre Produktlinien auf den flüssigkeitsgekühlten PCS-Sektor ausgeweitet, entwickeln entsprechende Produkte oder haben diese bereits auf den Markt gebracht und haben sogar erklärt, dass sie die Massenproduktion erreicht haben.
Bei den flüssigkeitsgekühlten PCS-Produkten einiger Unternehmen ist festzustellen, dass bei den Produkteinführungen verschiedener Hersteller, unterschiedlicher Spezifikationen und unterschiedlicher Anwendungsszenarien neben auffälligen Wörtern wie Sicherheit, Kosten, Effizienz und Lebensdauer auch der Geräuschmodus, ein großer Temperaturbereich und extreme Arbeitsbedingungen häufig zu Highlights der Produktwerbung geworden sind. Aus dieser Sicht könnte die flüssigkeitsgekühlte PCS-Lösung mit ihren zahlreichen Vorteilen einen größeren Entwicklungsspielraum erhalten, da die Häufigkeit der Anrufe nach Energiespeichersystemen in Zukunft zunimmt.
Doch wie bei fast allen neuen Technologieansätzen in der Anfangsphase ihres Wachstums gibt es auch bei flüssigkeitsgekühlten PCS unterschiedliche Reaktionen.
Einige Unternehmen haben außerdem darauf hingewiesen, dass sich flüssigkeitsgekühlte PCS aus Sicht der praktischen Anwendung noch in der Konzeptionsphase befinden und nur sehr wenige Produkte tatsächlich im Einsatz sind.
Guo Xiangji sagte direkter, dass die Flüssigkeitskühlungstechnologie zwar eine ausgezeichnete Wärmeableitungsleistung aufweist, der Kompressor jedoch viel Strom verbraucht und die Wartung des Kühlers kompliziert ist. Darüber hinaus sind das potenzielle Leckageproblem des Flüssigkeitskühlsystems und die schlechte Temperaturgleichmäßigkeit der einphasigen Wärmeableitung entmutigend.
Wenn flüssigkeitsgekühlte PCS noch wenig praktische Anwendungserfahrung haben und Zeit zur Verfeinerung benötigen, wird die Entstehung eines neuen Technologieansatzes für flüssigkeitsgekühlte PCS, die sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium befinden, eine noch größere Herausforderung darstellen.
Das Ganze aus einer kleinen Perspektive betrachten. Da die Energiespeicherbranche weiterhin heiß ist, werden die Technologieiteration und -innovation weitergehen und die auf PCS angewendeten Lösungen zur Wärmeableitungstechnologie werden möglicherweise weiterhin aktualisiert. Wer am Ende gewinnen wird, wird weiterhin vom Markt abhängen.
Was das flüssigkeitsgekühlte PCS betrifft, das derzeit getestet wird, gibt es positive Ansichten darüber, dass es in vielen Szenarien aus der Perspektive der Gesamtkosten des gesamten Lebenszyklus äußerst wettbewerbsfähig ist. Ob es sich jedoch zu einer der Mainstream-Anwendungen entwickeln wird, bleibt abzuwarten.