Les systèmes de stockage d’énergie doivent-ils être refroidis par air ou par liquide ?

1. Qu'est-ce qu'un Pack de stockage d'énergie par batterie refroidie par air ?

Un pack de stockage d'énergie par batterie refroidi par air est un module de système de stockage d'énergie qui utilise l'air comme principal moyen de dissipation thermique, contrôlant la température de la batterie grâce au flux d'air entraîné par un ventilateur. Sa structure simple, son faible coût et sa facilité de maintenance en ont fait une méthode de refroidissement courante dans le stockage d'énergie commercial et industriel, les dispositifs de stockage d'énergie à petite échelle et certaines enceintes de stockage d'énergie extérieures. Dans les systèmes de stockage d’énergie, les batteries génèrent continuellement de la chaleur pendant la charge et la décharge, et la température est le facteur le plus sensible affectant la sécurité et la durée de vie des batteries. Il est donc crucial d’établir une méthode de dissipation thermique stable et fiable. Le pack de stockage d’énergie refroidi par air est une solution technique pratique développée pour répondre à ce besoin.

Le principe de base d'un pack de stockage d'énergie par batterie refroidi par air est d'utiliser un ventilateur pour forcer le flux d'air à travers un chemin de flux d'air défini, permettant à l'air extérieur relativement frais de passer à travers le module de batterie, échangeant continuellement la chaleur interne pour éliminer l'excès de chaleur. Son efficacité de dissipation thermique dépend de facteurs tels que la puissance du ventilateur, la conception du chemin de circulation d'air, la disposition de la batterie et les conditions environnementales. En termes de conception structurelle, les packs de stockage d'énergie refroidis par air ont généralement des entrées et des sorties d'air préinstallées et utilisent des composants tels que des écrans de ventilation et du coton filtrant pour bloquer la poussière. À l’intérieur, les espaces entre les cellules de la batterie assurent la circulation de l’air. Pour stabiliser le refroidissement, le système est également équipé de capteurs de température et d'un BMS (Battery Management System) pour surveiller la température de la batterie en temps réel et ajuster automatiquement la vitesse du ventilateur ou activer des programmes de refroidissement en fonction des changements de température.

Grâce au refroidissement par air, les packs de stockage d'énergie refroidis par air présentent des avantages significatifs en termes de coût et de structure. L'air, en tant que moyen naturel de dissipation de la chaleur, ne nécessite aucun matériau supplémentaire, ce qui permet de simplifier la structure du système. L'absence de composants complexes tels que les canalisations de liquide de refroidissement, les plaques froides et les pompes à eau rendent le coût global inférieur à celui des solutions refroidies par liquide. De plus, il présente moins de points de défaillance potentiels, est plus facile à entretenir et élimine les problèmes de fuite, de corrosion ou de durée de vie de la pompe à eau. Dans les applications de stockage d'énergie de petite et moyenne taille, cette structure simple et rentable fait du refroidissement par air un choix courant.

Cependant, la capacité de dissipation thermique des packs de stockage d’énergie refroidis par air est limitée par la température ambiante et le débit d’air. Lorsque le système est installé dans des zones à haute température ou des espaces clos, la température élevée de l'air elle-même entraîne une diminution significative de l'efficacité de la dissipation thermique. À mesure que la densité de puissance des systèmes de stockage d’énergie continue d’augmenter, la génération de chaleur interne des batteries augmente également. Le refroidissement par air peut avoir du mal à maintenir un contrôle idéal de la température dans des conditions de charge et de température élevées, ce qui entraîne des fluctuations de température plus importantes et rend les différences de température plus difficiles à contrôler. Cela a un impact direct sur la durée de vie de la batterie, obligeant les cellules d'un même système à fonctionner à des températures différentes, ce qui entraîne des taux de dégradation incohérents. De plus, le refroidissement par air dans des environnements à haute température impose des exigences plus élevées en matière de gestion de la sécurité, nécessitant potentiellement un nombre accru de ventilateurs ou une meilleure circulation de l'air pour améliorer la dissipation thermique.

Malgré cela, les packs de stockage d’énergie par batterie refroidis par air occupent toujours une position importante sur le marché. Pour les applications avec des exigences de densité de puissance plus faibles, des environnements à température plus douce et des besoins sensibles au budget, il s'agit d'un choix mature et fiable. Dans le stockage d'énergie commercial et industriel, le refroidissement par air convient aux applications à intensité relativement faible telles que l'écrêtement des pics et le lissage de la charge. Dans le stockage d'énergie résidentiel, en raison d'une production de chaleur plus faible et d'une taille limitée, le refroidissement par air répond facilement aux exigences de dissipation thermique. De plus, certains systèmes de stockage d'énergie mettant l'accent sur un déploiement rapide, tels que les armoires extérieures intégrées ou les dispositifs de stockage d'énergie loués, ont également tendance à adopter des solutions refroidies par air en raison de leur structure simple, de leur facilité de maintenance et de leurs coûts de déploiement inférieurs.

Avec le développement de la technologie de stockage d’énergie, les packs de stockage d’énergie par batterie refroidis par air sont constamment optimisés. Les fabricants améliorent leurs performances globales grâce à des conceptions de flux d'air plus efficaces, des ventilateurs plus économes en énergie et des algorithmes de contrôle de température plus intelligents, tentant d'améliorer encore l'efficacité de la dissipation thermique sans augmenter considérablement les coûts. Dans des conditions environnementales et des scénarios d’application raisonnables, le refroidissement par air reste une méthode de refroidissement par stockage d’énergie économique et stable.

Dans l’ensemble, les packs de stockage d’énergie par batterie refroidis par air sont des systèmes de stockage d’énergie qui utilisent l’air comme principal moyen de dissipation thermique. Ils régulent la température de la batterie en utilisant des ventilateurs pour piloter le flux d'air, offrant des avantages tels qu'une structure simple, un faible coût et une maintenance facile, ce qui les rend particulièrement adaptés aux applications de stockage d'énergie à petite et moyenne puissance. Alors que l’industrie du stockage d’énergie continue de rechercher l’efficacité économique et la fiabilité, le refroidissement par air restera un élément important de la technologie de refroidissement du stockage d’énergie pendant une période considérable.

2. Qu'est-ce qu'un Pack de stockage d'énergie par batterie refroidie par liquide ?

Un pack de stockage d'énergie par batterie refroidi par liquide est une technologie de stockage d'énergie qui utilise un système de circulation de liquide pour contrôler la température de la batterie. Par rapport au refroidissement par air traditionnel, il offre une efficacité de dissipation thermique plus élevée, un contrôle plus précis de la température et une plus grande adaptabilité. À mesure que la densité de puissance des systèmes de stockage d'énergie continue d'augmenter, que les environnements d'exploitation deviennent plus complexes et que les exigences de sécurité des batteries continuent d'augmenter, les solutions de stockage d'énergie refroidies par liquide deviennent progressivement le courant dominant de l'industrie, particulièrement adaptées aux centrales électriques de stockage d'énergie à grande échelle, au stockage d'énergie industriel et commercial de haute puissance et aux scénarios avec des exigences strictes en matière de contrôle de la température.

Le principe de base d'un pack de stockage d'énergie refroidi par liquide est d'éliminer rapidement la chaleur générée par la batterie pendant la charge et la décharge en faisant circuler le liquide de refroidissement entre les modules de batterie, à l'intérieur de plaques froides ou dans des canalisations refroidies par liquide. Par rapport à l'air, les liquides ont une capacité thermique spécifique et une conductivité thermique plus élevées, absorbant ainsi une grande quantité de chaleur en moins de temps et la restituant de manière stable à travers le dissipateur thermique. L'ensemble du système se compose généralement d'un liquide de refroidissement, de plaques de refroidissement liquide, d'une pompe de circulation, d'un échangeur de chaleur, de capteurs de température et d'un contrôleur. Pendant le fonctionnement, le système de contrôle ajuste le débit ou active un programme de refroidissement en temps réel en fonction de la température de la batterie, garantissant ainsi que le pack de stockage d'énergie reste dans la plage de température idéale.

Le plus grand avantage de la technologie de refroidissement liquide réside dans son excellente cohérence de température et son contrôle précis. Les batteries présentent une sensibilité importante à la température pendant le fonctionnement ; des températures excessivement élevées accélèrent le vieillissement et des températures inégales entraînent des taux de vieillissement incohérents entre les cellules individuelles, affectant la durée de vie globale et la sécurité de l'ensemble du pack. Les systèmes de refroidissement liquide peuvent contrôler les différences de température des batteries dans une très petite plage, maintenant ainsi un état de fonctionnement très cohérent sur l'ensemble du groupe de batteries. Cette stabilité prolonge non seulement la durée de vie de la batterie, mais améliore également l'efficacité globale du système de stockage d'énergie, garantissant ainsi la fiabilité même en cas de charge/décharge élevée ou de fonctionnement continu à long terme.

Avec l'expansion continue de l'échelle de stockage d'énergie, les avantages des packs de stockage d'énergie refroidis par liquide deviennent de plus en plus évidents. Les centrales électriques de stockage d’énergie à grande échelle se composent généralement de centaines, voire de milliers d’unités de stockage d’énergie, avec une densité de puissance élevée et une intensité de fonctionnement élevée. Si vous utilisez le refroidissement par air, une accumulation de température est très probable pendant les saisons à haute température ou dans des conditions de charge élevée, affectant ainsi la stabilité du système. Le refroidissement liquide peut maintenir un fonctionnement stable dans des environnements difficiles tels que des températures extérieures élevées, des climats désertiques et des zones très humides, garantissant ainsi que le système de stockage d'énergie reste sûr et efficace toute l'année. Par conséquent, les solutions de refroidissement liquide gagnent rapidement en popularité dans les nouvelles centrales électriques de stockage d’énergie, les systèmes de stockage d’énergie avec production d’énergie éolienne et solaire et les projets de stockage d’énergie industriels et commerciaux à grande échelle.

De plus, à mesure que l’industrie du stockage d’énergie cherche à améliorer la sécurité, les systèmes de refroidissement liquide gagnent encore plus en valeur. Les batteries au lithium peuvent subir un emballement thermique dans des conditions anormales, et les systèmes de refroidissement liquide peuvent supprimer efficacement le taux d'augmentation de la température, permettant ainsi de gagner du temps pour une alerte précoce et une protection du système. Certains packs avancés de stockage d'énergie refroidis par liquide intègrent également le système de refroidissement liquide au BMS (Battery Management System), en utilisant une mesure précise de la température et un contrôle dynamique pour refroidir rapidement le système dans les situations d'urgence, évitant ainsi une nouvelle escalade des risques. Cette capacité est difficile à atteindre avec le refroidissement par air et constitue l’une des principales raisons pour lesquelles les packs de stockage d’énergie refroidis par liquide sont considérés comme plus sûrs.

Bien que la technologie de refroidissement liquide présente des avantages significatifs en termes de performances, sa structure est plus complexe et son coût est plus élevé que celui des solutions refroidies par air. Les systèmes de refroidissement liquide nécessitent une conception plus précise, notamment en matière d'étanchéité des tuyaux, de fiabilité de la pompe, de longévité du liquide et de mesures de prévention de la corrosion et des fuites. Parallèlement, il nécessite un personnel professionnel pour l'installation et la maintenance, présente de nombreux points de défaillance potentiels et exige des normes plus élevées en matière de surveillance opérationnelle et de maintenance à long terme. Cependant, dans les projets de stockage d'énergie à grande échelle, ces coûts sont généralement compensés par des facteurs tels qu'une durée de vie prolongée du système, une efficacité opérationnelle améliorée et une réduction des risques de sécurité.

Ces dernières années, les packs de stockage d’énergie refroidis par liquide ont également été continuellement itérés et améliorés. La prochaine génération de technologie de refroidissement liquide évolue vers une intégration à haut rendement, notamment des conceptions de modules plus légères, des pompes plus économes en énergie, des algorithmes de contrôle de température plus intelligents et une technologie de surveillance au niveau des modules. Certains produits avancés de stockage d'énergie intègrent même le système de refroidissement liquide au boîtier de batterie, au BMS et au système d'extinction d'incendie, ce qui rend le système de stockage d'énergie à la fois compact et hautement sûr et facile à entretenir. Avec la maturité de la technologie de refroidissement liquide et de nouvelles réductions de coûts, elle devient progressivement une norme industrielle.

Un pack de stockage d'énergie par batterie refroidi par liquide est un système de stockage d'énergie qui utilise un liquide comme moyen de dissipation thermique et permet un contrôle efficace de la température grâce à une technologie de refroidissement par circulation. Avec son excellente efficacité de dissipation thermique, ses capacités de contrôle précis de la température, sa haute sécurité et son adaptabilité aux environnements complexes, il devient la solution privilégiée dans le domaine du stockage d'énergie à moyenne et grande échelle. À mesure que l'industrie du stockage d'énergie évolue vers une densité et une sécurité plus élevées, la valeur de la technologie de refroidissement liquide deviendra de plus en plus importante et continuera à conduire les équipements de stockage d'énergie vers une plus grande fiabilité, efficacité et intelligence.

3. Dans les environnements à haute température, lequel est le plus fiable : des packs de stockage d'énergie refroidis par air ou par liquide ?

Avec l’intensification du changement climatique mondial et la fréquence croissante des températures élevées, la stabilité des systèmes de stockage d’énergie dans les environnements chauds est devenue un centre d’attention de l’industrie. La température affecte non seulement la durée de vie de la batterie, mais est également directement liée à la sécurité. Dans les environnements à haute température, les différences de performances entre les packs de stockage d'énergie traditionnels refroidis par air et les nouveaux packs de stockage d'énergie refroidis par liquide deviennent de plus en plus évidentes. Par conséquent, de nombreux projets se demandent lors du processus de sélection : dans des environnements à haute température de 35 ℃, 40 ℃ ou même 50 ℃, quelle méthode de refroidissement est la plus fiable ?

Pour répondre à cette question, une comparaison doit être effectuée sur plusieurs dimensions, notamment la capacité de dissipation thermique, la précision du contrôle de la température, la stabilité opérationnelle et la sécurité à long terme.

Premièrement, l’efficacité de la dissipation thermique à haute température est l’une des considérations clés. Les packs de stockage d'énergie refroidis par air dépendent de l'air comme moyen de dissipation thermique. Les environnements à haute température signifient que la température de l’air elle-même est élevée. Lorsque la température ambiante est proche ou supérieure à la plage de température de fonctionnement optimale de la batterie (généralement 15℃～35℃), la chaleur que le système de refroidissement par air peut éliminer sera considérablement réduite. Des vitesses de ventilateur plus élevées entraînent un bruit plus important et une consommation d'énergie plus élevée, mais l'efficacité de la dissipation thermique est toujours limitée par la température de l'air. Par conséquent, dans des environnements au-dessus de 40 ℃, le refroidissement par air a souvent du mal à maintenir une plage de contrôle stable de la température de la batterie, en particulier dans des conditions de charge-décharge élevée ou continue, ce qui conduit facilement à une accumulation de température et affecte le fonctionnement du système.

En revanche, les packs de stockage d’énergie refroidis par liquide utilisent du liquide de refroidissement comme support. La capacité thermique spécifique du liquide est bien supérieure à celle de l’air, ce qui permet une dissipation plus rapide et plus efficace de la chaleur de la batterie. Même dans des environnements à haute température, les systèmes de refroidissement liquide peuvent maintenir de fortes capacités de dissipation thermique grâce à des pompes de circulation, des échangeurs de chaleur ou des unités de réfrigération. Lorsque la température ambiante atteint 40℃ ou même plus, le refroidissement liquide peut toujours contrôler la température de la batterie dans une plage relativement étroite, maintenant ainsi son état de fonctionnement idéal. Par conséquent, dans les régions chaudes telles que le Moyen-Orient, l’Asie du Sud-Est, les grands parcs industriels ou les stations de stockage d’énergie extérieures, l’efficacité de dissipation thermique du refroidissement liquide est nettement supérieure à celle du refroidissement par air.

Deuxièmement, il y a la question de l’uniformité de la température. Plus la différence de température entre les batteries est grande, plus le taux de dégradation est incohérent, plus la cohérence de la capacité est mauvaise et plus il est difficile de garantir les performances et la sécurité à long terme. Le refroidissement par air, dû à des chemins de circulation d'air instables, associés à des problèmes tels que la réduction de la vitesse du vent, l'obstruction des modules et les courts-circuits d'air, est susceptible de générer d'importantes différences de température. Certains packs de stockage d'énergie refroidis par air connaissent des différences de température interne supérieures à 10 °C, ce qui amplifie encore les variations de vieillissement entre les cellules dans des conditions de température élevée.

Les systèmes de refroidissement liquide, quant à eux, peuvent couvrir uniformément les modules de batterie à l'aide de plaques froides ou de tuyaux de refroidissement liquide, permettant au liquide de refroidissement de circuler dans une direction contrôlée et à un rythme stable, maintenant ainsi une température similaire dans toutes les cellules. La plupart des packs de stockage d'énergie refroidis par liquide peuvent contrôler les différences de température à moins de 3°C, les solutions avancées atteignant des températures inférieures à 2°C. En fonctionnement à long terme, cette uniformité de température améliore non seulement la durée de vie, mais réduit également considérablement le risque d'emballement thermique.

Se pose également le problème de la stabilité et de la sécurité du système. Dans les environnements à haute température, les systèmes refroidis par air doivent souvent fonctionner à pleine vitesse pendant de longues périodes, ce qui augmente le bruit et la consommation d'énergie, et implique une usure accélérée des composants mécaniques et une probabilité de panne plus élevée. Plus important encore, si le système est continuellement soumis à une pleine charge, une baisse des performances du ventilateur ou un blocage des conduits d'air par la poussière peut entraîner un emballement rapide de la température, posant ainsi un plus grand risque pour la sécurité.

Les systèmes de refroidissement liquide possèdent cependant une plus grande résistance aux perturbations de température externes. Tant que le circuit de refroidissement reste opérationnel, les systèmes de refroidissement liquide peuvent fonctionner selon une voie de contrôle de température relativement indépendante, réduisant ainsi l'impact direct de la température ambiante sur la batterie. De nombreux packs de stockage d'énergie refroidis par liquide peuvent même refroidir activement dans des climats extrêmes en reliant le liquide de refroidissement à l'unité de réfrigération. Les températures élevées empêchent non seulement le système de refroidissement liquide de fonctionner à pleine charge, mais peuvent également être gérées en douceur par un algorithme de contrôle de température rationnellement ajusté, garantissant ainsi un fonctionnement stable à long terme.

Cependant, la fiabilité dépend non seulement des performances, mais également de la complexité du système et des exigences de maintenance. Les systèmes refroidis par air ont une structure plus simple, moins de points de défaillance, sont plus faciles à entretenir et moins coûteux. Cependant, dans les régions à haute température, pour compenser la capacité de dissipation thermique, il est souvent nécessaire d'augmenter le débit d'air, le nombre de ventilateurs ou de mettre à niveau la structure de dissipation thermique du boîtier, ce qui augmente en réalité la charge de travail de maintenance et les coûts d'exploitation.

Alors que les systèmes de refroidissement liquide sont structurellement plus complexes, les solutions modernes de refroidissement liquide ont considérablement réduit les taux de défaillance. Une durée de vie plus longue de la pompe, une stabilité améliorée du liquide de refroidissement et une technologie d'étanchéité éprouvée permettent aux systèmes de refroidissement liquide de fonctionner en continu pendant de nombreuses années. Dans les régions à haute température, les systèmes de refroidissement liquide sont non seulement plus stables, mais offrent également une plus grande redondance de sécurité.

En résumé, dans des environnements où les températures sont constamment basses, les packs de stockage d'énergie refroidis par air offrent toujours des avantages tels qu'un faible coût et une facilité de maintenance, ce qui les rend adaptés aux applications de stockage d'énergie de petite et moyenne taille. Cependant, dans les régions où les températures estivales sont extrêmes, les conditions de charge élevée en continu, les centrales électriques de stockage d'énergie à grande échelle et les applications soumises à des exigences de sécurité extrêmement élevées, les packs de stockage d'énergie refroidis par liquide sont sans aucun doute plus fiables. Ils répondent non seulement aux défis des environnements à haute température, mais améliorent également la durée de vie, la cohérence et la sécurité globale de la batterie.

Par conséquent, si le projet est situé dans une région à haute température ou si le système de stockage d’énergie nécessite un fonctionnement à haute puissance à long terme, une solution refroidie par liquide est presque certainement le choix le plus raisonnable. Dans les scénarios où les températures sont plus douces et les besoins en énergie réduits, le refroidissement par air reste une solution rentable. La sélection finale doit être basée sur une évaluation complète du scénario d'application, du budget, des exigences de sécurité et des coûts d'exploitation et de maintenance à long terme.

4. Quels sont les avantages et les caractéristiques des packs de stockage d'énergie refroidis par air et par liquide ?

Avec l’application à grande échelle des systèmes de stockage d’énergie, le contrôle de la température des batteries est devenu un facteur crucial affectant la stabilité, la sécurité et la durée de vie du stockage d’énergie. Actuellement, l’industrie utilise principalement des méthodes de refroidissement par air et par liquide, chacune ayant ses propres caractéristiques techniques et avantages d’application. Pour faciliter la sélection et la compréhension, les avantages et les caractéristiques des packs de stockage d'énergie refroidis par air et par liquide seront présentés ci-dessous en termes de performances, de structure, de sécurité et d'adaptabilité des applications.

(1) Avantages et caractéristiques des packs de stockage d'énergie refroidis par air :
Structure simple et coût du système inférieur :
Les systèmes refroidis par air reposent principalement sur des ventilateurs, des conduits d'air et de l'air extérieur pour la dissipation thermique. En raison de l'absence de composants complexes tels que des canaux de liquide, des plaques froides et des pompes, les coûts de fabrication sont faibles et le processus d'assemblage est simple, ce qui rend l'ensemble du système plus léger. Pour les projets avec des budgets limités ou de faibles exigences de dissipation thermique, le refroidissement par air peut réduire considérablement les coûts d'approvisionnement tout en assurant un contrôle de base de la température.

Entretien facile et haute fiabilité :
L’un des avantages des packs de stockage d’énergie refroidis par air est leur facilité de maintenance. Le ventilateur est le principal composant maintenable ; les contrôles de routine nécessitent généralement uniquement de nettoyer le filtre et de confirmer l'état de fonctionnement du ventilateur. En raison de leur structure simple et du nombre réduit de points de défaillance potentiels, les packs de stockage d'énergie refroidis par air éliminent les risques tels que les fuites de liquide et les dysfonctionnements des pompes électriques, ce qui les rend plus fiables dans les environnements dépourvus de personnel de maintenance spécialisé.

Installation et déploiement faciles, adaptés aux scénarios légers : les packs de stockage d'énergie refroidis par air sont légers et de taille flexible, ne nécessitant aucun équipement ou tuyauterie de refroidissement liquide supplémentaire. Par conséquent, ils sont couramment utilisés dans les applications de stockage d’énergie résidentielles, mobiles et commerciales à petite échelle. Qu'elles soient fixées au mur, en rack ou simplement déployées à l'extérieur, les solutions refroidies par air offrent une efficacité d'installation plus rapide.

Rentabilité élevée, adaptée aux systèmes à densité de puissance faible à moyenne : pour les applications à faible génération de chaleur et à faible intensité de fonctionnement, telles que les systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque domestique, les petits systèmes UPS et le stockage d'énergie photovoltaïque distribué, le refroidissement par air fournit une dissipation thermique suffisante pour répondre aux besoins opérationnels et obtenir un fonctionnement stable à moindre coût. Cela leur confère une compétitivité à long terme sur certains marchés sensibles aux coûts.

Réponse rapide du système et bruit contrôlable : les systèmes refroidis par air peuvent réagir rapidement aux changements de température en ajustant la vitesse du ventilateur, offrant des ajustements flexibles et répondant efficacement aux exigences de contrôle dynamique de la température du système. Les systèmes modernes refroidis par air utilisent également des ventilateurs à faible bruit et des conceptions de flux d'air optimisées, équilibrant l'efficacité de la dissipation thermique et le confort de fonctionnement.

(2) Avantages des packs de stockage d'énergie refroidis par liquide
Forte capacité de dissipation thermique, adaptée aux conditions de charge thermique élevée : les systèmes de refroidissement liquide reposent sur la circulation du liquide de refroidissement dans des plaques ou des canaux de refroidissement liquide pour obtenir un échange thermique efficace. Les liquides ont une capacité thermique spécifique beaucoup plus élevée que l’air, évacuant ainsi rapidement une grande quantité de chaleur. Qu'il s'agisse d'une charge et d'une décharge à haut débit, d'un fonctionnement continu à pleine puissance ou d'applications extérieures pendant les saisons à haute température, le refroidissement liquide est nettement supérieur au refroidissement par air en termes d'efficacité de dissipation thermique.

Précision de contrôle de température élevée, petite différence de température de la batterie : la cohérence de la batterie détermine la durée de vie du système de stockage d'énergie, et la différence de température est un facteur clé affectant la cohérence. Les systèmes de refroidissement liquide peuvent contrôler la différence de température de la batterie entre 2 et 3 ℃, bien moins que la plage de différence de température courante de 6 à 10 ℃ des packs de stockage d'énergie refroidis par air. Cette constance de température ralentit non seulement la dégradation, mais améliore également considérablement la durée de vie globale et la stabilité du pack de stockage d’énergie. Adaptabilité aux hautes températures et fiabilité améliorée pour un fonctionnement continu

Dans les environnements où les températures ambiantes dépassent 35°C, voire 40°C, l'efficacité du refroidissement par air diminue considérablement. Les systèmes de refroidissement liquide, cependant, sont indépendants de la température de l'air ambiant, maintenant un contrôle stable de la température grâce à des dispositifs de circulation de liquide et d'échange de chaleur. Par conséquent, dans des environnements extrêmes tels que le Moyen-Orient, les régions à haute altitude et les usines à haute température, les packs de stockage d’énergie refroidis par liquide constituent presque la seule solution pour un fonctionnement fiable à long terme.

Sécurité accrue et réduction efficace du risque d’emballement thermique
Les batteries sont plus sujettes à l’emballement thermique sous des températures élevées ou des charges prolongées. Le refroidissement liquide, grâce à son excellente capacité d’absorption de chaleur, peut éliminer rapidement la chaleur générée par les cellules de la batterie, évitant ainsi une surchauffe localisée du système. Simultanément, le lien entre le refroidissement liquide et le BMS permet une surveillance plus précise de la température, permettant une détection précoce et une réponse aux températures anormales, améliorant ainsi la sécurité globale.

Convient aux centrales électriques à grande échelle, au stockage d'énergie à haute densité et aux applications avancées
À mesure que le stockage d'énergie évolue vers « une grande capacité, une haute densité et une puissance élevée », le refroidissement liquide est devenu la solution principale pour les centrales électriques de stockage d'énergie à grande échelle nouvellement construites. Qu'il s'agisse d'une armoire extérieure intégrée, d'une station de stockage d'énergie conteneurisée ou d'une centrale électrique intégrée combinant production, réseau, charge et stockage, le refroidissement liquide maintient une stabilité élevée sur un fonctionnement à long terme, avec une durée de vie globale du système supérieure aux solutions refroidies par air.

Économie supérieure du cycle de vie
Bien que le refroidissement liquide ait un coût initial plus élevé, ses avantages, tels qu'une dégradation réduite, moins de maintenance et un fonctionnement plus stable à long terme, le rendent plus économiquement intéressant à long terme. Pour les scénarios avec des charges et décharges fréquentes ou des exigences de performances élevées, les avantages globaux des solutions de refroidissement liquide dépassent de loin ceux des systèmes refroidis par air.

Les packs de stockage d'énergie refroidis par air, avec leurs principaux avantages de « simplicité, économie et commodité », conviennent aux scénarios de stockage d'énergie de petite à moyenne taille avec des charges légères, des environnements doux et des contraintes budgétaires.

Les packs de stockage d'énergie refroidis par liquide, avec leurs principaux avantages de « forte dissipation thermique, haute stabilité et haute sécurité », sont plus adaptés aux applications spécialisées telles que les centrales électriques à haute température, à haute densité de puissance et de stockage d'énergie à grande échelle.

Comparaison des avantages et des caractéristiques entre les packs de stockage d'énergie refroidis par air et refroidis par liquide :

5. Questions fréquemment posées sur les packs de stockage d'énergie refroidis par air et par liquide

Avec le développement de l'industrie du stockage d'énergie, le refroidissement par air et le refroidissement liquide sont devenus les deux méthodes de contrôle de la température des batteries les plus courantes. Cependant, de nombreux utilisateurs se posent encore des questions sur la manière de choisir entre eux, les différences dans les scénarios d'application et les différences en matière de sécurité.

T1. Quelles sont les principales différences entre les packs de stockage d’énergie refroidis par air et par liquide ?
Le refroidissement par air utilise principalement un ventilateur pour piloter le flux d'air afin d'évacuer la chaleur ; Le refroidissement liquide utilise du liquide de refroidissement circulant à travers des plaques froides ou des tuyaux de refroidissement liquide pour dissiper la chaleur. Le premier a une structure plus simple et un coût inférieur, tandis que le second a de plus grandes capacités de dissipation thermique et une plus grande précision de contrôle de la température. En termes simples, le refroidissement par air est plus adapté aux scénarios légers et à faible dissipation thermique ; le refroidissement liquide est plus adapté aux scénarios de puissance élevée, de température élevée et de sécurité élevée.

Q2. Quelle méthode de dissipation thermique est la plus adaptée aux environnements à haute température ?
Les packs de stockage d'énergie refroidis par liquide présentent un plus grand avantage dans les environnements à haute température.
Lorsque la température ambiante dépasse 35 ℃, la capacité de dissipation thermique de l'air diminue, limitant l'efficacité des systèmes refroidis par air. Toutefois, les systèmes refroidis par liquide ne dépendent pas de la température de l’air ; ils échangent de la chaleur grâce au liquide de refroidissement en circulation, permettant un contrôle stable de la température de la batterie. Par conséquent, dans des conditions telles que les déserts, les usines à haute température et les environnements exposés en bord de mer, le refroidissement liquide est nettement plus fiable que le refroidissement par air.

Q3. Une dissipation thermique insuffisante entraînera-t-elle des problèmes de sécurité avec les packs de stockage d'énergie refroidis par air ?
Dans des conditions de fonctionnement normales et avec une conception appropriée, les packs de stockage d’énergie refroidis par air sont sûrs. Cependant, le risque augmente dans les situations suivantes :
Température ambiante élevée (> 40℃)
Charge et décharge continue à haut débit de la batterie
Conduits d'air obstrués, ventilateurs vieillissants ou endommagés
Espace de dissipation thermique insuffisant
Par conséquent, les systèmes refroidis par air sont plus adaptés aux scénarios de charge légère et de densité de puissance faible à moyenne. Pour les environnements plus exigeants, les systèmes refroidis par liquide offrent une sécurité plus fiable.

Q4. Y a-t-il un risque de fuite avec les systèmes refroidis par liquide ? Cela affecte-t-il la sécurité ?
Les systèmes refroidis par liquide présentent un risque de fuite de liquide, mais les conceptions standard utilisent des liquides de refroidissement isolants et sont équipées de dispositifs de détection de fuite et de surveillance de la pression. Tant qu'une installation appropriée, une maintenance régulière et une conception conforme sont mises en œuvre, les systèmes refroidis par liquide sont très sûrs. Dans les projets réels, la précision élevée du contrôle de température des systèmes refroidis par liquide réduit le risque d'emballement thermique, ce qui rend leur sécurité globale supérieure à celle des systèmes refroidis par air.

Q5. À quels scénarios les packs de stockage d’énergie refroidis par air conviennent-ils ?
Les solutions refroidies par air sont généralement utilisées dans des scénarios présentant des exigences de dissipation thermique moindres, des charges discontinues et une sensibilité aux coûts, tels que : les systèmes de stockage photovoltaïques résidentiels ; Petit stockage d'énergie commercial ; Véhicules mobiles de stockage d'énergie ; Petites stations de stockage d’énergie dans les régions plus froides ; Scénarios d'alimentation UPS ou de secours. Dans ces scénarios, la génération de chaleur est limitée et le refroidissement par air peut répondre de manière adéquate aux besoins opérationnels.

Q6. Quelles sont les applications typiques des packages de stockage d’énergie refroidis par liquide ?
Le refroidissement liquide est plus adapté aux applications à haute intensité et à grande échelle, telles que : les centrales électriques de stockage d'énergie conteneurisées à grande échelle ; Systèmes de stockage d’énergie à forte charge dans les parcs industriels ; Régulation de fréquence adaptée au réseau/stockage d'énergie d'écrêtage ; Projets nécessitant un fonctionnement à pleine puissance à long terme ; Environnements difficiles tels que températures élevées, zones côtières et déserts. Ces environnements ont des exigences élevées en matière de capacité de dissipation thermique, de fiabilité et de précision du contrôle de la température, ce qui fait du refroidissement liquide le choix courant.

Q7. Un système de refroidissement liquide est-il plus économe en énergie qu’un refroidissement par air ?
Dans les scénarios de faible charge, le refroidissement par air est plus économe en énergie car le ventilateur consomme moins d'énergie. Cependant, dans les environnements à forte charge ou à haute température, le refroidissement liquide présente une efficacité de dissipation thermique plus élevée, permettant un refroidissement efficace avec une consommation d'énergie inférieure, ce qui le rend plus économe en énergie. Par conséquent, la consommation d’énergie ne peut pas être simplement comparée ; un jugement global doit être porté sur la base du scénario d’application spécifique.

Q8. Pourquoi les packs de stockage d’énergie refroidis par liquide deviennent-ils de plus en plus populaires ?
L'industrie s'oriente vers « une capacité élevée, une puissance élevée et une densité énergétique élevée », ce qui conduit à des exigences plus strictes en matière de gestion thermique des batteries. Le refroidissement liquide offre des avantages tels que : un contrôle précis de la température, une faible différence de température, une forte dissipation thermique, une durée de vie plus longue de la batterie, une meilleure stabilité du système et la prise en charge de conceptions à densité énergétique plus élevée. Ces facteurs en font la configuration courante pour les centrales électriques de stockage d’énergie à grande échelle.

Q9. Les packs de stockage d’énergie refroidis par air seront-ils complètement remplacés par un refroidissement liquide ?
Non.
Le refroidissement par air présente toujours des avantages irremplaçables dans de nombreux scénarios, tels que : les marchés sensibles aux coûts, les scénarios avec des emplacements d'installation limités, le stockage d'énergie mobile, le stockage d'énergie résidentiel et les climats tempérés. Bien que le refroidissement liquide offre des performances supérieures, son coût plus élevé et sa structure plus complexe l’empêchent de couvrir entièrement le segment du marché des produits légers où le refroidissement par air est répandu.

Q10. Comment déterminer s’il faut choisir le refroidissement par air ou le refroidissement liquide ?
Vous pouvez juger sur la base des trois indicateurs de base suivants :
La densité de puissance est-elle élevée ? Si tel est le cas, privilégiez le refroidissement liquide.
La température ambiante est-elle extrême ? Choisissez le refroidissement liquide pour les scénarios à haute température.
Votre budget est limité ? Pour les scénarios sensibles aux coûts, le refroidissement par air est préférable.
En fin de compte, une évaluation complète doit être menée en tenant compte de facteurs tels que l'échelle du projet, la charge de l'application, la température ambiante et les capacités opérationnelles.

Les systèmes de stockage d'énergie refroidis par air et par liquide ont chacun leurs avantages ; il n’y a pas de supériorité ou d’infériorité absolue. Le choix correct doit être basé sur le scénario d'application, la charge thermique, la température ambiante et les exigences budgétaires. En comprenant parfaitement les caractéristiques et les différences entre les deux, les systèmes de stockage d'énergie peuvent atteindre une efficacité plus élevée, une durée de vie plus longue et une sécurité renforcée.