U scenarijima skladištenja energije visoke gustoće, učinkovitost raspršivanja topline litijske baterije ugrađene u stalka izravno određuje njihovu sigurnost i životni vijek. Kad gustoća snage jednog ormara skače s 5kW na 20kW, tradicionalna pasivna disipacija topline više nije održiva. Industrija nadograđuje tehnologiju tekućeg hlađenja, algoritme inteligentne kontrole temperature i dizajn toplinske simulacije za izgradnju „prevencija orijentiranog, preciznom kontroliranju“ sustav disipacije topline, tako da baterija može održati idealan rad od 25 do 35 stupnjeva tijekom cijelog svog životnog ciklusa, pružajući stabilnu energetsku potporu ključnim scenarijima kao što su podaci i komunikacijski osnovni podatak.
1 Iteracija tehnologije tekućeg hlađenja: Učinkovitost preskoči s hladne ploče do uranjanja
Tečno hlađenje hladne ploče trenutno je glavna otopina, a njegova jezgra leži u "preciznom kontaktu" s izvorom topline. Unutar stalak od 19 inča, bakrene mikrokanalne hladne ploče čvrsto su pričvršćene na bočnoj strani modula baterije, s promjerom kanala od samo 3 mm. Rasnamjensko sredstvo (50% vode +50% etilen glikol) odnosi toplinu brzinom protoka od 0,8L/min. Određena marka litij baterije montirane 20kW prihvaća ovaj dizajn, s toplinskim otporom smanjenim na 0,1 stupnjeva /W, što je 60% niže od tradicionalnih zračnih hlađenih sustava. Temperaturna razlika baterije kontrolira se unutar ± 3 stupnja tijekom rada punog opterećenja. Kako bi se izbjegao rizik od curenja tekućine, hladna ploča i modul su zapečaćeni termičkim vodljivim gelom, razina zaštite doseže IP65, a nije pronađeno istjecanje nakon 1000 sati ispitivanja vibracija.
Uronjeno tekuće hlađenje je vrhunska otopina za scenarije velike snage. Uronite modul baterije u potpunosti u neprovodno fluoriranu tekućinu, koja apsorbira toplinu i hladi ga kroz vanjski izmjenjivač topline. Učinkovitost prijenosa topline je dvostruko veća od hladne ploče. U ormaru za skladištenje energije od 40 kW određenog centra za superračunalo, točka ključanja tekućine fluora doseže 60 stupnjeva, što može oduzeti malo topline prirodnim isparavanjem. Uz pomoć sustava cirkulacije pumpe, potrošnja energije ormara (PUE) smanjuje se na 1,05, što je 30% energetski učinkovitije od hladne ploče. Poteškoća ove tehnologije leži u dizajnu brtvljenja. Kabinet prihvaća školjku od nehrđajućeg čelika zavarenu laserom, a ispitivanje tlaka pokazuje da može izdržati unutarnji tlak od 0,5MPa, osiguravajući da tekućina ne procuri.
2 Algoritam za inteligentnu kontrolu temperature: Tehnika ravnoteže temperature s prediktivnom regulacijom
Sustav kontrole prediktivne temperature temeljen na AI pomiče rasipanje topline s "pasivnog odgovora" na "aktivnu prevenciju". Sustav uspostavlja model predviđanja toplinskog ponašanja analizom preko 100 parametara poput punjenja baterije i brzine ispuštanja, temperature okoline i povijesnih toplinskih podataka, te prilagođava snagu rasipanja topline 15 minuta unaprijed. Stvarno mjerenje određene komunikacijske bazne stanice pokazuje da ovaj algoritam može smanjiti neučinkovitu potrošnju energije rashladnog sustava za 40%. Kada se predviđa nadolazeći vrh punjenja, temperatura rashladne tekućine spušta se za 2 stupnja unaprijed kako bi se izbjegao nagli porast temperature baterije.
Dinamična tehnologija raspodjele prometa ostvaruje princip 'slanja topline gdje god se nalazi'. Svaka grana sustava tekućeg hlađenja opremljena je električnim regulacijskim ventilom, koji automatski podešava brzinu protoka na temelju temperature u stvarnom vremenu (točnost ± 0,5 stupnjeva) svakog modula. Kada temperaturna razlika prelazi 3 stupnja, započinje korekcija odstupanja. U skupu za pohranu energije podatkovnog centra, ovo dinamično podešavanje smanjuje temperaturnu razliku između najtoplijih i najhladnijih točaka s 8 stupnjeva na 2 stupnja, a vijek trajanja ciklusa baterije za 15%.
3 Termička simulacija i strukturna optimizacija: smanjenje tlaka raspršivanja topline iz izvora
U fazi dizajna tehnologija toplinske simulacije postala je moćan alat za "virtualno pokušaj i pogreške". Korištenjem softvera CFD (Računalna fluidna dinamika) za simulaciju raspodjele polja temperature u različitim rasporedima stanica i struktura zraka, moguće je unaprijed otkriti slijepe mrlje disipacije topline. Kada je određeni proizvođač razvio modul baterija 3U, simulacijom je ustanovljeno da će tradicionalni "tijesni raspored" uzrokovati povećanje temperature od 5 stupnjeva u središnjem području. Stoga je prilagođen "stupnjevanim rasporedu" i dodao kanale protoka za kontrolu unutarnje temperaturne razlike modula unutar 4 stupnja, eliminirajući potrebu za dodatnim komponentama disipacije topline.
Inovacija strukturnih materijala također doprinosi rasipanju topline. Okvir stalka izrađen je od legure od 6061 aluminija, s toplinskom vodljivošću od 160W/(m · k), što je četiri puta više od običnog čelika. Može brzo prenijeti toplinu koju modul generira u školjku ormara; Školjka baterijskog modula izrađena je od termički provodljive plastike (s dodanim grafenom), koja ne samo da pruža izolaciju, već i ubrzava disipaciju topline, što rezultira povećanjem učinkovitosti disipacije topline u usporedbi s tradicionalnom ABS plastikom. Određeni 2U modul koristi ovu kombinaciju materijala za smanjenje temperature za 3 stupnja u istim radnim uvjetima, bez potrebe za dodatnim područjem rasipanja topline.
Revolucija disipacije topline litijevih baterija montiranih na stalak u osnovi je suradnja "hardverske inovacije+softverske inteligencije". Kad sustav za hlađenje može biti točan i učinkovit kao mehanizam regulacije tjelesne temperature, gustoća energije i sigurnost litijevih baterija više neće biti kontradikcija, što ne samo da uklanja tehničke prepreke za skladištenje energije visoke gustoće, već također omogućuje litijske baterije montirane na stalak za podršku fleksibilnog raspoređivanja energije na više pouzdanog načina na internetski način.