냉각 선택은 캐비닛 크기가 아닌 열 플럭스에서 시작된다
공기 냉각은 일반적으로 열 밀도와 주변 조건이 관리 가능한 중간 전력 C&I BESS 응용 프로그램에 대해 더 간단한 선택입니다. 액체 냉각은 전력 밀도, 사이클 강도, 온도 균일성 요구 사항 또는 고온 노출이 증가함에 따라 더 매력적이 됩니다. 구매자는 온도 분포, 보조 전력, 감속, 유지보수 부담 및 수명 성능을 비교해야 하며, 액체 냉각이 자동으로 "더 좋다"고 가정해서는 안 됩니다.
NREL의 배터리 열 관리 작업은 물리적 트레이드 오프를 명확하게 설명합니다: 공기 냉각은 단순성, 더 적은 구성 요소 및 냉각제 누수 위험이 없지만, 공기의 낮은 열 용량과 열 전달 능력은 액체 냉각보다 온도 균일성을 더 어렵게 만듭니다.
그것이 제가 시작할 엔지니어링 차이입니다.
캐비닛을 통해 공기를 따라가라
공기 냉각 캐비닛에서는 냉각 공기가 같은 온도를 유지하지 않습니다.
공기가 들어와 셀과 모듈에서 열을 흡수하고 더 따뜻한 상태로 나갑니다.
열 설계자는 덕트 형상, 공기 흐름 분포, 팬 제어 및 열 교환을 개선할 수 있지만, 기본 문제는 여전히 남아 있습니다: 냉각 매체는 배터리를 통과하면서 온도가 변합니다.
이것은 배터리 팩이 허용 가능한평균 온도뿐만 아니라 셀과 모듈 간의 작은 온도 차이를 선호하기 때문에 중요합니다. NREL은 불균형한 팩 온도가 서로 다른 충전/방전 동작 및 감소된 팩 성능으로 이어질 수 있다고 언급합니다.
따라서 공기 냉각은 캐비닛이 다음을 결합할 때 점점 더 도전적이 됩니다:
높은 전력 밀도
빈번한 사이클링
높은 주변 온도
및조밀한 셀 간격.
그러나 강력한 장점이 있습니다: 단순성.
더 적은 펌프, 호스, 씰 및 냉각 회로는 검사해야 할 액체 시스템 구성 요소가 적다는 것을 의미합니다.
액체 냉각은 열 경로를 변경한다
액체 냉각 시스템은 배터리 모듈 주위의 캐비닛 공기 흐름에 주로 의존하기보다는 차가운 판이나 다른 액체 열 인터페이스를 통해 열을 이동시킵니다.
이것은 훨씬 더 큰 열 전달 능력을 제공하며 더 긴밀한 온도 분포를 생성할 수 있습니다.
현재 Dawnice의 예는125 kW / 261.248 kWh 허니 시리즈 올인원 ESS입니다. 발표된 사양은 지능형 액체 냉각을 사용하며 배터리 온도 차이가≤3°C임을 명시하고 최대 충전/방전 속도가 0.5C입니다.
이는 유용한 사양입니다.
그러나 이것이 주장으로 바뀌어서는 안 됩니다:
액체 냉각은 항상 더 긴 배터리 수명을 제공합니다.
온도 균일성은 열화에 영향을 미치는 단지 하나의 요소일 뿐입니다. 셀 화학, SoC 창, C-비율, 캘린더 노화, 주변 조건 및 제어 전략도 중요합니다.
더 방어 가능한 진술은:
더 나은 열 균일성은 불균형 노화의 중요한 원인을 제거합니다.
효율성은 '액체가 이긴다'보다 더 복잡하다
한 냉각 방법이 자동으로 BESS 왕복 효율성을 몇 퍼센트 포인트 높인다고 주장하는 브로셔에는 조심해야 합니다.
냉각은 에너지를 소모합니다.
공랭식 시스템은 팬을 사용하며, 아키텍처에 따라 공조 장비를 사용할 수 있습니다.
액체 시스템은 펌프, 팬, 열교환기 및 때때로 냉각기를 사용할 수 있습니다.
승자는 작동 지점에 따라 다릅니다.
온화한 주변 온도와 적당한 배터리 전력에서 간단한 공랭식 시스템은 상대적으로 적은 냉각 에너지를 필요로 할 수 있습니다.
높은 열 부하에서 밀집된 캐비닛을 통해 더 많은 공기를 강제로 통과시키는 것은 상당한 공기 흐름을 요구할 수 있으며 여전히 더 큰 온도 구배를 허용할 수 있습니다. 이 경우 액체 냉각이 셀에서 열을 더 효과적으로 운반할 수 있습니다.
조달을 위해 다음을 요청할 것입니다:
BESS 왕복 효율성
보조 소비
시험 주변 온도
충전/방전 전력
그리고 HVAC/냉각 에너지가 발표된 효율 경계에 포함되어 있는지 여부.
그 경계가 없으면90% 대 92%비교하는 것이 두 가지 다른 측정을 비교하는 것일 수 있습니다.
유지보수는 공기 냉각이 복수하는 곳이다
액체 냉각은 또 다른 시스템을 추가하여 하나의 엔지니어링 문제를 해결합니다.
공랭식 BESS는 일반적으로 유지보수 팀에게 다음을 주의하도록 요청합니다:
필터
팬
공기 통로
열교환기
먼지 축적
공기 흐름 제한
액체 냉각 시스템은 또 다른 용어를 추가합니다:
냉각수
펌프
흐름
압력
호스 및 연결부
냉각판
누수 감지
냉각수 상태
이것은 액체 냉각이 신뢰할 수 없다는 의미가 아닙니다.
이는 O&M 팀이 관리해야 할 열 시스템 구성 요소가 더 많다는 것을 의미합니다.
예를 들어, Dawnice의 현재 261 kWh 액체 냉각 DC 측 제품은자동 냉각수 보충 기능을 포함하고 있습니다., 이는 제조업체들이 유지 관리 부담을 줄이기 위해 노력하고 있음을 보여줍니다. Dawnice는 또한 이 플랫폼의 온도 균일성을 ≤3°C로 발표합니다.
비교하자면, Dawnice의BS09-225-D는 225.07 kWh DC 측 시스템으로, 지능형 공기 냉각을 사용하며, 발표된 작동 온도 범위는 55°C까지 확장됩니다.
같은 상업 제품군 내에서 두 가지 아키텍처가 존재하는 것은 그 자체로 유용한 증거입니다.
보편적인 승자는 없습니다.
"45°C 정격"은 "45°C에서 감액 없음"을 의미하지 않는다
이것은 RFQ 중에 도전할 사양 중 하나입니다.
가령 캐비닛 데이터 시트에 다음과 같이 명시되어 있다고 가정해 보겠습니다:
작동 온도: −30°C ~ 55°C
이는 제품이 지정된 조건에서 작동할 수 있는 범위를 알려줍니다.
그러나 50°C에서 배터리가 지속적으로 동일한
kW
전류
사용 가능한 에너지
또는사이클 수명 기대치
를 제공할 수 있다는 것을 자동으로 알려주지는 않습니다.
따라서 더운 기후 프로젝트의 경우, 열 저하 곡선을 요청하고 다음과 같이 물어보겠습니다:
우리 설계 환경에서 어떤 지속적인 충전/방전 전력이 남아 있습니까?
셀 온도 차이는 얼마나 예상해야 하나요?
냉각에 소모되는 보조 전력은 얼마인가요?
팬이나 펌프 하나가 고장 나면 어떻게 되나요?
그 답변들은 최대 주변 수치보다 더 유용합니다.
나는 작업 주기에서 결정을 내릴 것이다
구매자 비교는 꽤 짧게 유지할 수 있습니다:
| 프로젝트 조건 | 공기 냉각 | 액체 냉각 |
|---|---|---|
| 중간 전력 밀도 | 강력한 후보 | 가능함 |
| 높은 전력 밀도 | 신중한 검증 필요 | 강력한 후보 |
| 온화한 기후 | 더 간단한 솔루션이 매력적일 수 있음 | 추가 복잡성이 이득이 아닐 수 있음 |
| 고온/고부하 작동 | 전력 감소 및 기울기 검토 필요 | 열 제어 장점 |
| 유지보수 간소화 | 장점 | 더 많은 구성 요소 |
| 온도 균일성 | 달성하기 더 어려움 | 장점 |
| 냉각수 누수 위험 | 없음 | 관리해야 함 |
| 컴팩트한 설치 | 더 많은 공기 흐름 제약 | 종종 매력적임 |
내가 다음과 같은 선을 그리지 않았다는 점에 유의하세요:
“1 MWh 이상에서는 액체 냉각을 사용하세요.”
시스템 에너지만으로는 열 기준이 부족합니다.
부드럽게 운영되는 2 MWh BESS는 고출력을 반복적으로 제공하는 컴팩트한 265 kWh 캐비닛과는 다른 냉각 문제를 제시할 수 있습니다.
Ruibit/Dawnice 프로젝트의 경우, 저는 다음을 고려할 것입니다:주변 온도 프로필, 예상 C-비율, 일일 사이클 패턴, 캐비닛 전력 밀도 및 유지보수 능력냉각 아키텍처를 선택하기 전에 제품 사양 옆에 배치합니다.
더 나은 질문은 다음과 같습니다:
공기 또는 액체?
그것은:
이 BESS가 제거해야 할 열의 양, 어떤 주변 조건에서, 몇 시간 동안—그리고 프로젝트의 성능 및 수명 요구 사항을 충족하기 위해 얼마나 균일하게 제거해야 하는가?
자주 묻는 질문
1. 액체 냉각이 상업용 BESS에 항상 더 나은가?
아니요.공기 냉각은 더 간단한 아키텍처와 유지보수를 제공합니다, 반면 액체 냉각은 더 강력한 열 전달 능력과 더 밀접한 온도 균일성을 제공합니다. 더 나은 선택은 전력 밀도, 작동 주기, 기후 및 유지보수 요구 사항에 따라 다릅니다.
2. 구매자는 언제 액체 냉각 BESS를 고려해야 하는가?
액체 냉각은 다음과 같은 경우 더 매력적입니다:고전력 밀도 시스템, 빈번한 사이클링, 컴팩트한 설치 및 까다로운 고온 작동, 특히 셀 간 온도 차이를 작게 유지하는 것이 중요할 때.
3. 액체 냉각이 BESS 효율성을 향상시키는가?
잠재적으로 가능하지만 자동으로는 아닙니다. 두 냉각 아키텍처 모두 보조 에너지를 소모합니다. 구매자는 다음을 비교해야 합니다:왕복 효율성과 동일한 주변 온도 및 충전/방전 전력에서의 냉각 보조 소비.
4. 어떤 BESS 냉각 시스템이 유지보수가 덜 필요한가?
공기 냉각은 일반적으로 더 간단하며 유지보수는 다음에 집중됩니다:팬, 필터, 공기 흐름 경로 및 열 교환기. 액체 냉각은 펌프, 냉각제, 냉각판, 연결, 흐름 관리 및 누수 감지를 추가합니다.
5. 더운 기후에 설치된 BESS에 대해 구매자가 확인해야 할 사항은 무엇인가?
최대 작동 온도 등급에만 의존하지 마세요. 다음을 요청하세요:열 저하 곡선, 설계된 주변 온도에서의 사용 가능한 전력, 예상 배터리 온도 차이, 냉각 보조 소비 및 냉각 시스템 고장 동작.
