„Jeden kilometr na sekundę i zasięg 200 kilometrów po 5 minutach ładowania”. 27 lutego, podczas konferencji Huawei China Digital Energy Partner Conference 2024, Huawei Digital Energy Technology Co., Ltd. (zwana dalej „Huawei Digital Energy”) wypuściła w pełni chłodzoną cieczą stację superładowania. Plan promocji stacji superładowania ma na celu „uczynienie doświadczenia ładowania paliwem rzeczywistością”. Zgodnie z planem, Huawei Digital Energy zbuduje ponad 100 000 w pełni chłodzonych cieczą stacji superładowania Huawei w ponad 340 miastach i głównych autostradach w całym kraju do 2024 roku, aby stworzyć „jedną sieć dla miast”, „jedną sieć dla dużych prędkości” i „jedną sieć energetyczną”. „Przyjazna” sieć ładowania. W rzeczywistości Huawei wypuścił w pełni chłodzoną cieczą superładowarkę już w październiku ubiegłego roku i do tej pory ukończył projektowanie wielu stanowisk demonstracyjnych.
Przypadkowo, pod koniec zeszłego roku firma NIO oficjalnie ogłosiła wprowadzenie na rynek nowego, w pełni chłodzonego cieczą, ultraszybkiego ładowania o mocy 640 kW. Ultraszybki ładowacz jest wyposażony w chłodzony cieczą pistolet ładujący, który waży zaledwie 2,4 kilograma i zostanie oficjalnie wprowadzony na rynek już w kwietniu tego roku. Do tej pory wiele osób nazywało rok 2024 rokiem eksplozji w pełni chłodzonych cieczą sprężarek. W związku z tą innowacją, myślę, że wszyscy wciąż mają wiele pytań: Czym właściwie jest przeładowywanie cieczą? Jakie są jego unikalne zalety? Czy chłodzenie cieczą stanie się w przyszłości głównym kierunkiem rozwoju turbodoładowania?
01
Wydajniejsze i szybsze ładowanie
„Jak dotąd nie ma jednolitej, standardowej definicji tzw. sprężarki w pełni chłodzonej cieczą” – powiedział Wei Dong, inżynier z Laboratorium Technologii Mikroelektronicznej Uniwersytetu Technologicznego w Xi'an, reporterowi China Automotive News. Mówiąc prościej, sprężarka w pełni chłodzona cieczą. Ładowanie akumulatorowe to technologia wykorzystująca cyrkulację cieczy do szybkiego odprowadzania ciepła wytwarzanego podczas ładowania przez kluczowe komponenty, takie jak moduły ładowania, kable i głowice pistoletów ładujących. Wykorzystuje ona dedykowaną pompę energetyczną do napędzania przepływu chłodziwa, rozpraszając w ten sposób ciepło i umożliwiając wydajne działanie urządzeń ładujących. Czynnik chłodzący w sprężarkach w pełni chłodzonych cieczą nie jest zwykłą wodą, lecz zawiera głównie glikol etylenowy, wodę, dodatki i inne substancje. Proporcje te pozostają tajemnicą techniczną każdej firmy. Czynnik chłodzący może nie tylko poprawić stabilność i efekt chłodzenia cieczy, ale także zmniejszyć korozję i uszkodzenia urządzeń. Należy pamiętać, że metoda odprowadzania ciepła ma duży wpływ na wydajność urządzeń ładujących. Według obliczeń teoretycznych, obecne straty ciepła w standardowych akumulatorach prądu stałego o dużej mocy wynoszą około 5%. Brak dobrego odprowadzania ciepła nie tylko przyspieszy starzenie się sprzętu, ale także doprowadzi do wysokiej awaryjności urządzeń ładujących.
To właśnie dzięki wsparciu technologii rozpraszania ciepła pełnego chłodzenia cieczą moc w pełni chłodzonych cieczą superładowarek jest znacznie wyższa niż konwencjonalnych szybkich ładowarek. Na przykład, chłodzona cieczą superładowarka Huawei ma maksymalną moc 600 kW, pozwalając użytkownikom cieszyć się niezwykle szybkim ładowaniem „filiżanki kawy i pełnego naładowania”. „Chociaż prąd i moc w pełni chłodzonych cieczą superładowarek są obecnie różne, wszystkie są mocniejsze niż konwencjonalne szybkie ładowarki i superładowarki”. Zeng Xin, profesor Uniwersytetu Nauki i Technologii w Pekinie, powiedział reporterowi z China Automotive News, Obecnie moc zwykłych szybkich ładowarek wynosi na ogół około 120 kW, a konwencjonalnych superładowarek około 300 kW. Moc w pełni chłodzonych cieczą superładowarek Huawei i NIO może osiągnąć do 600 kW. Ponadto w pełni chłodzona cieczą superładowarka Huawei ma również funkcje inteligentnej identyfikacji i adaptacyjnej regulacji. Urządzenie jest w stanie automatycznie regulować moc wyjściową i prąd zgodnie z wymaganiami dotyczącymi pojemności akumulatorów różnych modeli, osiągając wskaźnik powodzenia pojedynczego ładowania na poziomie 99%.
„Rozwój całkowicie chłodzonych cieczą akumulatorów doładowanych napędzał również rozwój całego łańcucha przemysłowego”. Według Hu Fenglina, badacza z Centrum Innowacyjnych Technologii Nowych Energii Instytutu Zaawansowanych Technologii w Shenzhen, komponenty wymagane do całkowicie chłodzonych cieczą akumulatorów doładowanych można podzielić na komponenty sprzętu do przeładowywania, ogólne komponenty konstrukcyjne, materiały do szybkiego ładowania wysokiego napięcia i inne komponenty, w tym inteligentne komponenty czujnikowe, chipy z węglika krzemu, pompy mocy, chłodziwa, a także moduły całkowicie chłodzone cieczą, pistolety ładujące całkowicie chłodzone cieczą i ładowanie. Większość z nich ma bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące wydajności i wyższe koszty niż komponenty stosowane w konwencjonalnych akumulatorach do ładowania.
02
Przyjazny w użyciu, dłuższy cykl życia
W porównaniu ze zwykłymi ładowarkami i konwencjonalnymi ładowarkami szybkiego/superładowania, w pełni chłodzone cieczą ładowarki superładujące nie tylko ładują szybciej, ale mają również wiele zalet. „Pistolet ładujący w pełni chłodzonej cieczą ładowarki superładującej Huawei jest bardzo lekki, więc nawet właścicielki samochodów o niewielkiej sile mogą go z łatwością używać, w przeciwieństwie do poprzednich ładowarek, które były nieporęczne” – powiedział Zhou Xiang, właściciel samochodu elektrycznego w Chongqing.
„Zastosowanie szeregu nowych technologii, materiałów i koncepcji daje akumulatorom w pełni chłodzonym cieczą zalety, których konwencjonalne akumulatory nie mogły dorównać w przeszłości”. Hu Fenglin powiedział, że w przypadku akumulatorów w pełni chłodzonych cieczą, prąd i moc są większe, co oznacza szybsze ładowanie. Zazwyczaj nagrzewanie się kabla ładującego jest proporcjonalne do kwadratu prądu. Im większy prąd ładowania, tym większe nagrzewanie się kabla. Aby zmniejszyć ilość ciepła generowanego przez kabel i uniknąć przegrzania, należy zwiększyć przekrój poprzeczny przewodu, co oznacza, że pistolet ładujący i kabel ładujący są cięższe. W pełni chłodzona cieczą sprężarka rozwiązuje problem rozpraszania ciepła i wykorzystuje kable o mniejszych przekrojach poprzecznych, aby zapewnić przesyłanie większych prądów. Dlatego kable akumulatorów w pełni chłodzonych cieczą są cieńsze i lżejsze niż w przypadku konwencjonalnych akumulatorów, a same pistolety ładujące są również lżejsze. Na przykład, pistolet ładujący w pełni chłodzonych cieczą akumulatorów doładowujących NIO waży zaledwie 2,4 kilograma, czyli jest znacznie lżejszy niż konwencjonalne akumulatory. Akumulator jest znacznie lżejszy i zapewnia lepsze wrażenia z użytkowania, szczególnie dla kobiet, które prowadzą samochód, co przekłada się na większą wygodę użytkowania.
„Zaletą w pełni chłodzonych cieczą akumulatorów doładowujących jest ich większe bezpieczeństwo”. Wei Dong powiedział, że w przeszłości większość akumulatorów doładowujących stosowała chłodzenie naturalne, powietrzne i inne metody, które wymagały otworów wentylacyjnych w odpowiednich częściach akumulatora. To nieuchronnie prowadziło do tego, że powietrze zmieszane z pyłem, a nawet drobnymi cząsteczkami metalu, mgłą solną i parą wodną przedostawało się do wnętrza akumulatora i adsorbowało na powierzchni podzespołów elektrycznych. Prowadziło to do problemów, takich jak zmniejszona wydajność izolacji systemu, słabe odprowadzanie ciepła, zmniejszona wydajność ładowania i skrócona żywotność sprzętu. Natomiast metoda pełnego chłodzenia cieczą zapewnia pełne pokrycie, poprawia izolację i bezpieczeństwo oraz umożliwia akumulatorowi osiągnięcie wyższego poziomu pyłoszczelności i wodoodporności, zgodnego z międzynarodową normą IP65, przy wyższej niezawodności. Co więcej, po rezygnacji z konstrukcji z wieloma wentylatorami chłodzonymi powietrzem, hałas pracy w pełni chłodzonego cieczą układu ładowania został znacząco zredukowany – z 70 decybeli przy chłodzonym powietrzem układzie ładowania do około 30 decybeli, czyli poziomu bliskiego szeptowi, co pozwoliło uniknąć konieczności szybkiego ładowania w obszarach mieszkalnych w przeszłości. W przeszłości zdarzały się jednak przypadki skarg na głośne hałasy w nocy.
Niższe koszty operacyjne i krótsze cykle odzyskiwania kosztów to kolejne zalety w pełni chłodzonych cieczą stosów ładowania z doładowaniem. Zeng Xin powiedział, że tradycyjne chłodzone powietrzem stosy ładowania zazwyczaj mają żywotność nie dłuższą niż 5 lat, ale obecne okresy dzierżawy dla stacji ładowania wynoszą przeważnie od 8 do 10 lat, co oznacza, że co najmniej reinwestycje są wymagane w trakcie cyklu eksploatacji stacji. Wymień główne urządzenie ładujące. Żywotność w pełni chłodzonych cieczą stosów ładowania wynosi zazwyczaj ponad 10 lat. Na przykład projektowana żywotność w pełni chłodzonych cieczą stosów ładowania Huawei z doładowaniem wynosi ponad 15 lat, co może obejmować cały cykl życia stacji. Co więcej, w porównaniu ze stosami ładowania wykorzystującymi moduły chłodzone powietrzem, które wymagają częstego otwierania szaf w celu usunięcia kurzu i konserwacji, w pełni chłodzone cieczą stosy ładowania wymagają płukania tylko po nagromadzeniu się kurzu w zewnętrznym radiatorze, co upraszcza konserwację.
Podsumowując, całkowity koszt cyklu życia sprężarki w pełni chłodzonej cieczą jest niższy niż w przypadku tradycyjnych urządzeń doładowujących chłodzonych powietrzem. Wraz z rozwojem i upowszechnieniem stosowania w pełni chłodzonych cieczą sprężarek, ich kompleksowe korzyści ekonomiczne będą stawać się coraz bardziej oczywiste.
03
Rynek ma dobre perspektywy, a konkurencja rośnie
W rzeczywistości, wraz z ciągłym wzrostem penetracji rynku pojazdów o nowych źródłach energii i szybkim rozwojem infrastruktury wspomagającej, takiej jak stacje ładowania, stacje ładowania z chłodzeniem cieczowym stały się przedmiotem zainteresowania w branży. Wiele firm produkujących pojazdy o nowych źródłach energii, stacje ładowania, firmy technologiczne itp. rozpoczęło badania i rozwój technologiczny oraz projektowanie stacji ładowania z chłodzeniem cieczowym.
Tesla jest pierwszą firmą motoryzacyjną w branży, która wdraża partiami chłodzone cieczą stacje doładowania. Jej stacje doładowania V3 wykorzystują w pełni chłodzoną cieczą konstrukcję, chłodzone cieczą moduły ładowania i chłodzone cieczą pistolety ładowania. Maksymalna moc ładowania pojedynczego pistoletu wynosi 250 kW. Podobno Tesla stopniowo wdraża nowe w pełni chłodzone cieczą stacje doładowania V4 na całym świecie od zeszłego roku. Pierwsza w Azji stacja doładowania V4 została uruchomiona w Hongkongu w Chinach w październiku ubiegłego roku i wkrótce wejdzie na rynek kontynentalny. Podobno teoretyczna maksymalna moc ładowania tej stacji doładowania wynosi 615 kW, co odpowiada wydajności w pełni chłodzonych cieczą stacji doładowania Huawei i NIO. Wygląda na to, że konkurencja rynkowa o w pełni chłodzone cieczą stacje doładowania rozpoczęła się po cichu.
„Ogólnie rzecz biorąc, w pełni chłodzone cieczą sprężarki oferują wysoką moc ładowania, a ich wydajność jest znacznie zwiększona, co może skutecznie złagodzić obawy użytkowników związane z ładowaniem”. W wywiadzie dla reportera China Automotive News powiedział jednak, że obecnie w pełni chłodzone cieczą sprężarki mają ograniczoną skalę zastosowań, co przekłada się na wyższe koszty. Ponadto, ponieważ ładowanie dużą mocą wymaga optymalizacji zarządzania bezpieczeństwem akumulatora i zwiększenia napięcia w pojeździe, koszty wzrosną również o 15% do 20%. Ogólnie rzecz biorąc, rozwój technologii ładowania dużą mocą wymaga kompleksowego uwzględnienia takich czynników, jak zarządzanie bezpieczeństwem pojazdu, niezależna kontrola urządzeń wysokiego napięcia oraz koszty. Jest to proces stopniowy.
„Wyższy koszt chłodzonych cieczą akumulatorów z turbodoładowaniem stanowi jedną z praktycznych przeszkód utrudniających ich promocję na szeroką skalę”. Hu Fenglin powiedział, że obecny koszt każdego akumulatora Huawei z turbodoładowaniem wynosi około 600 000 juanów. Na obecnym etapie małe i średnie przedsiębiorstwa zajmujące się ładowaniem akumulatorów mają trudności z konkurowaniem. Jednak w długoterminowych perspektywach rozwoju, wraz z rozszerzeniem zastosowań i obniżeniem kosztów, liczne zalety w pełni chłodzonych cieczą akumulatorów z turbodoładowaniem będą stopniowo zyskiwać na znaczeniu. Wysokie zapotrzebowanie użytkowników i rynku na bezpieczne, szybkie i szybkie ładowanie stworzy szersze możliwości rozwoju w pełni chłodzonych cieczą akumulatorów z turbodoładowaniem.
Z najnowszego raportu badawczego opublikowanego przez CICC wynika, że nadmierne ładowanie układów chłodzenia cieczą napędza modernizację łańcucha przemysłowego, a wartość krajowego rynku ma osiągnąć prawie 9 miliardów juanów w 2026 roku. Początkowo, ze względu na firmy samochodowe, energetyczne itp., przewiduje się, że liczba krajowych stacji doładowań z chłodzeniem cieczą osiągnie 45 000 w 2026 roku.
Zeng Xin zwrócił również uwagę, że w 2021 roku na rynku krajowym będzie dostępnych mniej niż 10 modeli z funkcją przeładowania; w 2023 roku będzie ich ponad 140, a w przyszłości będzie ich jeszcze więcej. Jest to nie tylko realistyczne odzwierciedlenie przyspieszonego tempa pracy i życia ludzi, którzy potrzebują energii do uzupełniania zapasów w pojazdach zasilanych nowymi źródłami energii, ale także odzwierciedla trend rozwojowy popytu rynkowego. Z tego powodu perspektywy rozwoju w pełni chłodzonych cieczą stacji ładowania z funkcją przeładowania są tak obiecujące.
Czas publikacji: 15 marca 2024 r.