01.ما هو "الشحن الفائق بالتبريد السائل"؟
مبدأ العمل:
الشحن الفائق بالتبريد السائل هو إنشاء قناة خاصة لتوزيع السوائل بين الكابل ومسدس الشحن. يُضاف سائل تبريد سائل إلى القناة لتبديد الحرارة، ثم يُدار عبر مضخة طاقة لإخراج الحرارة المتولدة أثناء عملية الشحن.
يعتمد نظام الطاقة على التبريد السائل لتبديد الحرارة، دون تبادل الهواء مع البيئة الخارجية، مما يجعله متوافقًا مع معيار IP65. وفي الوقت نفسه، يستخدم النظام مروحة هواء كبيرة الحجم لتبديد الحرارة بضوضاء منخفضة وصديقة للبيئة.
02.ما هي مزايا التبريد السائل والشحن الفائق؟
مزايا التبريد السائل والشحن الفائق:
١. تيار أكبر وسرعة شحن أسرع. تيار الخرجكومة الشحنيقتصر على سلك مسدس الشحن. يوصل الكابل النحاسي الموجود داخل سلك مسدس الشحن الكهرباء، وتتناسب الحرارة المتولدة من الكابل مع مربع التيار. كلما زاد تيار الشحن، زادت الحرارة المتولدة من الكابل. يجب تقليله. لتجنب ارتفاع درجة الحرارة، يجب زيادة مساحة المقطع العرضي للسلك، وبالطبع سيكون سلك المسدس أثقل. يستخدم مسدس الشحن القياسي الوطني الحالي 250A عادةً كابلًا بمساحة 80 مم2. مسدس الشحن ثقيل جدًا ككل وليس من السهل ثنيه. إذا كنت ترغب في تحقيق شحن بتيار أكبر، يمكنك أيضًا استخدام الشحن بمسدسين، ولكن هذا مجرد إجراء مؤقت في حالات محددة. لا يمكن أن يكون الحل النهائي للشحن عالي التيار إلا الشحن باستخدام مسدس شحن مبرد بالسائل.
توجد كابلات وأنابيب مياه داخل مسدس الشحن المبرد بالسائل. كابل 500 أمبير المبرد بالسائلمسدس شحنعادةً ما تكون مساحة مدفع الشحن المبرد بالسائل 35 مم² فقط، ويتم امتصاص الحرارة عن طريق تدفق سائل التبريد في أنبوب الماء. ونظرًا لسمك الكابل، فإن مدفع الشحن المبرد بالسائل أخف وزنًا بنسبة 30% إلى 40% من مدفع الشحن التقليدي. كما يجب تزويد مدفع الشحن المبرد بالسائل بوحدة تبريد تتكون من خزان ماء، ومضخة ماء، ومبرد، ومروحة. تدفع مضخة الماء سائل التبريد للدوران في خط المدفع، ناقلةً الحرارة إلى المبرد، ثم تطردها المروحة بعيدًا، مما يحقق سعة حمل أكبر من مدفعات الشحن التقليدية المبردة طبيعيًا.
2. سلك البندقية أخف وزنًا ومعدات الشحن خفيفة الوزن.
٣. حرارة أقل، تبديد سريع للحرارة، وأمان عالي. تُبرَّد أجسام الأكوام في أكوام الشحن التقليدية وأكوام الشحن المبردة شبه السائلة بالهواء لتبديد الحرارة. يدخل الهواء إلى جسم الأكوام من جانب، ويدفع حرارة المكونات الكهربائية ووحدات المقوم بعيدًا، ثم يتبدد من جسم الأكوام من الجانب الآخر. يختلط الهواء بالغبار ورذاذ الملح وبخار الماء، ويمتزج على سطح الأجهزة الداخلية، مما يؤدي إلى ضعف عزل النظام، وضعف تبديد الحرارة، وانخفاض كفاءة الشحن، وتقصير عمر المعدات. في أكوام الشحن التقليدية أو أكوام الشحن المبردة شبه السائلة، يُعد تبديد الحرارة والحماية مفهومين متناقضين. إذا كانت الحماية جيدة، فسيكون من الصعب تصميم تبديد الحرارة، وإذا كان تبديد الحرارة جيدًا، فسيكون من الصعب التعامل مع الحماية.
يستخدم كومة الشحن المبردة بالكامل بالسائل وحدة شحن مبردة بالسائل. لا توجد قنوات هواء في الجهتين الأمامية والخلفية للوحدة المبردة بالسائل. تعتمد الوحدة على سائل التبريد الدائر داخل صفيحة التبريد السائل لتبادل الحرارة مع العالم الخارجي. لذلك، يُمكن إغلاق جزء الطاقة في كومة الشحن بالكامل لتقليل تبديد الحرارة. المبرد خارجي، ويتم نقل الحرارة إليه عبر سائل التبريد الداخلي، بينما يطرد الهواء الخارجي الحرارة عن سطح المبرد. لا تلامس وحدة الشحن المبردة بالسائل والملحقات الكهربائية داخل كومة الشحن البيئة الخارجية، مما يضمن حماية IP65 وموثوقية أعلى.
٤. ضوضاء شحن منخفضة ومستوى حماية أعلى. تحتوي أكوام الشحن التقليدية وأكوام الشحن شبه المبردة بالسائل على وحدات شحن مدمجة مبردة بالهواء. صُممت الوحدات المبردة بالهواء مع مراوح صغيرة متعددة عالية السرعة، ويصل ضوضاء التشغيل إلى أكثر من ٦٥ ديسيبل. كما توجد مراوح تبريد على هيكل كومة الشحن. حاليًا، عند تشغيل أكوام الشحن التي تستخدم وحدات مبردة بالهواء بكامل طاقتها، يتجاوز مستوى الضوضاء ٧٠ ديسيبل. تأثيرها ضئيل خلال النهار ولكنها مزعجة للغاية في الليل. لذلك، تُعد الضوضاء العالية في محطات الشحن أكثر المشكلات التي يشكو منها المشغلون. في حال تقديم شكوى، يتعين عليهم حل المشكلة. ومع ذلك، فإن تكاليف الحل مرتفعة وتأثيره محدود للغاية. في النهاية، يتعين عليهم تقليل الطاقة لتقليل الضوضاء.
يعتمد كومة الشحن المبردة بالكامل بالسائل على بنية تبديد حرارة ثنائية الدورة. تعتمد وحدة التبريد السائل الداخلية على مضخة مياه لتشغيل دورة سائل التبريد لتبديد الحرارة، وتنقل الحرارة الناتجة عن الوحدة إلى مشعاع الزعانف. يتم تحقيق تبديد الحرارة الخارجي بواسطة مراوح أو مكيفات هواء منخفضة السرعة وعالية الحجم. تُبدّد الحرارة من الجهاز، ويكون ضوضاء المروحة منخفضة السرعة وحجم الهواء الكبير أقل بكثير من ضوضاء المروحة الصغيرة عالية السرعة. يمكن أيضًا أن تعتمد الأكوام المبردة بالكامل بالسائل والمُشحونة تصميم تبديد حرارة منفصل. وعلى غرار مكيف الهواء المنفصل، تُوضع وحدة تبديد الحرارة بعيدًا عن الزحام، ويمكنها حتى إجراء تبادل حراري مع المسابح والنوافير لتحقيق تبديد حرارة أفضل وتكاليف أقل.
5. تكلفة إجمالية منخفضة للملكية
يجب مراعاة تكلفة معدات الشحن في محطات الشحن من تكلفة دورة الحياة الكاملة (TCO) لأكوام الشحن. لا يتجاوز عمر أكوام الشحن التقليدية التي تستخدم وحدات شحن مبردة بالهواء 5 سنوات بشكل عام، ولكن فترة الإيجار الحالية لعمليات محطة الشحن تتراوح بين 8 و10 سنوات، مما يعني أن معدات الشحن تحتاج إلى استبدال مرة واحدة على الأقل خلال دورة تشغيل المحطة. من ناحية أخرى، يبلغ عمر خدمة أكوام الشحن المبردة بالكامل بالسائل 10 سنوات على الأقل، والتي يمكن أن تغطي دورة حياة المحطة بأكملها. في الوقت نفسه، بالمقارنة مع أكوام الشحن التي تستخدم وحدات مبردة بالهواء والتي تتطلب فتح الخزانة بشكل متكرر وإزالة الغبار والصيانة وغيرها من العمليات، فإن أكوام الشحن المبردة بالكامل بالسائل تحتاج فقط إلى الشطف بعد تراكم الغبار في المبرد الخارجي، مما يجعل الصيانة بسيطة.
إن التكلفة الإجمالية للملكية لنظام الشحن المبرد بالسائل بالكامل أقل من التكلفة الإجمالية لنظام الشحن التقليدي الذي يستخدم وحدات شحن مبردة بالهواء، ومع التطبيق الشامل الواسع النطاق للأنظمة المبردة بالسائل بالكامل، فإن ميزة فعالية التكلفة ستصبح أكثر وضوحًا.
03. حالة سوق التبريد السائل الفائق
وفقًا لأحدث بيانات تحالف الشحن الصيني، زاد عدد محطات الشحن العامة بمقدار 31,000 في فبراير 2023 مقارنةً بشهر يناير 2023، بزيادة سنوية قدرها 54.1% في فبراير. وحتى فبراير 2023، أبلغت الوحدات الأعضاء في التحالف عن إجمالي 1.869 مليون محطة شحن عامة، منها 796,000أكوام شحن التيار المستمرو 1.072 مليونأكوام شحن التيار المتردد.
في الواقع، مع تزايد انتشار مركبات الطاقة الجديدة والتطور السريع للمرافق الداعمة، مثل أكوام الشحن، أصبحت تقنية الشحن الفائق المبرد بالسائل محور المنافسة في هذه الصناعة. كما بدأت العديد من شركات مركبات الطاقة الجديدة وشركات الأكوام في إجراء أبحاث وتطوير تكنولوجية وتصميم أنظمة الشحن الزائد.
تسلا هي أول شركة سيارات في هذا المجال تُوزّع أكوام الشحن الفائق المبردة بالسائل على دفعات. وقد نشرت الشركة حاليًا أكثر من 1500 محطة شحن فائق في الصين، بإجمالي 10,000 كومة. يعتمد شاحن تسلا V3 الفائق تصميمًا مُبرّدًا بالكامل بالسائل، ووحدة شحن مُبرّدة بالسائل، ومدفع شحن مُبرّد بالسائل. يُمكن لمدفع واحد شحن ما يصل إلى 250 كيلوواط/600 أمبير، مما يُتيح زيادة مدى القيادة بمقدار 250 كيلومترًا في 15 دقيقة. سيتم توزيع طراز V4 على دفعات قريبًا. كما تزيد كومة الشحن من قوة الشحن إلى 350 كيلوواط لكل مدفع.
بعد ذلك، أطلقت بورش تايكان بنية كهربائية عالية الجهد 800 فولت لأول مرة في العالم وتدعم الشحن السريع عالي الطاقة بقدرة 350 كيلو وات؛ ويبلغ تيار Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 العالمي المحدود تيارًا يصل إلى 600 أمبير، وجهدًا يصل إلى 800 فولت، وقوة شحن قصوى تبلغ 480 كيلو وات؛ ويبلغ تيار GAC AION V تيارًا يصل إلى 1000 فولت، وتيارًا يصل إلى 600 أمبير، وقوة شحن قصوى تبلغ 480 كيلو وات؛ وXiaopeng G9، وهي سيارة يتم إنتاجها بكميات كبيرة مع منصة جهد كربيد السيليكون 800 فولت، ومناسبة للشحن فائق السرعة بقدرة 480 كيلو وات؛
04. ما هو الاتجاه المستقبلي للشحن الفائق بالتبريد السائل؟
لا يزال مجال الشحن الزائد بالتبريد السائل في مراحله الأولى، مع إمكانات هائلة وآفاق تطوير واسعة. يُعد التبريد السائل حلاً ممتازًا للشحن عالي الطاقة. لا توجد أي مشاكل تقنية في تصميم وإنتاج مصادر طاقة كومة الشحن عالية الطاقة محليًا ودوليًا. من الضروري حل مشكلة توصيل الكابلات بين مصدر طاقة كومة الشحن عالية الطاقة ومسدس الشحن.
ومع ذلك، لا يزال معدل انتشار أكوام الشحن الفائق المبردة بالسائل عالية الطاقة في بلدي منخفضًا. ويرجع ذلك إلى أن مدافع الشحن المبردة بالسائل تمثل تكلفة عالية نسبيًا، وستدخل أكوام الشحن السريع سوقًا بقيمة مئات المليارات في عام 2025. ووفقًا للمعلومات العامة، يبلغ متوسط سعر أكوام الشحن حوالي 0.4 يوان/واط. وتشير التقديرات إلى أن سعر كومة الشحن السريع 240 كيلوواط حوالي 96000 يوان. ووفقًا لسعر كابل مدفع الشحن المبرد بالسائل في المؤتمر الصحفي لشركة CHINAEVSE، والذي يبلغ 20000 يوان/مجموعة، فإن تكلفة مدفع الشحن المبرد بالسائل تقدر. ويمثل حوالي 21٪ من تكلفة أكوام الشحن، ويصبح أغلى مكون بعد وحدات الشحن. ومن المتوقع أنه مع زيادة عدد نماذج الشحن السريع الجديدة للطاقة، فإن مساحة السوق للطاقة العاليةأكوام الشحن السريعفي بلدي سيصل حجم الاستثمار الأجنبي المباشر إلى حوالي 133.4 مليار يوان في عام 2025.
في المستقبل، ستواصل تقنية الشحن الفائق بالتبريد السائل تسريع انتشارها.
لا يزال تطوير وتصميم تقنية الشحن الزائد عالي الطاقة بالتبريد السائل أمرًا شاقًا. وهذا يتطلب تعاون شركات السيارات والبطاريات وشركات الركائز وغيرها من الجهات. بهذه الطريقة فقط، يُمكننا دعم تطوير صناعة السيارات الكهربائية في الصين بشكل أفضل، وتعزيز الشحن المنظم وتقنية V2G، والمساهمة في ترشيد الطاقة وخفض الانبعاثات، والتنمية الخضراء منخفضة الكربون، وتسريع تحقيق الهدف الاستراتيجي "الكربون المزدوج".
وقت النشر: 4 مارس 2024