ما هو الشحن الفائق للتبريد السائل؟

01. ما هو "التبريد السائل فائق الشحن"؟

مبدأ العمل:

الشحن الفائق المبرد بالسوائل

تعتمد تقنية الشحن الفائق المبرد بالسوائل على إنشاء قناة خاصة لتدوير سائل التبريد بين الكابل وجهاز الشحن. يُضاف سائل التبريد إلى القناة لتبديد الحرارة، ويتم تدويره عبر مضخة طاقة لإخراج الحرارة المتولدة أثناء عملية الشحن.

يستخدم الجزء المسؤول عن الطاقة في النظام تبريدًا سائلًا لتبديد الحرارة، ولا يوجد تبادل للهواء مع البيئة الخارجية، مما يتيح تصميمًا بمعيار IP65. في الوقت نفسه، يستخدم النظام مروحة ذات حجم هواء كبير لتبديد الحرارة مع مستوى ضوضاء منخفض وكفاءة عالية في استهلاك الطاقة.

02. ما هي مزايا الشحن الفائق باستخدام التبريد السائل؟

مزايا التبريد السائل للشحن الفائق:

1. تيار أعلى وسرعة شحن فائقة. تيار الخرج لـكومة شحنيُحدَّد أداء الشحن بسلك مسدس الشحن. ينقل الكابل النحاسي الموجود داخله الكهرباء، وتتناسب الحرارة المتولدة فيه طرديًا مع مربع شدة التيار. فكلما زاد تيار الشحن، زادت الحرارة المتولدة، لذا يجب تقليلها. ولتجنب ارتفاع درجة الحرارة، يجب زيادة مساحة المقطع العرضي للسلك، مما يزيد من وزن مسدس الشحن. يستخدم مسدس الشحن القياسي الوطني الحالي (250 أمبير) عادةً كابلًا بمساحة 80 مم². يتميز مسدس الشحن بوزنه الثقيل وصعوبة ثنيه. لتحقيق شحن بتيار أعلى، يمكن استخدام مسدسين للشحن، لكن هذا حل مؤقت في حالات محددة. أما الحل الأمثل للشحن بتيار عالٍ فهو استخدام مسدس شحن مُبرَّد بالسوائل.

يوجد كابلات وأنابيب مياه داخل مسدس الشحن المبرد بالسوائل. كابل مسدس الشحن المبرد بالسوائل بقوة 500 أمبيربندقية الشحنيبلغ حجم سلك التبريد عادةً 35 مم² فقط، ويتم تبديد الحرارة بواسطة سائل التبريد في أنبوب الماء. وبفضل رقة السلك، يكون مسدس التعبئة المبرد بالسوائل أخف وزنًا بنسبة 30% إلى 40% من مسدس التعبئة التقليدي. كما يحتاج مسدس التعبئة المبرد بالسوائل إلى وحدة تبريد تتكون من خزان ماء ومضخة ماء ومبرد ومروحة. تقوم مضخة الماء بدفع سائل التبريد ليدور في أنبوب المسدس، ناقلًا الحرارة إلى المبرد، ثم تقوم المروحة بتصريفها، مما يحقق سعة أكبر من مسدسات التعبئة التقليدية المبردة طبيعيًا.

2. سلك المسدس أخف وزناً ومعدات الشحن خفيفة الوزن.

بندقية الشحن

3. حرارة أقل، تبديد سريع للحرارة، وأمان عالٍ. تُبرّد أجسام ركائز الشحن التقليدية وركائز الشحن شبه المبردة بالسوائل بالهواء لتبديد الحرارة. يدخل الهواء إلى جسم الركيزة من جانب، فيدفع حرارة المكونات الكهربائية ووحدات التقويم، ثم يخرج من جسم الركيزة من الجانب الآخر. يختلط الهواء بالغبار ورذاذ الملح وبخار الماء، ويتراكم على سطح الأجهزة الداخلية، مما يؤدي إلى ضعف عزل النظام، وضعف تبديد الحرارة، وانخفاض كفاءة الشحن، وتقليل عمر المعدات. بالنسبة لركائز الشحن التقليدية أو ركائز الشحن شبه المبردة بالسوائل، يُعدّ تبديد الحرارة والحماية مفهومين متناقضين. فإذا كانت الحماية جيدة، يصعب تصميم نظام تبديد الحرارة، وإذا كان تبديد الحرارة جيدًا، يصعب التعامل مع الحماية.

الشحن الفائق المبرد بالسوائل

تستخدم منصة الشحن المبردة بالكامل بالسوائل وحدة شحن مبردة بالسوائل. لا توجد قنوات تهوية في مقدمة أو خلف وحدة التبريد. تعتمد الوحدة على سائل التبريد المتدفق داخل اللوحة المبردة لتبادل الحرارة مع البيئة الخارجية. لذلك، يمكن تغليف الجزء الكهربائي من منصة الشحن بالكامل لتقليل فقدان الحرارة. المبرد خارجي، وتنتقل الحرارة إليه عبر سائل التبريد الداخلي، بينما يعمل الهواء الخارجي على تبديد الحرارة من سطحه. لا تتلامس وحدة الشحن المبردة بالسوائل والملحقات الكهربائية داخل منصة الشحن مع البيئة الخارجية، مما يحقق مستوى حماية IP65 وموثوقية أعلى.

٤. انخفاض ضوضاء الشحن ومستوى حماية أعلى. تحتوي منصات الشحن التقليدية ومنصات الشحن شبه المبردة بالسوائل على وحدات شحن مدمجة مبردة بالهواء. تتكون هذه الوحدات من عدة مراوح صغيرة عالية السرعة، ويصل مستوى الضوضاء أثناء التشغيل إلى أكثر من ٦٥ ديسيبل. كما توجد مراوح تبريد على جسم منصة الشحن. حاليًا، عند تشغيل منصات الشحن التي تستخدم وحدات مبردة بالهواء بكامل طاقتها، تتجاوز الضوضاء ٧٠ ديسيبل. يكون تأثيرها ضئيلاً خلال النهار، لكنها مزعجة للغاية في الليل. لذلك، تُعد الضوضاء العالية في محطات الشحن أكثر المشاكل التي يشكو منها المشغلون. عند تقديم شكوى، يتعين عليهم إصلاح المشكلة. ومع ذلك، فإن تكاليف الإصلاح مرتفعة وتأثيرها محدود للغاية. في النهاية، يضطرون إلى خفض الطاقة لتقليل الضوضاء.

تعتمد منصة الشحن المبردة بالكامل بالسوائل على بنية تبديد حرارة ثنائية الدورة. تعتمد وحدة التبريد السائل الداخلية على مضخة مياه لتدوير سائل التبريد وتبديد الحرارة، حيث تنقل الحرارة المتولدة من الوحدة إلى مشتت حراري ذي زعانف. أما تبديد الحرارة الخارجي فيتم بواسطة مراوح منخفضة السرعة وعالية التدفق أو مكيفات هواء. يتم تبديد الحرارة من الجهاز، ويكون ضجيج المروحة منخفضة السرعة وعالية التدفق أقل بكثير من ضجيج المروحة الصغيرة عالية السرعة. كما يمكن لمنصة الشحن الفائقة المبردة بالكامل بالسوائل اعتماد تصميم تبديد حرارة منفصل. على غرار مكيف الهواء المنفصل، توضع وحدة تبديد الحرارة بعيدًا عن منطقة التجمع، ويمكنها حتى تبادل الحرارة مع أحواض السباحة والنوافير لتحقيق تبديد حرارة أفضل وتكاليف أقل وضجيج أقل.

5. انخفاض التكلفة الإجمالية للملكية

يجب احتساب تكلفة معدات الشحن في محطات الشحن ضمن التكلفة الإجمالية لدورة حياة محطة الشحن. عادةً لا يتجاوز عمر محطات الشحن التقليدية التي تستخدم وحدات تبريد هوائية خمس سنوات، بينما تتراوح مدة عقود إيجار محطات الشحن الحالية بين ثماني وعشر سنوات، مما يعني ضرورة استبدال معدات الشحن مرة واحدة على الأقل خلال دورة تشغيل المحطة. في المقابل، يصل عمر محطات الشحن المبردة بالسوائل بالكامل إلى عشر سنوات على الأقل، ما يغطي دورة حياة المحطة بأكملها. كما أن محطات الشحن المبردة بالسوائل بالكامل، مقارنةً بمحطات الشحن التي تستخدم وحدات تبريد هوائية والتي تتطلب فتحًا متكررًا للخزانة وإزالة الغبار والصيانة وغيرها من العمليات، لا تحتاج إلا إلى تنظيفها بعد تراكم الغبار في المبرد الخارجي، مما يجعل صيانتها بسيطة.

إن التكلفة الإجمالية للملكية لنظام الشحن المبرد بالسوائل بالكامل أقل من تكلفة نظام الشحن التقليدي الذي يستخدم وحدات الشحن المبردة بالهواء، ومع الانتشار الواسع لتطبيق أنظمة التبريد بالسوائل بالكامل، ستصبح ميزة فعاليتها من حيث التكلفة أكثر وضوحًا.

3. وضع سوق الشحن الفائق للتبريد السائل

بحسب أحدث بيانات تحالف الشحن الصيني، زاد عدد نقاط الشحن العامة بمقدار 31 ألف نقطة في فبراير 2023 مقارنةً بيناير 2023، أي بزيادة سنوية قدرها 54.1% في فبراير. وحتى فبراير 2023، أفادت الوحدات الأعضاء في التحالف بوجود 1.869 مليون نقطة شحن عامة، منها 796 ألف نقطة شحن.أعمدة شحن التيار المستمرو1.072 مليونأعمدة شحن التيار المتردد.

في الواقع، مع استمرار ارتفاع معدل انتشار مركبات الطاقة الجديدة وتطور المرافق الداعمة لها، مثل محطات الشحن، بوتيرة متسارعة، أصبحت تقنية الشحن الفائق المبرد بالسوائل محور المنافسة في هذا القطاع. وقد بدأت العديد من شركات مركبات الطاقة الجديدة وشركات محطات الشحن بإجراء أبحاث وتطوير في مجال تقنية الشحن الفائق وتصميمها.

أعمدة شحن التيار المستمر

تُعدّ تسلا أول شركة سيارات في العالم تُطلق محطات شحن فائقة التبريد بالسوائل على دفعات. وقد نشرت الشركة حاليًا أكثر من 1500 محطة شحن فائقة في الصين، تضمّ 10000 وحدة شحن. يتميّز شاحن تسلا V3 بتصميم تبريد سائل كامل، ووحدة شحن مبرّدة بالسوائل، ومدفع شحن مبرّد بالسوائل. يستطيع المدفع الواحد شحن السيارة بقدرة تصل إلى 250 كيلوواط/600 أمبير، ما يُتيح زيادة مدى القيادة بمقدار 250 كيلومترًا في 15 دقيقة. ويوشك طراز V4 على الإطلاق على الإطلاق، حيث تُعزّز هذه المحطات قدرة الشحن إلى 350 كيلوواط لكل مدفع.

وفي وقت لاحق، أطلقت بورش تايكان لأول مرة في العالم بنية كهربائية عالية الجهد 800 فولت وتدعم الشحن السريع عالي الطاقة بقدرة 350 كيلو وات؛ تتميز سيارة Great Wall Salon Mecha Dragon 2022 ذات الإصدار العالمي المحدود بتيار يصل إلى 600 أمبير، وجهد يصل إلى 800 فولت، وقدرة شحن قصوى تبلغ 480 كيلو وات؛ وسيارة GAC AION V، بجهد أقصى يصل إلى 1000 فولت، وتيار يصل إلى 600 أمبير، وقدرة شحن قصوى تبلغ 480 كيلو وات؛ وسيارة Xiaopeng G9، وهي سيارة يتم إنتاجها بكميات كبيرة مزودة بمنصة جهد من كربيد السيليكون 800 فولت، وهي مناسبة للشحن فائق السرعة بقدرة 480 كيلو وات؛

04. ما هو الاتجاه المستقبلي لشحن التبريد السائل الفائق؟

لا يزال مجال الشحن بالتبريد السائل في مراحله الأولى، ولكنه يحمل إمكانات هائلة وآفاقًا واسعة للتطوير. يُعد التبريد السائل حلاً ممتازًا للشحن عالي الطاقة. لا توجد مشاكل تقنية في تصميم وإنتاج وحدات تزويد الطاقة لشحن البطاريات عالية الطاقة محليًا وعالميًا. يبقى فقط إيجاد حل لمشكلة توصيل الكابلات بين وحدة تزويد الطاقة لشحن البطاريات عالية الطاقة وجهاز الشحن.

مع ذلك، لا يزال معدل انتشار بطاريات الشحن السريع المبردة بالسوائل عالية الطاقة في بلدي منخفضًا. ويعود ذلك إلى التكلفة المرتفعة نسبيًا لمدافع الشحن المبردة بالسوائل، في حين يُتوقع أن يصل حجم سوق بطاريات الشحن السريع إلى مئات المليارات بحلول عام 2025. ووفقًا للمعلومات المتاحة، يبلغ متوسط ​​سعر بطاريات الشحن حوالي 0.4 يوان/واط. ويُقدر سعر بطارية شحن سريع بقدرة 240 كيلوواط بحوالي 96,000 يوان. وبناءً على سعر كابل مدفع الشحن المبرد بالسوائل في المؤتمر الصحفي لشركة CHINAEVSE، والذي يبلغ 20,000 يوان/طقم، تُقدر تكلفة مدفع الشحن المبرد بالسوائل بنحو 21% من تكلفة بطاريات الشحن، ليصبح بذلك أغلى مكون بعد وحدات الشحن. ومن المتوقع أنه مع ازدياد عدد طرازات الشحن السريع الجديدة، سيتسع نطاق سوق بطاريات الشحن عالية الطاقة.أكوام شحن سريعةسيبلغ حجم الاقتصاد في بلدي حوالي 133.4 مليار يوان في عام 2025.

في المستقبل، ستستمر تقنية التبريد السائل للشحن الفائق في تسريع انتشارها.

لا يزال تطوير وتصميم تقنية الشحن الفائق عالي الطاقة المبرد بالسوائل بحاجة إلى مزيد من التطوير. ويتطلب ذلك تعاون شركات السيارات، وشركات البطاريات، وشركات الطاقة الشمسية، وغيرها من الجهات. وبهذه الطريقة فقط يمكننا دعم تطوير صناعة السيارات الكهربائية في الصين بشكل أفضل، وتعزيز الشحن المنظم وتقنية V2G، والمساهمة في ترشيد استهلاك الطاقة وخفض الانبعاثات، والتنمية المستدامة منخفضة الكربون، وتسريع تحقيق الهدف الاستراتيجي "الحد من الكربون المزدوج".


تاريخ النشر: 4 مارس 2024