טעינת יתר של קירור נוזלי, פורקן חדש לטכנולוגיית טעינה

"קילומטר אחד לשנייה וטווח נסיעה של 200 קילומטרים לאחר 5 דקות טעינה." ב-27 בפברואר, בכנס השותפים לאנרגיה דיגיטלית של Huawei סין 2024, Huawei Digital Energy Technology Co., Ltd. (להלן "Huawei Digital Energy") פרסמה מוצר טעינת-על מקורר נוזל מלא. תוכנית קידום תחנות טעינה טוענת "להפוך את חוויית טעינת התדלוק למציאות". על פי התוכנית, Huawei Digital Energy תבנה יותר מ-100,000 ערימות טעינה-על מקוררות נוזל מלאות של Huawei ביותר מ-340 ערים וכבישים ראשיים ברחבי המדינה בשנת 2024 כדי ליצור "רשת אחת לערים", "רשת אחת למהירויות גבוהות" ו"רשת חשמל אחת". רשת טעינה "ידידותית". למעשה, Huawei פרסמה מוצר טעינת-על מקורר נוזל מלא כבר באוקטובר בשנה שעברה, והשלימה עד כה את פריסת מספר אתרי הדגמה.

במקרה, NIO הודיעה רשמית בסוף השנה שעברה כי השיקה ערימת טעינה אולטרה-מהירה חדשה מקוררת נוזל מלאה בהספק 640 קילוואט. ערימת הטעינה האולטרה-מהירה מצוידת בתותח טעינה מקורר נוזל ששוקל רק 2.4 קילוגרמים ויושק רשמית כבר באפריל השנה. עד כה, אנשים רבים כינו את 2024 שנת הפיצוץ של מגדשי-על מקוררים נוזל מלאים. בנוגע לדבר החדש הזה, אני חושב שלכולם עדיין יש שאלות רבות: מהי בעצם טעינת יתר מקוררת נוזל? מהם היתרונות הייחודיים שלה? האם קירור נוזלי יהפוך לכיוון הפיתוח המרכזי של מגדשי-על בעתיד?

01

טעינה יעילה ומהירה יותר

"עד כה, אין הגדרה סטנדרטית אחידה למה שנקרא מגדש-על מקורר נוזל מלא", אמר ווי דונג, מהנדס במעבדה לטכנולוגיית המיקרואלקטרוניקה של אוניברסיטת שיאן לטכנולוגיה, לכתב מ-China Automotive News. במילים פשוטות, טעינת מגדש-על מקורר נוזל מלא היא טכנולוגיה המשתמשת במחזור נוזלים כדי להסיר במהירות את החום שנוצר במהלך תהליך הטעינה על ידי רכיבים מרכזיים כמו מודולי טעינה, כבלים וראשי אקדח טעינה. היא משתמשת במשאבת כוח ייעודית כדי להניע את זרימת נוזל הקירור, ובכך מפזרת חום ומאפשרת לציוד טעינה לשמור על פעולה יעילה. נוזל הקירור בערימות מגדשות-על מקוררות נוזל מלא אינו מים רגילים, אלא מכיל בעיקר אתילן גליקול, מים, תוספים וחומרים אחרים. באשר לפרופורציה, זהו הסוד הטכני של כל חברה. נוזל קירור יכול לא רק לשפר את היציבות ואפקט הקירור של הנוזל, אלא גם להפחית קורוזיה ונזק לציוד. עליכם לדעת ששיטת פיזור החום משפיעה מאוד על ביצועי ציוד הטעינה. על פי חישובים תיאורטיים, אובדן החום הנוכחי של ערימות טעינה מהירה DC ​​בעלות הספק גבוה הוא כ-5%. ללא פיזור חום טוב, זה לא רק יאיץ את הזדקנות הציוד, אלא גם יוביל לשיעור כשל גבוה של ציוד טעינה.

דווקא בעזרת התמיכה בטכנולוגיית פיזור חום של קירור נוזלים מלא, עוצמתן של ערימות טעינה-על מקוררות נוזלים מלאה גבוהה בהרבה מזו של ערימות טעינה מהירה קונבנציונליות. לדוגמה, לערימת טעינת-על מקוררת נוזלים של Huawei יש הספק מרבי של 600 קילוואט, מה שמאפשר למשתמשים ליהנות מחוויית טעינה מהירה במיוחד של "כוס קפה וטעינה מלאה". "למרות שהזרם וההספק של מגדשי-על מקוררי נוזל מלא שונים כיום, כולם חזקים יותר ממטענים מהירים ומגדשי-על קונבנציונליים". זנג שין, פרופסור באוניברסיטת המדע והטכנולוגיה בבייג'ינג, אמר לכתב מ-China Automotive News: "כיום, ההספק של ערימות טעינה מהירה רגילות הוא בדרך כלל בסביבות 120 קילוואט, וערימות טעינת-על קונבנציונליות הן בסביבות 300 קילוואט. ההספק של ערימות טעינת-על מקוררות נוזלים מלאות של Huawei ו-NIO יכול להגיע עד 600 קילוואט. בנוסף, לערימת טעינת-על מקוררת נוזלים מלאה של Huawei יש גם פונקציות זיהוי והתאמה חכמות. הוא יכול להתאים באופן אוטומטי את עוצמת המוצא והזרם בהתאם לדרישות הקצב של חבילות הסוללות של דגמים שונים, ולהשיג שיעור הצלחה של עד 99% בטעינה בודדת.

"ההתחממות של כלונסאות טעינת-על מקוררות נוזל מלאה הניעה גם את התפתחות שרשרת התעשייה כולה." לדברי הו פנגלין, חוקר במרכז טכנולוגיית חדשנות באנרגיה חדשה של מכון שנזן לטכנולוגיה מתקדמת, ניתן לחלק באופן גס את הרכיבים הנדרשים עבור כלונסאות טעינת-על מקוררות נוזל מלאה לרכיבי ציוד טעינת-יתר, רכיבים מבניים כלליים, חומרי טעינה מהירה במתח גבוה ורכיבים אחרים, כולל רכיבי חישה חכמים, שבבי סיליקון קרביד, משאבות כוח, נוזלי קירור, כמו גם מודולים מקוררי נוזל מלא, תותחי טעינה מקוררי נוזל מלאים וטעינה. לרובם דרישות ביצועים מחמירות יותר ועלויות גבוהות יותר מהרכיבים המשמשים בערונות טעינה קונבנציונליים.

02

ידידותי לשימוש, מחזור חיים ארוך יותר

בהשוואה לערימות טעינה רגילות ולערימות טעינה מהירה/על קונבנציונליות, ערימות טעינה-על מקוררות נוזל מלאות לא רק נטענות מהר יותר, אלא גם בעלות יתרונות רבים. "אקדח הטעינה של מגדש-העל מקורר נוזל מלא של Huawei קל מאוד, ואפילו בעלות רכב עם כוח מועט יכולות להשתמש בו בקלות, בניגוד לאקדחי טעינה קודמים שהיו מגושמים", אמר ג'ואו שיאנג, בעל רכב חשמלי בצ'ונגצ'ינג.

"יישום סדרה של טכנולוגיות חדשות, חומרים חדשים וקונספטים חדשים מעניק לערימות טעינת-על מקוררות נוזל מלאות יתרונות שערימות טעינה קונבנציונליות לא יכלו להשתוות אליהם בעבר." הו פנגלין אמר שעבור ערימות טעינת-על מקוררות נוזל מלאות, הזרם וההספק גדולים יותר פירושם טעינה מהירה יותר. בדרך כלל, חימום כבל הטעינה פרופורציונלי לריבוע הזרם. ככל שזרם הטעינה גדול יותר, כך חימום הכבל גדול יותר. כדי להפחית את כמות החום הנוצרת על ידי הכבל ולמנוע התחממות יתר, יש להגדיל את שטח החתך של החוט, מה שאומר שרובה הטעינה וכבל הטעינה כבדים יותר. מגדש-על מקורר נוזל מלא פותר את בעיית פיזור החום ומשתמש בכבלים בעלי שטחי חתך קטנים יותר כדי להבטיח העברת זרמים גדולים יותר. לכן, כבלי ערימות טעינת-על מקוררות נוזל מלאים דקים וקלים יותר מאלה של ערימות טעינת-על קונבנציונליות, וגם תותחי הטעינה קלים יותר. לדוגמה, תותח הטעינה של ערימות טעינת-על מקוררות נוזל מלאות של NIO שוקל רק 2.4 קילוגרמים, שהוא קל בהרבה מערימות טעינה קונבנציונליות. הערימה קלה בהרבה ומביאה חוויית משתמש טובה יותר, במיוחד עבור בעלות רכב, שהיא נוחה יותר לשימוש.

"היתרון של ערימות טעינת-על מקוררות נוזל מלאה הוא שהן בטוחות יותר." ווי דונג אמר שבעבר, רוב ערימות הטעינה השתמשו בקירור טבעי, קירור אוויר ושיטות אחרות, שדרשו חורי אוורור בחלקים הרלוונטיים של ערימת הטעינה, מה שהביא בהכרח לכך שאוויר מעורבב עם אבק, אפילו חלקיקי מתכת עדינים, תרסיס מלח ואדי מים נכנס לחלקיקי ערימת הטעינה ונספג על פני השטח של רכיבים חשמליים, מה שמוביל לבעיות כגון ביצועי בידוד מופחתים של המערכת, פיזור חום לקוי, יעילות טעינה מופחתת וקיצור חיי הציוד. לעומת זאת, שיטת קירור נוזל מלא יכולה להשיג כיסוי מלא, לשפר את הבידוד והבטיחות, ולאפשר לערימת הטעינה להגיע לרמה גבוהה יותר של ביצועים עמידים בפני אבק ועמידות למים סביב התקן החשמלי הבינלאומי IP65, עם אמינות גבוהה יותר. יתר על כן, לאחר נטישת התכנון המאוורר המרובה מקורר האוויר, רעש הפעולה של ערימת טעינת-על מקוררת נוזל מלאה הופחת משמעותית, מ-70 דציבלים בערימת הטעינה מקוררת האוויר לכ-30 דציבלים, קרוב ללחישה, מה שנמנע מהצורך בטעינה מהירה באזורי מגורים בעבר. הייתה סיטואציה מביכה של תלונות בגלל רעש חזק בלילה.

עלויות תפעול נמוכות יותר ומחזורי התאוששות קצרים יותר הם גם אחד היתרונות של ערימות טעינה מקוררות נוזל מלאות. זנג שין אמר כי ערימות טעינה מסורתיות מקוררות אוויר בעלות אורך חיים של לא יותר מ-5 שנים, אך תקופות החכירה הנוכחיות להפעלת תחנות טעינה הן לרוב 8 עד 10 שנים, מה שאומר שנדרשת לפחות השקעה חוזרת במהלך מחזור ההפעלה של התחנה. החלפת התקן הטעינה הראשי. אורך החיים של ערימות טעינה מקוררות נוזל מלאות הוא בדרך כלל יותר מ-10 שנים. לדוגמה, אורך החיים המתוכנן של ערימות טעינת-על מקוררות נוזל מלאות של Huawei הוא יותר מ-15 שנים, מה שיכול לכסות את כל מחזור החיים של התחנה. יתר על כן, בהשוואה לערימות טעינה המשתמשות במודולים מקוררי אוויר הדורשים פתיחה תכופה של ארונות להסרת אבק ותחזוקה, ערימות טעינה מקוררות נוזל מלאות צריכות להישטף רק לאחר הצטברות אבק ברדיאטור החיצוני, מה שהופך את התחזוקה לפשוטה.

בסך הכל, עלות מחזור החיים המלאה של מגדש-על מקורר נוזל מלא נמוכה מזו של ציוד טעינה מסורתי מקורר אוויר. עם היישום והקידום של מגדשי-על מקוררים נוזל מלאים, יתרונותיו החסכוניים הקיימים יהפכו לברורים יותר ויותר.

03

לשוק יש סיכויים מזהירים והתחרות מתחממת

למעשה, עם העלייה המתמשכת בקצב החדירה של כלי רכב חדשים לאנרגיה והפיתוח המהיר של תשתיות תומכות כגון ערימות טעינה, ערימות טעינת-על מקוררות נוזל מלאה הפכו למוקד התחרות בתעשייה. חברות רבות לרכבי אנרגיה חדשים, חברות ערימות טעינה, חברות טכנולוגיה וכו' החלו במחקר ופיתוח טכנולוגיים ובתכנון ערימות טעינת-על מקוררות נוזל מלאה.

טסלה היא חברת הרכב הראשונה בתעשייה שפורסת ערימות טעינת-על מקוררות נוזל בקבוצות. ערימות טעינת-העל V3 שלה מאמצות עיצוב מקורר נוזל מלא, מודולי טעינה מקוררים נוזל ואקדחי טעינה מקוררים נוזל. הספק הטעינה המרבי של אקדח בודד הוא 250 קילוואט. דווח כי טסלה פרסה בהדרגה תחנות טעינת-על V4 חדשות מקוררות נוזל מלא ברחבי העולם מאז השנה שעברה. תחנת טעינת-העל V4 הראשונה באסיה הושקה בהונג קונג, סין, באוקטובר בשנה שעברה, ותכנס בקרוב לשוק היבשתי. דווח כי הספק הטעינה המרבי התיאורטי של ערימת טעינה זו הוא 615 קילוואט, שווה ערך לביצועים של ערימות טעינת-על מקוררות נוזל מלאות של Huawei ו-NIO. נראה כי התחרות בשוק על ערימות טעינה מקוררות נוזל מלאות החלה בשקט.

"באופן כללי, למגדשי-על מקוררים בנוזל לחלוטין יש יכולות טעינה בהספק גבוה, ויעילות הטעינה משופרת מאוד, מה שיכול להקל ביעילות על חרדת הטעינה של המשתמשים." בראיון עם כתב מסין צ'יינה אוטומוטיבי ניוז, הוא אמר, עם זאת, כי ערימות טעינת יתר של מגדשי-על מקוררים בנוזל לחלוטין כיום מוגבלות בקנה מידה של יישום, מה שמביא לעלויות גבוהות יותר. יתר על כן, מכיוון שטעינה בהספק גבוה דורשת אופטימיזציה של ניהול בטיחות הסוללה והגדלת פלטפורמת המתח של הרכב, העלות גם תגדל ב-15% עד 20%. בסך הכל, פיתוח טכנולוגיית טעינה בהספק גבוה דורש שיקול דעת מקיף של גורמים כגון ניהול בטיחות הרכב, בקרה עצמאית של התקני מתח גבוה ועלות. זהו תהליך שלב אחר שלב.

"העלות הגבוהה יותר של ערימות טעינת-על מקוררות נוזל היא אחד המכשולים המעשיים המונעים את קידומה בקנה מידה גדול." הו פנגלין אמר כי העלות הנוכחית של כל ערימת טעינת-על של Huawei היא כ-600,000 יואן. בשלב זה, עסקים קטנים ובינוניים עוסקים בדרך כלל בעסקי הטעינה, וכמעט קשה להתחרות בהם. עם זאת, בתחזית הפיתוח ארוכת הטווח, עם הרחבת היישומים והפחתת העלויות, היתרונות הרבים של ערימות טעינת-על מקוררות נוזל מלאה יהפכו בהדרגה לבולטים. הביקוש הנוקשה של המשתמשים והשוק לטעינה בטוחה, מהירה ומהירה יביא מרחב רחב יותר לפיתוח ערימות טעינת-על מקוררות נוזל מלאה.

דו"ח מחקר שפורסם לאחרונה על ידי CICC הצביע על כך שטעינת יתר של קירור נוזלים מניעה את שדרוג השרשרת התעשייתית, וגודל השוק המקומי צפוי להגיע לכמעט 9 מיליארד יואן בשנת 2026. בהתבסס על חברות רכב, חברות אנרגיה וכו', הצפי הראשוני הוא שמספר תחנות טעינת-על מקומיות עם קירור נוזלים יגיע ל-45,000 בשנת 2026.

זנג שין ציין גם כי בשנת 2021 יהיו פחות מ-10 דגמים בשוק המקומי התומכים בטעינת יתר; בשנת 2023 יהיו יותר מ-140 דגמים התומכים בטעינת יתר, ויהיו עוד בעתיד. זה לא רק שיקוף מציאותי של הקצב המואץ של עבודתם וחייהם של אנשים בחידוש אנרגיה עבור כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה, אלא גם משקף את מגמת הפיתוח של ביקוש השוק. מסיבה זו, סיכויי הפיתוח של ערימות טעינת-על מקוררות נוזל מלאה מבטיחים מאוד.