„Jeden kilometer za sekundu a dojazd 200 kilometrov po 5 minútach nabíjania.“ 27. februára na konferencii partnerov Huawei China Digital Energy 2024 spoločnosť Huawei Digital Energy Technology Co., Ltd. (ďalej len „Huawei Digital Energy“) predstavila plne kvapalinou chladenú preplňovaciu stanicu. Plán propagácie tvrdí, že „sprístupní zážitok z nabíjania tankovaním realitu“. Podľa plánu spoločnosť Huawei Digital Energy postaví v roku 2024 viac ako 100 000 plne kvapalinou chladených preplňovacích staníc Huawei vo viac ako 340 mestách a na hlavných diaľniciach po celej krajine, aby vytvorila „jednu sieť pre mestá“, „jednu sieť pre vysoké rýchlosti“ a „jednu energetickú sieť“. „Priateľskú“ nabíjaciu sieť. Spoločnosť Huawei v skutočnosti predstavila plne kvapalinou chladený produkt preplňovacej stanice už v októbri minulého roka a doteraz dokončila rozmiestnenie viacerých demonštračných miest.
Zhodou okolností spoločnosť NIO koncom minulého roka oficiálne oznámila, že uviedla na trh novú plne kvapalinou chladenú ultrarýchlu nabíjaciu stanicu s výkonom 640 kW. Ultrarýchla nabíjacia stanica je vybavená kvapalinou chladenou nabíjacou pištoľou, ktorá váži iba 2,4 kilogramu a oficiálne bude uvedená na trh už v apríli tohto roku. Doteraz mnohí ľudia označovali rok 2024 za rok explózie plne kvapalinou chladených kompresorov. Myslím si, že v súvislosti s touto novinkou má každý stále veľa otázok: Čo presne je kvapalinou chladené preplňovanie? Aké sú jeho jedinečné výhody? Stane sa kvapalinové chladenie v budúcnosti hlavným smerom vývoja preplňovania?
01
Efektívnejšie a rýchlejšie nabíjanie
„Zatiaľ neexistuje jednotná štandardná definícia pre takzvaný plne kvapalinou chladený kompresor,“ povedal Wei Dong, inžinier z Laboratória mikroelektronických technológií Technologickej univerzity v Xi'ane, reportérovi China Automotive News. Laicky povedané, plne kvapalinou chladené kompresorové nabíjanie je technológia, ktorá využíva cirkuláciu kvapaliny na rýchle odvádzanie tepla generovaného počas procesu nabíjania kľúčovými komponentmi, ako sú nabíjacie moduly, káble a hlavy nabíjacích pištolí. Na pohon toku chladiacej kvapaliny sa používa špeciálne výkonové čerpadlo, čím sa teplo rozptyľuje a umožňuje nabíjaciemu zariadeniu udržiavať efektívnu prevádzku. Chladiaca kvapalina v plne kvapalinou chladených kompresorových batériách nie je obyčajná voda, ale väčšinou obsahuje etylénglykol, vodu, prísady a ďalšie látky. Pokiaľ ide o pomer, je to technické tajomstvo každej spoločnosti. Chladiaca kvapalina môže nielen zlepšiť stabilitu a chladiaci účinok kvapaliny, ale aj znížiť koróziu a poškodenie zariadenia. Musíte vedieť, že metóda odvádzania tepla výrazne ovplyvňuje výkon nabíjacieho zariadenia. Podľa teoretických výpočtov je súčasná tepelná strata všeobecných vysokovýkonných rýchlonabíjacích batérií s jednosmerným prúdom približne 5 %. Bez dobrého odvodu tepla to nielen urýchli starnutie zariadenia, ale povedie aj k vysokej poruchovosti nabíjacieho zariadenia.
Práve vďaka technológii odvádzania tepla s plne kvapalinovým chladením je výkon plne kvapalinovým chladených supernabíjacích článkov oveľa vyšší ako u konvenčných rýchlonabíjacích článkov. Napríklad kvapalinou chladený supernabíjací článk od spoločnosti Huawei má maximálny výkon 600 kW, čo používateľom umožňuje vychutnať si extrémne rýchly nabíjací zážitok ako „šálka kávy a plné nabitie“. „Hoci sa prúd a výkon plne kvapalinou chladených supernabíjačiek v súčasnosti líšia, všetky sú výkonnejšie ako konvenčné rýchle nabíjačky a supernabíjačky.“ Zeng Xin, profesor na Pekinskej univerzite vedy a techniky, povedal reportérovi China Automotive News: „V súčasnosti je výkon bežných rýchlonabíjacích článkov vo všeobecnosti okolo 120 kW a konvenčných supernabíjacích článkov okolo 300 kW. Výkon plne kvapalinou chladených supernabíjacích článkov od spoločností Huawei a NIO môže dosiahnuť až 600 kW. Okrem toho má plne kvapalinou chladený supernabíjací článk od spoločnosti Huawei aj inteligentné funkcie identifikácie a adaptívneho nastavenia.“ Dokáže automaticky upravovať výstupný výkon a prúd podľa požiadaviek na nabíjanie batériových blokov rôznych modelov, čím dosahuje úspešnosť jedného nabitia až 99 %.
„Zahrievanie plne kvapalinou chladených preplňovaných pilotov tiež poháňalo rozvoj celého priemyselného reťazca.“ Podľa Hu Fenglina, výskumníka v Centre pre nové energetické inovácie v Shenzhenskom inštitúte pokročilých technológií, možno komponenty potrebné pre plne kvapalinou chladené preplňované piloty zhruba rozdeliť na komponenty prebíjacieho zariadenia, všeobecné konštrukčné komponenty, materiály pre rýchle nabíjanie vysokého napätia a ďalšie komponenty vrátane inteligentných snímacích komponentov, čipov z karbidu kremíka, výkonových čerpadiel, chladiacich kvapalín, ako aj plne kvapalinou chladené moduly, plne kvapalinou chladené nabíjacie pištole a nabíjanie. Väčšina z nich má prísnejšie požiadavky na výkon a vyššie náklady ako komponenty používané v konvenčných nabíjacích pilotoch.
02
Priateľské použitie, dlhšia životnosť
V porovnaní s bežnými nabíjacími stanicami a konvenčnými rýchlo/super nabíjacími stanicami sa plne kvapalinou chladené super nabíjacie stanice nielenže nabíjajú rýchlejšie, ale majú aj mnoho výhod. „Nabíjacia pištoľ plne kvapalinou chladenej kompresorovej nabíjačky Huawei je veľmi ľahká a na rozdiel od predchádzajúcich nabíjacích pištolí, ktoré boli objemné, ju môžu ľahko používať aj majiteľky áut,“ povedal Zhou Xiang, majiteľ elektromobilu v Čchung-čchingu.
„Použitie série nových technológií, nových materiálov a nových konceptov poskytuje plne kvapalinou chladeným preplňovacím batériám výhody, ktorým sa konvenčné nabíjacie batérie v minulosti nemohli porovnať.“ Hu Fenglin povedal, že pri plne kvapalinou chladených preplňovacích batériách sú prúd a výkon väčšie, čo znamená rýchlejšie nabíjanie. Normálne je ohrev nabíjacieho kábla úmerný druhej mocnine prúdu. Čím väčší je nabíjací prúd, tým väčšie je ohrev kábla. Aby sa znížilo množstvo tepla generovaného káblom a zabránilo sa prehriatiu, musí sa zväčšiť prierezová plocha drôtu, čo znamená, že nabíjacia pištoľ a nabíjací kábel sú ťažšie. Plne kvapalinou chladený preplňovač rieši problém s odvodom tepla a používa káble s menšími prierezovými plochami, aby sa zabezpečil prenos väčších prúdov. Preto sú káble plne kvapalinou chladených preplňovacích batérií tenšie a ľahšie ako káble konvenčných preplňovacích batérií a nabíjacie pištole sú tiež ľahšie. Napríklad nabíjacia pištoľ plne kvapalinou chladených preplňovacích batérií NIO váži iba 2,4 kilogramu, čo je oveľa menej ako konvenčné nabíjacie batérie. Hromada je oveľa ľahšia a prináša lepší používateľský zážitok, najmä pre majiteľky áut, ktoré sa pohodlnejšie používajú.
„Výhodou plne kvapalinou chladených preplňovacích batérií je ich bezpečnosť.“ Wei Dong uviedol, že v minulosti väčšina nabíjacích batérií používala prirodzené chladenie, chladenie vzduchom a iné metódy, ktoré vyžadovali vetracie otvory v príslušných častiach nabíjacej batérie, čo nevyhnutne viedlo k tomu, že vzduch zmiešaný s prachom, dokonca aj jemnými kovovými časticami, soľnou hmlou a vodnou parou vstupoval do vnútra nabíjacej batérie a adsorboval sa na povrchu elektrických súčiastok, čo viedlo k problémom, ako je znížený izolačný výkon systému, slabý odvod tepla, znížená účinnosť nabíjania a skrátená životnosť zariadenia. Naproti tomu metóda plného kvapalinového chladenia dokáže dosiahnuť plné pokrytie, zlepšiť izoláciu a bezpečnosť a umožniť nabíjacej batérii dosiahnuť vyššiu úroveň prachotesnosti a vodotesnosti okolo medzinárodnej elektrickej normy IP65 s vyššou spoľahlivosťou. Okrem toho sa po opustení viacventilátorovej konštrukcie s vzduchom chladeným systémom výrazne znížil prevádzkový hluk plne kvapalinou chladenej preplňovacej batérie zo 70 decibelov pri vzduchom chladenej nabíjacej batérii na približne 30 decibelov, čo je takmer šepot, čím sa v minulosti predišlo potrebe rýchleho nabíjania v obytných oblastiach. V noci došlo k trápnej situácii so sťažnosťami kvôli hlasnému hluku.
Nižšie prevádzkové náklady a kratšie cykly nákladov na obnovu sú tiež jednou z výhod plne kvapalinou chladených preplňovaných pilotov. Zeng Xin uviedol, že tradičné vzduchom chladené nabíjacie piloty majú vo všeobecnosti životnosť maximálne 5 rokov, ale súčasné doby prenájmu nabíjacích staníc sú väčšinou 8 až 10 rokov, čo znamená, že počas prevádzkového cyklu stanice je potrebná minimálna reinvestícia. Vymeňte primárne nabíjacie zariadenie. Životnosť plne kvapalinou chladených nabíjacích pilotov je vo všeobecnosti viac ako 10 rokov. Napríklad projektovaná životnosť plne kvapalinou chladených preplňovaných pilotov Huawei je viac ako 15 rokov, čo môže pokryť celý životný cyklus stanice. Navyše, v porovnaní s nabíjacími pilotmi používajúcimi vzduchom chladené moduly, ktoré vyžadujú časté otváranie skriniek na odstránenie prachu a údržbu, plne kvapalinou chladené nabíjacie piloty je potrebné prepláchnuť iba po nahromadení prachu vo vonkajšom chladiči, čo zjednodušuje údržbu.
Celkovo sú náklady na celý životný cyklus plne kvapalinou chladeného kompresora nižšie ako náklady na tradičné vzduchom chladené plniace zariadenia. S aplikáciou a propagáciou plne kvapalinou chladených kompresorových kompresorov sa ich komplexné nákladovo efektívne výhody stanú čoraz zrejmejšími.
03
Trh má sľubné vyhliadky a konkurencia sa vyostruje
V skutočnosti, s neustálym nárastom miery penetrácie vozidiel s novými energetickými zdrojmi a rýchlym rozvojom podpornej infraštruktúry, ako sú nabíjacie piloty, sa plne kvapalinou chladené preplňovacie piloty stali stredobodom konkurencie v tomto odvetví. Mnoho spoločností zaoberajúcich sa vozidlami s novými energetickými zdrojmi, spoločností zaoberajúcich sa nabíjacími pilotmi, technologických spoločností atď. začalo s technologickým výskumom, vývojom a návrhom plne kvapalinou chladených preplňovacích pilotov.
Tesla je prvou automobilkou v tomto odvetví, ktorá hromadne nasadzuje kvapalinou chladené preplňovacie stanice. Jej preplňovacie stanice V3 majú plne kvapalinou chladenú konštrukciu, kvapalinou chladené nabíjacie moduly a kvapalinou chladené nabíjacie pištole. Maximálny nabíjací výkon jednej pištole je 250 kW. Uvádza sa, že Tesla od minulého roka postupne nasadzuje nové plne kvapalinou chladené preplňovacie stanice V4 po celom svete. Prvá ázijská preplňovacia stanica V4 bola spustená v Hongkongu v Číne v októbri minulého roka a čoskoro vstúpi na pevninský trh. Uvádza sa, že teoretický maximálny nabíjací výkon tejto nabíjacej stanice je 615 kW, čo zodpovedá výkonu plne kvapalinou chladených preplňovacích článkov spoločností Huawei a NIO. Zdá sa, že trhová konkurencia o plne kvapalinou chladené nabíjacie stanice sa potichu začala.
„Vo všeobecnosti majú plne kvapalinou chladené kompresory schopnosť nabíjania s vysokým výkonom a účinnosť nabíjania sa výrazne zlepšuje, čo môže účinne zmierniť úzkosť používateľov z nabíjania.“ V rozhovore s reportérom z China Automotive News však uviedol, že v súčasnosti majú plne kvapalinou chladené kompresory obmedzený rozsah použitia, čo vedie k vyšším nákladom. Navyše, keďže nabíjanie s vysokým výkonom si vyžaduje optimalizáciu riadenia bezpečnosti batérie a zvýšenie napätia vozidla, náklady sa tiež zvýšia o 15 % až 20 %. Celkovo si vývoj technológie nabíjania s vysokým výkonom vyžaduje komplexné zváženie faktorov, ako je riadenie bezpečnosti vozidiel, nezávislá ovládateľnosť vysokonapäťových zariadení a náklady. Ide o postupný proces.
„Vyššie náklady na kvapalinou chladené preplňované batérie sú jednou z praktických prekážok, ktoré bránia ich rozsiahlej propagácii.“ Hu Fenglin uviedol, že súčasné náklady na každú preplňovaciu batériu Huawei sú približne 600 000 juanov. V tejto fáze je pre malé a stredné podniky, ktoré sa vo všeobecnosti zaoberajú nabíjaním, takmer nemožné konkurovať. Avšak z dlhodobého hľadiska sa s rozširovaním aplikácií a znižovaním nákladov postupne prejavia mnohé výhody plne kvapalinou chladených preplňovaných batérií. Rastúci dopyt používateľov a trh po bezpečnom, vysokorýchlostnom a rýchlom nabíjaní prinesú širší priestor pre vývoj plne kvapalinou chladených preplňovaných batérií.
Nedávna výskumná správa zverejnená spoločnosťou CICC poukázala na to, že preplňovanie kvapalinou chladenou kvapalinou poháňa modernizáciu priemyselného reťazca a očakáva sa, že veľkosť domáceho trhu dosiahne v roku 2026 takmer 9 miliárd juanov. Vďaka automobilkám, energetickým spoločnostiam atď. sa pôvodne očakáva, že počet domácich kvapalinou chladených preplňovacích staníc dosiahne v roku 2026 45 000.
Zeng Xin tiež poukázal na to, že v roku 2021 bude na domácom trhu menej ako 10 modelov s podporou prebíjania; v roku 2023 bude viac ako 140 modelov s podporou prebíjania a v budúcnosti ich bude viac. To nielen realisticky odráža zrýchlené tempo práce a života ľudí pri dopĺňaní energie pre vozidlá s novými zdrojmi energie, ale odráža to aj trend vývoja dopytu na trhu. Z tohto dôvodu sú vyhliadky vývoja plne kvapalinou chladených kompresorových batérií také sľubné.
Čas uverejnenia: 15. marca 2024