Pourquoi choisir un refroidisseur à air refroidi par batterie pour les applications de refroidissement

Un refroidisseur de batterie à air est un appareil spécialisé qui assure le refroidissement des systèmes de batteries afin d'obtenir une performance thermique optimale, garantissant ainsi la sécurité, les performances et la durée de vie de la batterie. En effet, les batteries, comme celles utilisées dans les véhicules électriques, les systèmes de stockage d'énergie ou les blocs-batteries industriels, deviennent des systèmes générateurs de chaleur lors des phases de charge et de décharge, et une chaleur excessive constitue alors un risque pour la sécurité. Un refroidisseur de batterie à air présente des avantages uniques en matière d'installation, de maintenance et d'adaptabilité environnementale, car il ne fait pas circuler d'eau, contrairement aux refroidisseurs à eau. L'augmentation de la demande de solutions efficaces de refroidissement des batteries a conduit à répondre à la question suivante : « Pourquoi un refroidisseur de batterie à air est-il la meilleure option ? »

Les professionnels et ingénieurs des secteurs de l'énergie et de l'automobile tireront parti de la compréhension des avantages fondamentaux d'un groupe frigorifique à batterie refroidi par air. Contrairement aux groupes frigorifiques refroidis par eau et aux systèmes de convection naturelle, un groupe frigorifique à batterie refroidi par air ne nécessite pas de systèmes hydrauliques. Cela le rend moins coûteux et plus efficace.

Un refroidisseur de batterie à air refroidi n'a pas besoin de canalisations d'eau, de pompes ni d'accès à l'eau. Cela minimise le risque de fuites, ce qui est crucial pour les batteries. Les fuites d'eau peuvent provoquer des courts-circuits ou détruire la batterie. Les refroidisseurs de batterie à air refroidi peuvent fonctionner dans une large gamme d'environnements. Ils supportent des températures ambiantes allant de -10 °C à 45 °C. Comme cette plage ne comprend pas de températures inférieures à 0 °C, ces refroidisseurs peuvent être utilisés en extérieur dans des zones reculées où l'on n'a pas à se soucier de l'approvisionnement en eau, et peuvent être utilisés pour le stockage d'énergie hors réseau. Ces refroidisseurs de batterie nécessitent moins d'entretien que d'autres types de refroidisseurs. Ils ne disposent pas de systèmes de filtration de l'eau ni d'échangeurs thermiques et nécessitent uniquement des inspections et un entretien des filtres à air et des ventilateurs. Ces avantages simplifient considérablement l'installation des refroidisseurs de batterie à air refroidi et les rendent économiques pour les applications de refroidissement des batteries.

Comment un refroidisseur de batterie à air refroidi assure la sécurité et les performances de la batterie

Un refroidisseur de batterie à air est une partie essentielle des systèmes de refroidissement des batteries. Il régule la température et le débit afin de maintenir des performances optimales de la batterie. Plus précisément, il empêche la surchauffe. Une température relativement élevée réduit les performances des systèmes de batteries, en particulier des batteries lithium-ion qui fonctionnent idéalement entre 20 °C et 35 °C.

Les refroidisseurs de batterie à air utilisent une surveillance intelligente de la température et des vitesses de ventilation réglables pour maintenir une plage de température prédéfinie et éviter la surchauffe. Cette surchauffe entraîne une réduction de la capacité de stockage de la batterie et peut provoquer un emballement thermique. Deuxièmement, les refroidisseurs de batterie à air favorisent une répartition uniforme de la chaleur. Contrairement à la convection naturelle, qui peut laisser des points chauds dans un bloc-batterie, les refroidisseurs de batterie à air assurent un flux d'air homogène sur toutes les cellules de la batterie. Aucune cellule n'est autorisée à « surchauffer » en raison d'une chaleur excessive. Troisièmement, les refroidisseurs de batterie à air renforcent l'adaptation dynamique du système de refroidissement. Lors d'une charge rapide de véhicule électrique, la charge de la batterie évolue rapidement, et les refroidisseurs de batterie à air modifient automatiquement en temps réel leur puissance de refroidissement afin d'équilibrer la chaleur produite par la batterie, évitant ainsi un refroidissement excessif ou insuffisant. Ce contrôle dynamique protège non seulement la batterie contre d'éventuels dommages, mais minimise également la consommation énergétique du refroidisseur.

Scénarios clés d'application pour un refroidisseur à batterie à air

Il existe désormais plusieurs scénarios, et le refroidisseur à batterie à air continue d'offrir flexibilité et fiabilité. Le premier de ces scénarios concerne les véhicules électriques (EV) et les véhicules hybrides électriques (HEV). Dans les véhicules électriques, un refroidisseur à batterie à air refroidit la batterie de traction lors de la conduite à haute vitesse ou pendant la charge rapide afin d'éviter une dégradation des performances et de prolonger la durée de vie de la batterie.

Son design compacte lui permet de s'insérer dans les espaces limités des compartiments moteur des véhicules. Il convient également parfaitement aux systèmes stationnaires de stockage d'énergie (ESS). Les ESS intégrés à des centrales solaires ou éoliennes fonctionnent souvent en extérieur, et un refroidisseur à air pour batterie peut s'adapter aux conditions météorologiques extérieures afin de maintenir le système de batterie au frais pendant le stockage et la décharge d'énergie, que la production d'énergie soit stable ou instable. Troisièmement, il est utilisé dans les applications industrielles de batteries. Le refroidisseur à air pour batterie assure un refroidissement continu pendant les opérations intensives, pour des équipements tels que les chariots élévateurs, les véhicules automatisés guidés (AGV) ou les batteries de secours industrielles, réduisant ainsi les temps d'arrêt dus à la surchauffe des batteries. En outre, il est utilisé dans les laboratoires de test de batteries de petite et moyenne taille, où il est nécessaire de simuler les conditions de fonctionnement de la batterie et d'en tester les performances dans des scénarios réels ; la régulation thermique doit alors être précise afin de contrôler rigoureusement la température pour des essais de performance très fidèles aux conditions réelles.

Facteurs à prendre en compte pour…

Il y a quelques éléments importants à considérer afin d'assurer un équilibre adéquat des besoins de refroidissement. Tout d'abord, la capacité de refroidissement, ou puissance frigorifique, est la caractéristique la plus importante d'un groupe froid à air pour batterie (kW), qui est l'unité de mesure, et doit être égale au dégagement de chaleur du système de batterie. Attention, un dimensionnement insuffisant comme un surdimensionnement ont tous deux des conséquences négatives.

Pour comprendre les efforts de refroidissement nécessaires, il faut calculer la quantité maximale de chaleur qu'une batterie peut dégager en fonction de sa capacité, des taux de charge et de la charge de fonctionnement. En outre, dans certains scénarios, la pollution sonore générée par le système de refroidissement est cruciale. Par exemple, les groupes froids à air pour batteries dans les systèmes de secours des centres de données et les véhicules électriques de passagers sont conçus pour fonctionner à moins de 60 dB afin d'éviter la pollution sonore. Troisièmement, le coût économique dépend de l'efficacité énergétique. Pour réaliser des économies à long terme, un groupe froid à air pour batterie devra offrir un haut rapport de performance énergétique (EER) et/ou un rapport de performance énergétique saisonnier (SEER), indiquant ainsi les économies d'énergie du groupe froid. En outre, une communication entre les groupes froids à air pour batterie et les systèmes de gestion de batterie (BMS) sera nécessaire. Cette communication permettra au BMS de coordonner un contrôle variable de la température, une fonctionnalité avantageuse grâce à laquelle le BMS enverra au groupe froid des données en temps réel sur la génération de chaleur, ce qui ajustera automatiquement les efforts de refroidissement.

Les entreprises peuvent décider de ne pas opter pour des refroidisseurs à batterie à refroidissement par air pour diverses raisons, dont la plupart sont des mythes. Comprendre la vérité aidera à renforcer la prise de décision.

Examinons le premier mythe qui affirme : « un refroidisseur à air pour batterie est moins efficace qu'un refroidisseur à eau ». Il existe une idée reçue selon laquelle l'eau est un meilleur fluide caloporteur en raison de son excellente efficacité de transfert thermique. Toutefois, pour les besoins de refroidissement des batteries, notamment pour les systèmes de petite et moyenne taille, l'efficacité d'un refroidisseur à air pour batterie est largement suffisante. En outre, l'énergie économisée en ne faisant pas fonctionner les pompes à eau compense généralement les légères différences d'efficacité de transfert thermique. Le deuxième mythe est le suivant : « un refroidisseur à air pour batterie ne peut pas fonctionner dans des environnements à haute température ». Les refroidisseurs à air pour batterie d'aujourd'hui intègrent des composants résistants à haute température ainsi que des ventilateurs à vitesse variable capables de fonctionner à des températures atteignant 45 °C, ce qui les rend idéaux pour les environnements chauds. Le troisième mythe est celui-ci : « un refroidisseur à air pour batterie est sujet à l'accumulation de poussière et de débris ». Il est vrai que les systèmes à air filtrent l'air, mais la plupart des refroidisseurs à air pour batterie sont équipés de filtres à air lavables et étanches à la poussière, et un nettoyage régulier des filtres (c'est-à-dire tous les 1 à 3 mois) suffit à maintenir leurs performances.

Le quatrième mythe affirme : « Les refroidisseurs de batterie à air sont plus coûteux que les autres options. » La vérité est que l'installation et la maintenance des refroidisseurs de batterie à air sont moins coûteuses si l'on évalue le coût total de possession (TCO) sur le long terme, soit environ 5 à 10 ans ; les refroidisseurs de batterie à air sont alors plus économiques que les refroidisseurs à eau.