Un refrigeratore a batteria raffreddato ad aria è un'apparecchiatura specializzata che fornisce il raffreddamento dei sistemi a batteria per garantire prestazioni termiche ottimali in termini di sicurezza, efficienza e durata della batteria. Poiché le batterie, come quelle utilizzate nei veicoli elettrici, nei sistemi di accumulo energetico e nei pacchi batteria industriali, generano calore durante le fasi di carica e scarica, un eccesso di calore rappresenta un rischio per la sicurezza. Un refrigeratore a batteria raffreddato ad aria offre vantaggi unici in termini di installazione, manutenzione e adattabilità ambientale, poiché non richiede la circolazione di acqua come nei refrigeratori raffreddati ad acqua. L'aumento della domanda di sistemi efficienti di raffreddamento delle batterie ha reso necessaria una risposta alla domanda: "Perché un refrigeratore a batteria raffreddato ad aria è la scelta migliore?"
Aziende e ingegneri nei settori energetico e automobilistico trarranno vantaggio dalla comprensione dei principali vantaggi di un gruppo refrigeratore a batteria raffreddato ad aria. Rispetto ai refrigeratori raffreddati ad acqua e ai sistemi a convezione naturale, un gruppo refrigeratore a batteria raffreddato ad aria non richiede sistemi idrici. Questo lo rende più economico e più efficiente.
Un refrigeratore a batteria raffreddato ad aria non necessita di tubazioni, pompe o accesso all'acqua. Ciò riduce al minimo il rischio di perdite, aspetto fondamentale per le batterie. Le perdite d'acqua possono infatti causare cortocircuiti o distruggere la batteria. I refrigeratori a batteria raffreddati ad aria possono funzionare in una vasta gamma di ambienti. Possono operare con temperature ambiente comprese tra -10°C e 45°C. Poiché questo intervallo non include temperature di congelamento, questi refrigeratori possono essere utilizzati all'aperto in zone remote dove non è presente acqua, risultando adatti per sistemi di accumulo energetico off-grid. Questi refrigeratori per batterie richiedono una manutenzione inferiore rispetto ad altri tipi. Non dispongono di sistemi di filtraggio dell'acqua né di scambiatori di calore e necessitano soltanto di ispezioni e manutenzione dei filtri dell'aria e delle ventole. Questi vantaggi semplificano notevolmente l'installazione dei refrigeratori a batteria raffreddati ad aria, rendendoli economicamente efficienti per le applicazioni di raffreddamento delle batterie.
Un gruppo refrigeratore ad aria per batterie è una parte fondamentale dei sistemi di raffreddamento delle batterie. Regola la temperatura e il flusso per mantenere le prestazioni ottimali della batteria. In particolare, previene il surriscaldamento. Temperature relativamente elevate riducono le prestazioni dei sistemi a batteria, in particolare delle batterie agli ioni di litio, che funzionano meglio tra i 20°C e i 35°C.
I refrigeratori a batteria raffreddati ad aria utilizzano un monitoraggio intelligente della temperatura e velocità del ventilatore regolabili per mantenere un intervallo di temperatura preimpostato ed evitare il surriscaldamento. Questo surriscaldamento provoca una riduzione della capacità di accumulo della batteria e può portare a una condizione di fuga termica. In secondo luogo, i refrigeratori a batteria raffreddati ad aria favoriscono una distribuzione uniforme del calore. A differenza della convezione naturale, che potrebbe lasciare punti caldi in un pacco batteria, i refrigeratori a batteria raffreddati ad aria garantiscono un flusso d'aria uniforme su tutte le celle della batteria. Nessuna cella della batteria è autorizzata a 'surriscaldarsi' a causa di eccessivo calore. In terzo luogo, i refrigeratori a batteria raffreddati ad aria supportano cambiamenti dinamici nel sistema di raffreddamento. Durante la ricarica rapida del veicolo elettrico, il carico della batteria cambia rapidamente e i refrigeratori a batteria raffreddati ad aria modificano automaticamente la capacità di raffreddamento in tempo reale per bilanciare il calore prodotto dalla batteria, evitando un eccessivo o insufficiente raffreddamento. Questo controllo dinamico non solo protegge la batteria da possibili danni, ma riduce anche al minimo il consumo energetico del refrigeratore.
Esistono attualmente diversi scenari, e il gruppo frigorifero a raffreddamento ad aria per batterie continua a mantenere flessibilità e affidabilità. Il primo di questi scenari è quello dei veicoli elettrici (EV) e dei veicoli ibridi elettrici (HEV). Nei veicoli elettrici, un gruppo frigorifero a raffreddamento ad aria per batterie raffredda la batteria di trazione durante la guida ad alta velocità o durante la ricarica rapida, al fine di prevenire il degrado delle prestazioni e prolungare la durata della batteria.
Il suo design compatto permette di adattarlo agli spazi limitati dei vani motore dei veicoli. È inoltre ideale per sistemi di accumulo energetico stazionari (ESS). Gli ESS integrati con impianti solari o eolici spesso operano all'aperto, e un gruppo frigorifero ad aria per batterie può adattarsi alle condizioni atmosferiche esterne mantenendo fresco il sistema batteria per lo stoccaggio e la scarica dell'energia durante periodi di energia stabile, instabile o intermittente. In terzo luogo, è destinato ad applicazioni industriali per batterie. Il gruppo frigorifero ad aria per batterie garantisce un raffreddamento continuo durante operazioni gravose per strutture come carrelli elevatori, veicoli a guida automatica (AGV) o pacchi batteria di riserva industriali, riducendo i tempi di fermo causati dal surriscaldamento delle batterie. Inoltre, viene utilizzato in laboratori di prova batterie di piccole e medie dimensioni, dove è necessario simulare le condizioni operative della batteria e testarne le prestazioni per ricreare scenari reali; il controllo della temperatura deve essere preciso, in quanto è essenziale regolare accuratamente la temperatura per simulare con grande precisione le condizioni operative reali durante i test sulle prestazioni delle batterie.
Fattori da considerare per….
Ci sono alcune cose importanti da considerare per garantire un equilibrio adeguato delle esigenze di raffreddamento. Innanzitutto, la capacità di raffreddamento, o potenza frigorifera, è la caratteristica più importante di un gruppo refrigeratore ad aria per batterie (kW), che è l'unità di misura, e deve essere pari al calore generato dal sistema della batteria. Attenzione: sia una dimensione insufficiente che una eccessiva comportano conseguenze negative.
Per comprendere gli sforzi di raffreddamento necessari, è necessario calcolare il calore massimo che una batteria può generare in base alla capacità della batteria, ai tassi di carica e al carico operativo. Inoltre, in determinati scenari, l'inquinamento acustico generato dal sistema di raffreddamento è un fattore cruciale. Ad esempio, i refrigeratori ad aria per batterie nei sistemi di backup dei data center e nei veicoli elettrici per passeggeri sono progettati per funzionare a meno di 60 dB per evitare inquinamento acustico. Terzo, il costo economico dipende dall'efficienza energetica. Per ottenere risparmi sui costi a lungo termine, sarà richiesto un refrigeratore ad aria per batterie con un elevato rapporto di efficienza energetica (EER) e/o rapporto di efficienza energetica stagionale (SEER), che indichi il risparmio energetico del refrigeratore. Inoltre, sarà necessaria la comunicazione tra i refrigeratori ad aria per batterie e i sistemi di gestione della batteria (BMS). Questa comunicazione permetterà al BMS di coordinare il controllo della temperatura variabile, una caratteristica vantaggiosa grazie alla quale il BMS invierà al refrigeratore dati in tempo reale sulla generazione di calore, consentendo di regolare automaticamente gli sforzi di raffreddamento.
Discutiamo il primo mito secondo cui "un gruppo refrigeratore a batteria raffreddato ad aria è meno efficiente di uno raffreddato ad acqua". Esiste la percezione comune che l'acqua sia un refrigerante migliore grazie alla sua elevata efficienza di trasferimento del calore. Tuttavia, per le esigenze di raffreddamento delle batterie, specialmente nei sistemi di piccole e medie dimensioni, l'efficienza di un gruppo refrigeratore a batteria raffreddato ad aria è più che sufficiente. Inoltre, l'energia risparmiata non utilizzando le pompe dell'acqua tende a compensare le piccole differenze nell'efficienza di scambio termico. Il secondo mito è: "un gruppo refrigeratore a batteria raffreddato ad aria non può funzionare in ambienti ad alta temperatura". Gli attuali gruppi refrigeratori a batteria raffreddati ad aria sono dotati di componenti resistenti alle alte temperature e di ventilatori a velocità variabile che possono operare a temperature fino a 45°C, risultando ideali per ambienti caldi. Il terzo mito è: "un gruppo refrigeratore a batteria raffreddato ad aria è soggetto all'accumulo di polvere e detriti". È vero che i sistemi raffreddati ad aria filtrano l'aria, ma la maggior parte dei gruppi refrigeratori a batteria raffreddati ad aria è dotata di filtri antipolvere lavabili e una regolare pulizia dei filtri (cioè ogni 1-3 mesi) è sufficiente per mantenere le prestazioni.
Il quarto mito afferma: "I refrigeratori a batteria raffreddati ad aria sono più costosi rispetto ad altre opzioni." In realtà, l'installazione e la manutenzione dei refrigeratori a batteria raffreddati ad aria hanno un costo inferiore se si valuta il costo totale di proprietà (TCO) nel lungo periodo, ovvero circa 5 – 10 anni, durante i quali i refrigeratori a batteria raffreddati ad aria risultano più economici rispetto a quelli raffreddati ad acqua.
EN
Notizie di rilievo