"Un chilometro al secondo e un'autonomia di 200 chilometri dopo 5 minuti di ricarica". Il 27 febbraio, alla conferenza Huawei China Digital Energy Partner del 2024, Huawei Digital Energy Technology Co., Ltd. (di seguito denominata "Huawei Digital Energy") ha presentato un supercharger completamente raffreddato a liquido. Il piano di promozione delle stazioni di ricarica rapida afferma di "rendere l'esperienza di ricarica una realtà". Secondo il piano, Huawei Digital Energy costruirà oltre 100.000 stazioni di ricarica rapida Huawei completamente raffreddate a liquido in più di 340 città e principali autostrade in tutto il paese entro il 2024 per creare "una rete per le città", "una rete per le alte velocità" e "una rete elettrica". Una rete di ricarica "amichevole". Infatti, Huawei ha presentato un supercharger completamente raffreddato a liquido già nell'ottobre dello scorso anno e ha completato la progettazione di diversi siti dimostrativi finora.
Casualmente, alla fine dello scorso anno NIO ha annunciato ufficialmente il lancio di una nuova stazione di ricarica ultrarapida da 640 kW completamente raffreddata a liquido. La stazione di ricarica ultrarapida è dotata di una pistola di ricarica raffreddata a liquido che pesa solo 2,4 chilogrammi e sarà lanciata ufficialmente già ad aprile di quest'anno. Finora, molti hanno definito il 2024 l'anno dell'esplosione dei compressori volumetrici completamente raffreddati a liquido. Riguardo a questa novità, credo che tutti si siano ancora posti molte domande: cos'è esattamente la sovralimentazione raffreddata a liquido? Quali sono i suoi vantaggi unici? Il raffreddamento a liquido diventerà la direzione di sviluppo principale della sovralimentazione in futuro?
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Ricarica più efficiente e veloce
"Finora, non esiste una definizione standard unificata per il cosiddetto compressore volumetrico completamente raffreddato a liquido", ha dichiarato Wei Dong, ingegnere presso il Laboratorio di Tecnologia Microelettronica dell'Università Tecnologica di Xi'an, a un giornalista di China Automotive News. In parole povere, la tecnologia di carica a pila per compressori volumetrici completamente raffreddati a liquido utilizza la circolazione del liquido per dissipare rapidamente il calore generato durante il processo di carica da componenti chiave come moduli di carica, cavi e teste di ricarica. Utilizza una pompa di potenza dedicata per azionare il flusso di refrigerante, dissipando così il calore e consentendo all'apparecchiatura di carica di mantenere un funzionamento efficiente. Il refrigerante nelle pile sovralimentate completamente raffreddate a liquido non è acqua comune, ma contiene principalmente glicole etilenico, acqua, additivi e altre sostanze. Per quanto riguarda la proporzione, è un segreto tecnico di ciascuna azienda. Il refrigerante può non solo migliorare la stabilità e l'effetto di raffreddamento del liquido, ma anche ridurre la corrosione e i danni all'apparecchiatura. È importante sapere che il metodo di dissipazione del calore influisce notevolmente sulle prestazioni dell'apparecchiatura di carica. Secondo calcoli teorici, la perdita di calore attuale delle comuni pile di ricarica rapida CC ad alta potenza è di circa il 5%. Senza una buona dissipazione del calore, non solo si accelera l'invecchiamento dell'apparecchiatura, ma si verifica anche un elevato tasso di guasti delle apparecchiature di ricarica.
È proprio grazie al supporto della tecnologia di dissipazione del calore con raffreddamento a liquido completo che la potenza delle stazioni di sovralimentazione a raffreddamento liquido è molto superiore a quella delle stazioni di ricarica rapida convenzionali. Ad esempio, la stazione di sovralimentazione a raffreddamento liquido di Huawei ha una potenza massima di 600 kW, consentendo agli utenti di godere di un'esperienza di ricarica estremamente rapida pari a "una tazza di caffè e una ricarica completa". "Sebbene la corrente e la potenza dei compressori completamente raffreddati a liquido siano attualmente diverse, sono tutti più potenti dei caricabatterie rapidi e dei compressori convenzionali". Zeng Xin, professore presso l'Università di Scienza e Tecnologia di Pechino, ha dichiarato a un giornalista di China Automotive News: "Attualmente, la potenza delle stazioni di ricarica rapida ordinarie è generalmente di circa 120 kW, mentre le stazioni di sovralimentazione convenzionali si aggirano intorno ai 300 kW. La potenza delle stazioni di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido di Huawei e NIO può raggiungere i 600 kW. Inoltre, la stazione di sovralimentazione completamente raffreddata a liquido di Huawei dispone anche di funzioni di identificazione intelligente e di regolazione adattiva. Può regolare automaticamente la potenza e la corrente di uscita in base ai requisiti di carica dei pacchi batteria di diversi modelli, ottenendo un tasso di successo di carica singola fino al 99%.
"Il riscaldamento delle pile sovralimentate completamente raffreddate a liquido ha anche guidato lo sviluppo dell'intera filiera industriale". Secondo Hu Fenglin, ricercatore presso il New Energy Innovation Technology Center dello Shenzhen Institute of Advanced Technology, i componenti necessari per le pile sovralimentate completamente raffreddate a liquido possono essere approssimativamente suddivisi in componenti delle apparecchiature di sovraccarica, componenti strutturali generali, materiali di ricarica rapida ad alta tensione e altri componenti, tra cui componenti di rilevamento intelligenti, chip in carburo di silicio, pompe di potenza, refrigeranti, nonché moduli completamente raffreddati a liquido, pistole di ricarica completamente raffreddate a liquido e sistemi di ricarica. La maggior parte di essi ha requisiti prestazionali più rigorosi e costi più elevati rispetto ai componenti utilizzati nelle pile di ricarica convenzionali.
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Facile da usare, ciclo di vita più lungo
Rispetto alle normali stazioni di ricarica e alle stazioni di ricarica rapida/super convenzionali, le stazioni di ricarica super raffreddate a liquido non solo ricaricano più velocemente, ma offrono anche numerosi vantaggi. "La stazione di ricarica del supercharger completamente raffreddato a liquido di Huawei è molto leggera e anche le automobiliste con poca forza possono usarla facilmente, a differenza delle precedenti stazioni di ricarica che erano ingombranti", ha affermato Zhou Xiang, proprietaria di un'auto elettrica di Chongqing.
"L'applicazione di una serie di nuove tecnologie, nuovi materiali e nuovi concetti offre alle pile di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido vantaggi che le pile di sovralimentazione convenzionali non potevano eguagliare in passato". Hu Fenglin ha affermato che per le pile di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido, la corrente e la potenza sono maggiori. Maggiore è la corrente di carica, maggiore è il riscaldamento del cavo di ricarica. Normalmente, il riscaldamento del cavo di ricarica è proporzionale al quadrato della corrente. Maggiore è la corrente di carica, maggiore è il riscaldamento del cavo. Per ridurre la quantità di calore generato dal cavo ed evitare il surriscaldamento, è necessario aumentare la sezione trasversale del filo, il che significa che la pistola di ricarica e il cavo di ricarica sono più pesanti. Il compressore completamente raffreddato a liquido risolve il problema della dissipazione del calore e utilizza cavi con sezioni trasversali più piccole per garantire la trasmissione di correnti maggiori. Pertanto, i cavi delle pile di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido sono più sottili e leggeri di quelli delle pile di sovralimentazione convenzionali, e anche le pistole di ricarica sono più leggere. Ad esempio, la pistola di ricarica delle pile di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido di NIO pesa solo 2,4 chilogrammi, il che la rende molto più leggera delle pile di ricarica convenzionali. La pila è molto più leggera e offre un'esperienza d'uso migliore, soprattutto per le donne che possiedono un'auto, rendendola più comoda da usare.
"Il vantaggio delle pile di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido è che sono più sicure". Wei Dong ha affermato che in passato la maggior parte delle pile di ricarica utilizzava il raffreddamento naturale, il raffreddamento ad aria e altri metodi, che richiedevano fori di ventilazione in parti rilevanti della pila di ricarica, il che comportava inevitabilmente che l'aria mescolata a polvere, persino particelle metalliche sottili, nebbia salina e vapore acqueo penetrasse all'interno della pila di ricarica e venisse adsorbita sulla superficie dei componenti elettrici, causando problemi come riduzione delle prestazioni di isolamento del sistema, scarsa dissipazione del calore, riduzione dell'efficienza di ricarica e riduzione della durata delle apparecchiature. Al contrario, il metodo di raffreddamento completamente a liquido può raggiungere una copertura completa, migliorare l'isolamento e la sicurezza e consentire alla pila di ricarica di raggiungere un livello superiore di prestazioni antipolvere e impermeabile intorno allo standard elettrico internazionale IP65, con maggiore affidabilità. Inoltre, dopo l'abbandono del design multi-ventola raffreddato ad aria, il rumore di funzionamento della batteria di sovralimentazione completamente raffreddata a liquido è stato significativamente ridotto, da 70 decibel nella batteria di sovralimentazione raffreddata ad aria a circa 30 decibel, quasi un sussurro, eliminando in passato la necessità di ricarica rapida nelle aree residenziali. Si è verificata una situazione imbarazzante di lamentele dovute al forte rumore notturno.
Costi operativi inferiori e cicli di recupero dei costi più brevi sono anche uno dei vantaggi delle pile di ricarica sovralimentate completamente raffreddate a liquido. Zeng Xin ha affermato che le tradizionali pile di ricarica raffreddate ad aria hanno generalmente una durata non superiore a 5 anni, ma gli attuali periodi di noleggio per le operazioni delle stazioni di ricarica sono per lo più di 8-10 anni, il che significa che è necessario almeno un reinvestimento durante il ciclo di funzionamento della stazione. Sostituire il dispositivo di ricarica primario. La durata utile delle pile di ricarica completamente raffreddate a liquido è generalmente superiore a 10 anni. Ad esempio, la durata di progettazione delle pile di ricarica super raffreddate a liquido completamente di Huawei è superiore a 15 anni, il che può coprire l'intero ciclo di vita della stazione. Inoltre, rispetto alle pile di ricarica che utilizzano moduli raffreddati ad aria che richiedono frequenti aperture degli armadi per la rimozione della polvere e la manutenzione, le pile di ricarica completamente raffreddate a liquido devono essere lavate solo dopo l'accumulo di polvere nel radiatore esterno, semplificando la manutenzione.
Nel complesso, il costo del ciclo di vita completo di un compressore volumetrico completamente raffreddato a liquido è inferiore a quello di un tradizionale sistema di sovralimentazione raffreddato ad aria. Con l'applicazione e la promozione di batterie di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido, i suoi vantaggi economici complessivi diventeranno sempre più evidenti.
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Il mercato ha prospettive brillanti e la concorrenza si fa più serrata
Infatti, con il continuo aumento del tasso di penetrazione dei veicoli a nuova energia e il rapido sviluppo di infrastrutture di supporto come le stazioni di ricarica, le stazioni di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido sono diventate il fulcro della concorrenza nel settore. Molte aziende produttrici di veicoli a nuova energia, aziende produttrici di stazioni di ricarica, aziende tecnologiche, ecc. hanno avviato attività di ricerca e sviluppo tecnologico e la progettazione di stazioni di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido.
Tesla è la prima casa automobilistica del settore a implementare stazioni di sovralimentazione raffreddate a liquido in lotti. Le sue stazioni di sovralimentazione V3 adottano un design completamente raffreddato a liquido, moduli di ricarica raffreddati a liquido e pistole di ricarica raffreddate a liquido. La potenza di ricarica massima di una singola pistola è di 250 kW. È stato riferito che Tesla ha gradualmente implementato nuove stazioni di sovralimentazione V4 completamente raffreddate a liquido in tutto il mondo dallo scorso anno. La prima stazione di sovralimentazione V4 in Asia è stata lanciata a Hong Kong, in Cina, nell'ottobre dello scorso anno e presto entrerà nel mercato continentale. È stato riferito che la potenza di ricarica massima teorica di questa stazione di ricarica è di 615 kW, equivalente alle prestazioni delle stazioni di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido di Huawei e NIO. Sembra che la competizione di mercato per le stazioni di ricarica completamente raffreddate a liquido sia iniziata silenziosamente.
"In generale, i compressori completamente raffreddati a liquido offrono capacità di ricarica ad alta potenza e un'efficienza di ricarica notevolmente migliorata, il che può alleviare efficacemente l'ansia degli utenti in fase di ricarica". In un'intervista con un giornalista di China Automotive News, ha affermato che, tuttavia, attualmente i compressori completamente raffreddati a liquido hanno una scala di applicazione limitata, con conseguenti costi più elevati. Inoltre, poiché la ricarica ad alta potenza richiede l'ottimizzazione della gestione della sicurezza delle batterie e l'aumento della piattaforma di tensione del veicolo, anche i costi aumenteranno dal 15% al 20%. Nel complesso, lo sviluppo della tecnologia di ricarica ad alta potenza richiede una valutazione completa di fattori quali la gestione della sicurezza del veicolo, la controllabilità indipendente dei dispositivi ad alta tensione e i costi. Si tratta di un processo graduale.
"Il costo elevato delle pile di sovralimentazione raffreddate a liquido è uno degli ostacoli pratici che ne ostacolano la promozione su larga scala". Hu Fenglin ha affermato che il costo attuale di ogni pila di sovralimentazione Huawei è di circa 600.000 yuan. In questa fase, le piccole e medie imprese generalmente impegnate nel settore della ricarica hanno difficoltà a competere. Tuttavia, nelle prospettive di sviluppo a lungo termine, con l'espansione delle applicazioni e la riduzione dei costi, i numerosi vantaggi delle pile di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido diventeranno gradualmente evidenti. La forte domanda degli utenti e del mercato per una ricarica sicura, ad alta velocità e rapida offrirà un più ampio spazio per lo sviluppo di pile di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido.
Un recente rapporto di ricerca pubblicato dal CICC ha evidenziato che la sovralimentazione con raffreddamento a liquido stimola l'ammodernamento della filiera industriale e si prevede che il mercato interno raggiungerà quasi i 9 miliardi di yuan nel 2026. Grazie al sostegno di case automobilistiche, aziende energetiche, ecc., si prevede inizialmente che il numero di stazioni di sovralimentazione con raffreddamento a liquido a livello nazionale raggiungerà le 45.000 unità nel 2026.
Zeng Xin ha inoltre sottolineato che nel 2021 saranno meno di 10 i modelli sul mercato interno che supportano la sovraccarica; nel 2023 saranno più di 140 i modelli che la supportano, e ce ne saranno altri in futuro. Questo non solo riflette realisticamente il ritmo accelerato del lavoro e della vita delle persone nel rifornimento di energia per i veicoli a energia rinnovabile, ma riflette anche il trend di sviluppo della domanda di mercato. Per questo motivo, le prospettive di sviluppo di stazioni di sovralimentazione completamente raffreddate a liquido sono estremamente promettenti.
Data di pubblicazione: 15-03-2024