«Один кілометр за секунду та запас ходу 200 кілометрів після 5 хвилин заряджання». 27 лютого на конференції партнерів Huawei China Digital Energy 2024 року компанія Huawei Digital Energy Technology Co., Ltd. (далі — «Huawei Digital Energy») представила повністю рідинноохолоджену станцію нагнітання. План просування станції стверджує, що «зробить процес заряджання реальністю». Згідно з планом, Huawei Digital Energy побудує понад 100 000 повністю рідинноохолоджених станцій нагнітання Huawei у понад 340 містах та на основних автомагістралях по всій країні у 2024 році, щоб створити «єдину мережу для міст», «єдину мережу для високих швидкостей» та «єдину енергомережу». «Дружню» мережу заряджання. Фактично, Huawei випустила повністю рідинноохолоджений продукт із нагнітанням ще в жовтні минулого року та наразі завершила планування кількох демонстраційних майданчиків.
За збігом обставин, NIO офіційно оголосила наприкінці минулого року про випуск нової повністю рідинно-охолодженої надшвидкої зарядної установки потужністю 640 кВт. Надшвидка зарядна установка оснащена рідинно-охолодженою зарядною гарматою вагою всього 2,4 кілограма та буде офіційно запущена вже у квітні цього року. Досі багато хто називав 2024 рік роком вибуху повністю рідинно-охолоджених нагнітачів. Щодо цієї новинки, я думаю, у всіх досі виникає багато запитань: що саме таке рідинно-охолоджене наддувне заряджання? Які його унікальні переваги? Чи стане рідинне охолодження основним напрямком розвитку наддуву в майбутньому?
01
Ефективніша та швидша зарядка
«Поки що немає єдиного стандартного визначення для так званого повністю рідинно-охолоджувального нагнітача», – сказав Вей Дун, інженер Лабораторії мікроелектронних технологій Сіаньського технологічного університету, репортеру China Automotive News. Простими словами, повністю рідинно-охолоджувальний нагнітач – це технологія, яка використовує циркуляцію рідини для швидкого відведення тепла, що утворюється під час процесу заряджання ключовими компонентами, такими як зарядні модулі, кабелі та головки зарядних пістолетів. У ній використовується спеціальний насос для приведення потоку охолоджувальної рідини, тим самим розсіюючи тепло та дозволяючи зарядному обладнанню підтримувати ефективну роботу. Охолоджувальна рідина в повністю рідинно-охолоджувальних нагнітальних батареях – це не звичайна вода, а здебільшого містить етиленгліколь, воду, добавки та інші речовини. Що стосується пропорції, то це технічний секрет кожної компанії. Охолоджувальна рідина може не тільки покращити стабільність та охолоджувальний ефект рідини, але й зменшити корозію та пошкодження обладнання. Необхідно знати, що метод розсіювання тепла значно впливає на продуктивність зарядного обладнання. Згідно з теоретичними розрахунками, поточні втрати тепла загальних потужних швидких зарядних батарей постійного струму становлять близько 5%. Без гарного відведення тепла це не тільки прискорить старіння обладнання, але й призведе до високого рівня відмов зарядного обладнання.
Саме завдяки підтримці технології повністю рідинного охолодження та розсіювання тепла потужність повністю рідинно охолоджуваних суперзарядних батарей значно вища, ніж у звичайних швидких зарядних батарей. Наприклад, рідинно охолоджувана суперзарядна батарея Huawei має максимальну потужність 600 кВт, що дозволяє користувачам насолоджуватися надзвичайно швидкою зарядкою, як «чашка кави та повний заряд». «Хоча струм та потужність повністю рідинно охолоджуваних суперзарядних пристроїв наразі відрізняються, всі вони потужніші, ніж звичайні швидкі зарядні пристрої та суперзарядні пристрої». Цзен Сінь, професор Пекінського університету науки і технологій, розповів репортеру China Automotive News: «Наразі потужність звичайних швидких зарядних батарей зазвичай становить близько 120 кВт, а звичайних суперзарядних батарей — близько 300 кВт. Потужність повністю рідинно охолоджуваних суперзарядних батарей від Huawei та NIO може сягати 600 кВт. Крім того, повністю рідинно охолоджувана суперзарядна батарея Huawei також має інтелектуальні функції ідентифікації та адаптивного регулювання». Він може автоматично регулювати вихідну потужність і струм відповідно до вимог до швидкості заряду акумуляторних блоків різних моделей, досягаючи до 99% успішності одного заряджання.
«Нагрівання повністю рідинно охолоджуваних наддувних паль також стимулювало розвиток усього галузевого ланцюга». За словами Ху Фенліня, дослідника Центру технологій нових енергетичних інновацій Шеньчженьського інституту передових технологій, компоненти, необхідні для повністю рідинно охолоджуваних наддувних паль, можна приблизно розділити на компоненти обладнання для перезаряджання, загальні структурні компоненти, високовольтні матеріали для швидкого заряджання та інші компоненти, включаючи інтелектуальні сенсорні компоненти, карбід-кремнієві мікросхеми, силові насоси, охолоджувальні рідини, а також повністю рідинно охолоджувані модулі, повністю рідинно охолоджувані зарядні гармати та зарядні пристрої. Більшість з них мають суворіші вимоги до продуктивності та вищу вартість, ніж компоненти, що використовуються у звичайних зарядних палях.
02
Зручний у використанні, довший термін служби
Порівняно зі звичайними зарядними батареями та традиційними швидкими/суперзарядними батареями, повністю рідинно охолоджувані суперзарядні батареї не тільки заряджають швидше, але й мають багато переваг. «Зарядний пістолет повністю рідинно охолоджувального нагнітача Huawei дуже легкий, і навіть жінки-власниці автомобілів з невеликою силою можуть легко ним користуватися, на відміну від попередніх зарядних пістолетів, які були громіздкими», – сказав Чжоу Сян, власник електромобіля з Чунціна.
«Застосування низки нових технологій, нових матеріалів та нових концепцій надає повністю рідинно охолоджуваним нагнітальним паль переваги, з якими звичайні зарядні палі не могли зрівнятися в минулому». Ху Фенлінь сказав, що для повністю рідинно охолоджуваних нагнітальних паль струм і потужність більші, що означає швидшу зарядку. Зазвичай нагрівання зарядного кабелю пропорційне квадрату струму. Чим більший зарядний струм, тим сильніше нагрівання кабелю. Щоб зменшити кількість тепла, що генерується кабелем, і уникнути перегріву, площу поперечного перерізу дроту необхідно збільшити, а це означає, що зарядний пістолет і зарядний кабель важчі. Повністю рідинно охолоджуваний нагнітач вирішує проблему розсіювання тепла та використовує кабелі з меншою площею поперечного перерізу для забезпечення передачі більших струмів. Тому кабелі повністю рідинно охолоджуваних нагнітальних паль тонші та легші, ніж у звичайних нагнітальних паль, а самі зарядні пістолети також легші. Наприклад, зарядний пістолет повністю рідинно охолоджуваних нагнітальних паль NIO важить лише 2,4 кілограма, що набагато легше, ніж у звичайних зарядних паль. Ворс набагато легший і забезпечує кращий користувацький досвід, особливо для жінок-власниць автомобілів, що робить його зручнішим у використанні.
«Перевага повністю рідинно охолоджуваних наддувних зарядних паль полягає в тому, що вони безпечніші». Вей Донг сказав, що в минулому більшість зарядних паль використовували природне охолодження, повітряне охолодження та інші методи, які вимагали вентиляційних отворів у відповідних частинах зарядної паль, що неминуче призводило до того, що повітря, змішане з пилом, навіть дрібними металевими частинками, сольовим туманом та водяною парою, потрапляло всередину зарядної пальи та адсорбувалося на поверхні електричних компонентів, що призводило до таких проблем, як зниження ізоляційних характеристик системи, погана тепловіддача, зниження ефективності заряджання та скорочення терміну служби обладнання. Натомість, метод повного рідинного охолодження може досягти повного покриття, покращити ізоляцію та безпеку, а також дозволити зарядній пальі досягти вищого рівня пило- та водонепроникності, що відповідає міжнародному електричному стандарту IP65, з вищою надійністю. Крім того, після відмови від багатовентиляторної конструкції з повітряним охолодженням, робочий шум повністю рідинно охолоджуваної наддувної пальи значно зменшився з 70 децибелів у повітряно-охолоджуваній зарядній пальі до приблизно 30 децибелів, що майже шепот, що уникало необхідності швидкої зарядки в житлових районах у минулому. Виникла незручна ситуація зі скаргами через гучний шум вночі.
Нижчі експлуатаційні витрати та коротші цикли витрат на відновлення також є однією з переваг повністю рідинно охолоджуваних зарядних паль з наддувом. Цзен Сінь зазначив, що традиційні повітряно-охолоджувані зарядні палі зазвичай мають термін служби не більше 5 років, але поточні терміни оренди для експлуатації зарядних станцій здебільшого становлять від 8 до 10 років, що означає, що протягом робочого циклу станції потрібні щонайменше реінвестиції. Замініть основний зарядний пристрій. Термін служби повністю рідинно-охолоджуваних зарядних паль зазвичай перевищує 10 років. Наприклад, розрахунковий термін служби повністю рідинно-охолоджуваних наддувних зарядних паль Huawei становить понад 15 років, що може охопити весь життєвий цикл станції. Більше того, порівняно із зарядними палями, що використовують модулі з повітряним охолодженням, які потребують частого відкривання шаф для видалення пилу та обслуговування, повністю рідинно-охолоджувані зарядні палі потрібно промивати лише після накопичення пилу в зовнішньому радіаторі, що спрощує обслуговування.
Загалом, вартість повного життєвого циклу повністю рідинно-охолодженого нагнітача нижча, ніж у традиційного повітряно-охолодженого зарядного обладнання. Зі застосуванням та просуванням повністю рідинно-охолоджених нагнітальних паль, його комплексні економічні переваги стануть дедалі більш очевидними.
03
Ринок має яскраві перспективи, а конкуренція загострюється
Фактично, з постійним зростанням темпів проникнення транспортних засобів на нових джерелах енергії та швидким розвитком допоміжної інфраструктури, такої як зарядні палі, повністю рідинно-охолоджувані наддувні палі стали предметом конкуренції в галузі. Багато компаній, що виробляють транспортні засоби на нових джерелах енергії, зарядні палі, технологічні компанії тощо, розпочали технологічні дослідження та розробки, а також проектування повністю рідинно-охолоджуваних наддувних паль.
Tesla — перша автомобільна компанія в галузі, яка впроваджує рідинно-охолоджені зарядні установки партіями. Її зарядні установки V3 мають повністю рідинно-охолоджену конструкцію, рідинно-охолоджені зарядні модулі та рідинно-охолоджені зарядні гармати. Максимальна зарядна потужність однієї гармати становить 250 кВт. Повідомляється, що Tesla поступово розгортає нові повністю рідинно-охолоджені зарядні станції V4 по всьому світу з минулого року. Перша в Азії зарядна станція V4 була запущена в Гонконзі, Китай, у жовтні минулого року і незабаром вийде на материковий ринок. Повідомляється, що теоретична максимальна зарядна потужність цієї зарядної установки становить 615 кВт, що еквівалентно продуктивності повністю рідинно-охолоджених зарядних установок Huawei та NIO. Схоже, що ринкова конкуренція за повністю рідинно-охолоджені зарядні установки непомітно розпочалася.
«Загалом, повністю рідинно-охолоджені нагнітачі мають потужні можливості заряджання, а ефективність заряджання значно покращується, що може ефективно зменшити занепокоєння користувачів щодо заряджання». В інтерв'ю репортеру China Automotive News він сказав, що, однак, наразі повністю рідинно-охолоджені нагнітачі з перезарядкою мають обмежений масштаб застосування, що призводить до вищих витрат. Більше того, оскільки потужна зарядка вимагає оптимізації управління безпекою акумулятора та підвищення напруги платформи транспортного засобу, вартість також зросте на 15-20%. Загалом, розробка технології потужної зарядки вимагає всебічного врахування таких факторів, як управління безпекою транспортних засобів, незалежна керованість високовольтних пристроїв та вартість. Це покроковий процес.
«Вища вартість рідинно-охолоджувальних наддувних паль є однією з практичних перешкод, що заважають їх широкомасштабному просуванню». Ху Фенлінь сказав, що поточна вартість кожної наддувної пальи Huawei становить близько 600 000 юанів. На даному етапі малим та середнім підприємствам, як правило, зайнятим у сфері заряджання, майже неможливо конкурувати. Однак у довгостроковій перспективі розвитку, з розширенням сфер застосування та зниженням витрат, численні переваги повністю рідинно-охолоджувальних наддувних паль поступово стануть помітними. Жорсткий попит користувачів та ринок безпечної, високошвидкісної та швидкої зарядки відкриють ширший простір для розвитку повністю рідинно-охолоджувальних наддувних паль.
У нещодавньому дослідницькому звіті, опублікованому CICC, зазначається, що рідинне охолодження наддувом стимулює модернізацію промислового ланцюга, а очікується, що обсяг внутрішнього ринку досягне майже 9 мільярдів юанів у 2026 році. Спочатку очікується, що завдяки автомобільним компаніям, енергетичним компаніям тощо кількість вітчизняних станцій наддуву з рідинним охолодженням досягне 45 000 у 2026 році.
Цзен Сінь також зазначив, що у 2021 році на внутрішньому ринку буде менше 10 моделей з підтримкою наддуву; у 2023 році буде понад 140 моделей з підтримкою наддуву, і в майбутньому їх буде більше. Це не лише реалістично відображає прискорені темпи роботи та життя людей у поповненні енергії для транспортних засобів на нових джерелах енергії, але й відображає тенденцію розвитку ринкового попиту. Через це перспективи розвитку повністю рідинно-охолоджених наддувних паль є настільки багатообіцяючими.
Час публікації: 15 березня 2024 р.