„Jeden kilometr za sekundu a dojezd 200 kilometrů po 5 minutách nabíjení.“ Dne 27. února na konferenci Huawei China Digital Energy Partner Conference 2024 představila společnost Huawei Digital Energy Technology Co., Ltd. (dále jen „Huawei Digital Energy“) plně kapalinou chlazenou přeplňovací stanici. Plán propagace tvrdí, že „udělá z nabíjení při tankování realitu“. Podle plánu postaví společnost Huawei Digital Energy v roce 2024 více než 100 000 plně kapalinou chlazených přeplňovacích stanic Huawei ve více než 340 městech a na hlavních dálnicích po celé zemi, aby vytvořila „jednu síť pro města“, „jednu síť pro vysoké rychlosti“ a „jednu energetickou síť“. „Přátelskou“ nabíjecí síť. Společnost Huawei ve skutečnosti uvedla na trh plně kapalinou chlazený produkt s přeplňováním již v říjnu loňského roku a dosud dokončila rozvržení několika demonstračních stanovišť.
Shodou okolností společnost NIO na konci loňského roku oficiálně oznámila, že uvedla na trh novou plně kapalinou chlazenou ultrarychlou nabíjecí stanici s výkonem 640 kW. Tato ultrarychlá nabíjecí stanice je vybavena kapalinou chlazenou nabíjecí pistolí o hmotnosti pouhých 2,4 kilogramu a oficiálně bude uvedena na trh již v dubnu tohoto roku. Doposud mnoho lidí označovalo rok 2024 za rok exploze plně kapalinou chlazených kompresorů. Myslím, že ohledně této novinky si všichni stále kladou mnoho otázek: Co přesně je kapalinou chlazené přeplňování? Jaké jsou jeho jedinečné výhody? Stane se kapalinové chlazení v budoucnu hlavním směrem vývoje přeplňování?
01
Efektivnější a rychlejší nabíjení
„Zatím neexistuje jednotná standardní definice pro tzv. plně kapalinou chlazený kompresor,“ řekl reportérovi China Automotive News Wei Dong, inženýr z Laboratoře mikroelektronické technologie Technologické univerzity v Si-anu. Laicky řečeno, plně kapalinou chlazený kompresor je technologie, která využívá cirkulaci kapaliny k rychlému odvodu tepla generovaného během procesu nabíjení klíčovými komponenty, jako jsou nabíjecí moduly, kabely a hlavy nabíjecích pistolí. Používá specializované výkonové čerpadlo k pohonu toku chladicí kapaliny, čímž odvádí teplo a umožňuje nabíjecímu zařízení udržovat efektivní provoz. Chladicí kapalina v plně kapalinou chlazených kompresorových kompresorech není obyčejná voda, ale většinou obsahuje ethylenglykol, vodu, přísady a další látky. Pokud jde o poměr, je to technické tajemství každé společnosti. Chladicí kapalina může nejen zlepšit stabilitu a chladicí účinek kapaliny, ale také snížit korozi a poškození zařízení. Je třeba vědět, že metoda odvodu tepla výrazně ovlivňuje výkon nabíjecího zařízení. Podle teoretických výpočtů je aktuální tepelná ztráta běžných vysoce výkonných stejnosměrných rychlonabíjecích kompresorů asi 5 %. Bez dobrého odvodu tepla to nejen urychlí stárnutí zařízení, ale také povede k vysoké poruchovosti nabíjecího zařízení.
Právě díky technologii odvádění tepla s plně kapalinovým chlazením je výkon plně kapalinou chlazených supernabíjecích článků mnohem vyšší než u konvenčních rychlonabíjecích článků. Například kapalinou chlazený supernabíjecí článk od společnosti Huawei má maximální výkon 600 kW, což uživatelům umožňuje vychutnat si extrémně rychlé nabíjení jako „šálek kávy a plné nabití“. „Ačkoli se proud a výkon plně kapalinou chlazených supernabíječek v současnosti liší, všechny jsou výkonnější než konvenční rychlonabíječky a supernabíječky.“ Zeng Xin, profesor na Pekingské univerzitě vědy a techniky, řekl reportérovi China Automotive News: „V současné době je výkon běžných rychlonabíjecích článků obecně kolem 120 kW a konvenčních supernabíjecích článků kolem 300 kW. Výkon plně kapalinou chlazených supernabíjecích článků od společností Huawei a NIO může dosáhnout až 600 kW. Kromě toho má plně kapalinou chlazený supernabíjecí článk od společnosti Huawei také inteligentní identifikaci a adaptivní funkce nastavení.“ Dokáže automaticky upravovat výstupní výkon a proud podle požadavků na nabíjení baterií různých modelů, čímž dosahuje až 99% úspěšnosti nabití.
„Ohřívání plně kapalinou chlazených přeplňovaných pilotů také pohánělo rozvoj celého průmyslového řetězce.“ Podle Hu Fenglina, výzkumníka z Centra pro nové energetické inovace v rámci Šen-čenského institutu pokročilých technologií, lze komponenty potřebné pro plně kapalinou chlazené přeplňované piloty zhruba rozdělit na komponenty zařízení pro přebíjení, obecné konstrukční komponenty, materiály pro rychlé nabíjení vysokého napětí a další komponenty, včetně inteligentních senzorů, čipů z karbidu křemíku, výkonových čerpadel, chladicích kapalin, jakož i plně kapalinou chlazených modulů, plně kapalinou chlazených nabíjecích pistolí a nabíjecích zařízení. Většina z nich má přísnější požadavky na výkon a vyšší náklady než komponenty používané v konvenčních nabíjecích pilotech.
02
Snadné použití, delší životnost
Ve srovnání s běžnými nabíjecími stanicemi a konvenčními rychlonabíjecími stanicemi/stanicemi pro rychlé/supernabíjení se plně kapalinou chlazené supernabíjecí stanice nejen nabíjejí rychleji, ale mají také mnoho výhod. „Nabíjecí pistole plně kapalinou chlazené kompresorové nabíječky Huawei je velmi lehká a na rozdíl od předchozích nabíjecích stanic, které byly objemné, ji mohou snadno používat i majitelky automobilů s malou silou,“ řekl Zhou Xiang, majitel elektromobilu v Čchung-čchingu.
„Použití řady nových technologií, nových materiálů a nových konceptů poskytuje plně kapalinou chlazeným přeplňovacím pilotům výhody, kterým se konvenční nabíjecí piloty v minulosti nemohly rovnat.“ Hu Fenglin uvedl, že u plně kapalinou chlazených přeplňovacích pilot jsou proud a výkon vyšší. Větší proud znamená rychlejší nabíjení. Za normálních okolností je ohřev nabíjecího kabelu úměrný druhé mocnině proudu. Čím větší je nabíjecí proud, tím větší je ohřev kabelu. Aby se snížilo množství tepla generovaného kabelem a zabránilo se přehřátí, musí se zvětšit průřez vodiče, což znamená, že nabíjecí pistole a nabíjecí kabel jsou těžší. Plně kapalinou chlazený přeplňovací kompresor řeší problém odvodu tepla a používá kabely s menším průřezem, aby se zajistil přenos větších proudů. Kabely plně kapalinou chlazených přeplňovacích pilot jsou proto tenčí a lehčí než kabely konvenčních přeplňovacích pilot a nabíjecí pistole jsou také lehčí. Například nabíjecí pistole plně kapalinou chlazených přeplňovacích pilot NIO váží pouze 2,4 kilogramu, což je mnohem lehčí než u konvenčních nabíjecích pilot. Hromada je mnohem lehčí a přináší lepší uživatelský zážitek, zejména pro majitelky aut, což je pohodlnější.
„Výhodou plně kapalinou chlazených přeplňovacích článků je jejich bezpečnost.“ Wei Dong uvedl, že v minulosti většina nabíjecích článků používala přirozené chlazení, chlazení vzduchem a další metody, které vyžadovaly větrací otvory v příslušných částech nabíjecího článku, což nevyhnutelně vedlo k tomu, že vzduch smíchaný s prachem, dokonce i jemnými kovovými částicemi, solnou mlhou a vodní párou vstupoval do vnitřku nabíjecího článku a adsorboval se na povrchu elektrických součástek, což vedlo k problémům, jako je snížený izolační výkon systému, špatný odvod tepla, snížená účinnost nabíjení a zkrácená životnost zařízení. Naproti tomu metoda plného kapalinového chlazení může dosáhnout plného pokrytí, zlepšit izolaci a bezpečnost a umožnit nabíjecímu článku dosáhnout vyšší úrovně prachotěsnosti a vodotěsnosti v rámci mezinárodního elektrického standardu IP65 s vyšší spolehlivostí. Navíc po opuštění víceventilátorové konstrukce s chlazením vzduchem se provozní hluk plně kapalinou chlazeného přeplňovacího článku výrazně snížil, ze 70 decibelů u vzduchem chlazeného nabíjecího článku na přibližně 30 decibelů, což je téměř šepot, čímž se v minulosti zabránilo potřebě rychlého nabíjení v obytných oblastech. Došlo k trapné situaci se stížnostmi kvůli hlasitému hluku v noci.
Nižší provozní náklady a kratší cykly nákladů na obnovu jsou také jednou z výhod plně kapalinou chlazených přeplňovaných pilotů. Zeng Xin uvedl, že tradiční vzduchem chlazené nabíjecí piloty mají obecně životnost maximálně 5 let, ale současné doby pronájmu pro provoz nabíjecích stanic jsou většinou 8 až 10 let, což znamená, že během provozního cyklu stanice je nutná alespoň reinvestice. Vyměňte primární nabíjecí zařízení. Životnost plně kapalinou chlazených nabíjecích pilotů je obecně více než 10 let. Například konstrukční životnost plně kapalinou chlazených přeplňovaných pilotů Huawei je více než 15 let, což může pokrýt celý životní cyklus stanice. Navíc ve srovnání s nabíjecími piloty používajícími vzduchem chlazené moduly, které vyžadují časté otevírání skříní pro odstranění prachu a údržbu, je nutné plně kapalinou chlazené nabíjecí piloty proplachovat pouze po nahromadění prachu ve vnějším chladiči, což usnadňuje údržbu.
Celkově vzato jsou náklady na celý životní cyklus plně kapalinou chlazeného kompresoru nižší než u tradičního vzduchem chlazeného přeplňovacího zařízení. S používáním a propagací plně kapalinou chlazených kompresorů se jejich komplexní nákladově efektivní výhody stanou stále zřetelnějšími.
03
Trh má slibné vyhlídky a konkurence se vyostřuje
Ve skutečnosti s neustálým nárůstem míry penetrace vozidel s novými energetickými zdroji a rychlým rozvojem podpůrné infrastruktury, jako jsou nabíjecí piloty, se plně kapalinou chlazené přeplňovací piloty staly středem konkurence v tomto odvětví. Mnoho společností zabývajících se vozidly s novými energetickými zdroji, společností zabývajících se nabíjecími piloty, technologických společností atd. zahájilo technologický výzkum, vývoj a návrh plně kapalinou chlazených přeplňovacích pilot.
Tesla je první automobilkou v oboru, která hromadně nasazuje kapalinou chlazené přeplňovací stanice. Její přeplňovací stanice V3 využívají plně kapalinou chlazenou konstrukci, kapalinou chlazené nabíjecí moduly a kapalinou chlazené nabíjecí pistole. Maximální nabíjecí výkon jedné pistole je 250 kW. Uvádí se, že Tesla od loňského roku postupně nasazuje nové plně kapalinou chlazené přeplňovací stanice V4 po celém světě. První asijská přeplňovací stanice V4 byla spuštěna v Hongkongu v Číně v říjnu loňského roku a brzy vstoupí na pevninský trh. Uvádí se, že teoretický maximální nabíjecí výkon této nabíjecí stanice je 615 kW, což odpovídá výkonu plně kapalinou chlazených přeplňovacích stanic společností Huawei a NIO. Zdá se, že tržní konkurence o plně kapalinou chlazené nabíjecí stanice tiše začala.
„Obecně řečeno, plně kapalinou chlazené kompresory mají schopnost nabíjení s vysokým výkonem a výrazně se zlepšuje účinnost nabíjení, což může účinně zmírnit úzkost uživatelů z nabíjení.“ V rozhovoru s reportérem China Automotive News uvedl, že v současné době mají plně kapalinou chlazené kompresory omezený rozsah použití, což vede k vyšším nákladům. Navíc, vzhledem k tomu, že nabíjení s vysokým výkonem vyžaduje optimalizaci řízení bezpečnosti baterie a zvýšení napěťové platformy vozidla, náklady se také zvýší o 15 % až 20 %. Celkově vzato vyžaduje vývoj technologie nabíjení s vysokým výkonem komplexní zvážení faktorů, jako je řízení bezpečnosti vozidla, nezávislá ovladatelnost vysokonapěťových zařízení a náklady. Jedná se o postupný proces.
„Vyšší cena kapalinou chlazených přeplňovacích článků je jednou z praktických překážek, které brání jejich rozsáhlé propagaci.“ Hu Fenglin uvedl, že současná cena každého přeplňovacího článku Huawei je přibližně 600 000 juanů. V této fázi je pro malé a střední podniky, které se obecně zabývají nabíjením, téměř těžké konkurovat. V dlouhodobém horizontu se však s rozšiřováním aplikací a snižováním nákladů postupně projeví mnoho výhod plně kapalinou chlazených přeplňovacích článků. Rostoucí poptávka uživatelů a trh po bezpečném, vysokorychlostním a rychlém nabíjení otevřou širší prostor pro vývoj plně kapalinou chlazených přeplňovacích článků.
Nedávná výzkumná zpráva zveřejněná společností CICC poukázala na to, že přeplňování kapalinou chlazené motory pohání modernizaci průmyslového řetězce a očekává se, že velikost domácího trhu dosáhne v roce 2026 téměř 9 miliard juanů. V důsledku automobilových společností, energetických společností atd. se zpočátku očekává, že počet domácích kapalinou chlazených přeplňovacích stanic dosáhne v roce 2026 45 000.
Zeng Xin také poukázal na to, že v roce 2021 bude na domácím trhu méně než 10 modelů s podporou přeplňování; v roce 2023 bude více než 140 modelů s podporou přeplňování a v budoucnu jich bude více. To nejen realisticky odráží zrychlené tempo práce a života lidí při doplňování energie pro vozidla s novými zdroji energie, ale také odráží trend vývoje poptávky na trhu. Z tohoto důvodu jsou vyhlídky na rozvoj plně kapalinou chlazených kompresorových přeplňovacích baterií velmi slibné.
Čas zveřejnění: 15. března 2024