I sistemi di accumulo energetico rappresentano oggi una componente strategica per la transizione verso modelli più sostenibili, influenzando settori che vanno dall’automotive alle energie rinnovabili. In questo scenario, la gestione termica non è solo un dettaglio tecnico, ma il fattore critico che determina le prestazioni, la sicurezza e la vita utile di ogni sistema.
Durante il funzionamento, le batterie generano calore a causa di resistenze interne e fenomeni elettrochimici. Per operare al meglio, queste devono rimanere entro un intervallo di temperatura molto ristretto: all'interno di questo "range ottimale", il sistema garantisce la massima efficienza e il minimo invecchiamento. Al contrario, temperature troppo elevate accelerano il degrado e possono innescare il fenomeno del thermal runaway (instabilità termica), mentre temperature troppo basse danneggiano le celle e riducono drasticamente la potenza erogata.
L’analisi dei complessi fenomeni di conduzione e convezione (sia naturale che forzata) richiede strumenti in grado di far interagire la fisica dei solidi con quella dei fluidi. L'utilizzo della simulazione CFD tramite piattaforme come Ansys Fluent®, che permette oggi un approccio basato sulla fisica 3D per analizzare il comportamento termico a diversi livelli: dalla singola cella al modulo, fino all'intero pacco batteria.
Attraverso modelli di Conjugate Heat Transfer (CHT) e soluzioni avanzate come il framework MSMD (Multi-Scale Multi-Dimensional), i progettisti possono calcolare con precisione il calore generato, includendo gli effetti dell'elettrochimica interna. Questo livello di dettaglio è essenziale per:
Un’importante novità introdotta dagli strumenti moderni come Ansys Discovery™ è la capacità calcolo delle GPU con cui è possibile esplorare in tempo reale centinaia di variazioni geometriche dei sistemi di raffreddamento, come le cooling plates, identificando in pochi minuti i parametri critici.
L’integrazione di metodologie di simulazione veloci per la fase iniziale e ad alta fedeltà per la validazione finale permette di ridurre sensibilmente i costi di sviluppo e manutenzione. Ottimizzare lo scambio termico significa, in ultima analisi, creare sistemi di accumulo più sicuri, affidabili e pronti per le sfide energetiche del futuro.