На фона на ускоряващата се в Китай трансформация към чиста енергия днес Zsen Risun Energy Technologies представи своята домашна система за съхранение на енергия NovaGuard S5 на Международното изложение по технологии за съхранение на енергия 2024 в Шанхай. Това представяне отбелязва вехта в научноизследователския и развойния път на компанията, тъй като NovaGuard S5 е създадена чрез междудисциплинарен развойен процес, продължил 12 месеца, и осигурява 25 % по-висока енергийна плътност, 40 % по-бързо зареждане и срок на експлоатация от 15 години — поставяйки нов стандарт за производителността на битови батерии. Изложбата, чиято тема беше „Зелено съхранение, бъдеща енергия“, привлече над 35 000 посетители от 42 страни и стана най-голямото събиране на заинтересовани страни в областта на съхранението на енергия в Азия тази година.
Контекст: Състезание за декарбонизация
Тази изложба се провежда в критичен момент: Според доклада на Националната енергийна администрация на Китай инсталациите за домашно слънчево електроопазване със складиране са нараснали с 98 % спрямо същия период на миналата година през първото полугодие на 2024 г., подтикнати от национални стимули и загрижеността относно надеждността на електрическата мрежа. Въпреки това много домакинства все още са принудени да правят компромиси между разходите за системата, нейния срок на служба и безопасността ѝ. Според скорошно проучване, проведено от Китайската асоциация по възобновяема енергия, 62 % от собствениците на жилища посочват „дълголетието на батериите“ като основната си загриженост, докато 48 % се безпокоят от високите първоначални разходи.
„Домашното енергийно съхранение не е просто резервен източник на електричество — то е основата на децентрализирана, безвъглеродна електрическа мрежа“, заяви д-р Вей Цян, началник на отдела за разработка на продукти в Zsen Risun, по време на представянето на продукта. „NovaGuard S5 е нашата реакция на пазарната нужда от система, която не принуждава собствениците на жилища да избират между производителност и спокойствие.“ Системата, представена на изложбения щанд на Zsen Risun с площ 200 квадратни метра (на снимката), вече е получила предварителни поръчки общо за 21 000 бройки от европейски и австралийски дистрибутори, което подчертава нейния глобален апел.
12-месечният R&D процес зад NovaGuard S5
R&D процесът на Zsen Risun за NovaGuard S5 е истински урок по агилно сътрудничество, при който са интегрирани материалознание, термично инженерство и тестване, водено от изкуствен интелект, за да се получи продукт, надвишаващ индустриалните стандарти. Проектът, кодиран като „Проект Аврора“, включва 87 инженери, 12 кросфункционални спринтове и повече от 14 000 часа лабораторни изпитания.
1. Етап 1: Събиране на изисквания, фокусирани върху потребителите (януари–февруари 2024 г.)
Проектът започна с глобално проучване сред 3500 домакинства и 200 инсталатори, в резултат на което бяха идентифицирани три основни проблема:
Бавни скорости на зареждане, които ограничават готовността за резервно захранване по време на прекъсвания в електрическата мрежа
Високи първоначални разходи в сравнение с продължителността на експлоатацията, което води до дълги периоди за възстановяване на инвестициите
Тревоги относно риска от термичен разгон, усилени в климатични зони с високи температури
Тази обратна връзка направо оформи пътя на научноизследователската и развойната дейност: екипът постави за приоритет срок на експлоатация от 10 000 цикъла, зареждане от 0 до 80 % за 90 минути и пасивна система за термично управление, която изключва необходимостта от шумни и изискващи интензивно поддръжка вентилатори. За да се потвърдят тези приоритети, екипът организира 12 фокус групи в Шанхай, Берлин и Сидни, където собственици на жилища тестваха прототипни интерфейси за зареждане и дадоха обратна връзка относно компактния, самостоятелно стоящ дизайн на системата.
2. Етап 2: Иновации в материали и формулиране на клетки (март–април 2024 г.)
В изследователския и развойен център на Zsen Risun в Сучжоу материалини учени са се фокусирали върху оптимизирането на химията на литий-желязо-фосфатните (LFP) клетки, която е основата на NovaGuard S5. Те разработиха собствена анодна композитна наносилициева структура, която повишава енергийната плътност до 165 Wh/kg – с 25 % по-висока от тази на стандартните LFP клетки – и при това запазва термичната стабилност, която прави LFP най-безопасната батерийна химия на пазара.
Екипът също разработи твърдотелно електролитно покритие, което намалява вътрешното съпротивление с 18 % и осигурява възможността за бързо зареждане за 90 минути. „Тествахме над 70 различни електролитни формули, преди да изберем такава, която постига баланс между проводимост и стабилност“, обясни д-р Лин Мей, водещ специалист по клетъчна химия. „Само този пробив намали целевото време за зареждане наполовина.“ За да се осъществи мащабирането на тази иновация, Zsen Risun сключи партньорство с Института по наука за материалите към Университета Цинхуа, за да се усъвършенства производственият процес на покритието и да се намали отпадъкът от материали с 32 %.
3. Етап 3: Проектиране на модул и топлинно инженерство (май–юни 2024 г.)
Основен предизвикателството беше отвеждането на топлината, генерирана по време на бързо зареждане, без активно охлаждане. Инженерният екип разработи топлинен интерфейсен слой от графитна пяна, който обгръща всяка клетка и отвежда топлината към алуминиев топлоотвод, интегриран в основата на модула. Тази пасивна система не само елиминира шума от вентилаторите и поддръжката, но също така гарантира, че температурата на клетките остава под 45 °C дори при непрекъснат разряд с ток 1C.
„Проведохме 3000 часа топлинни циклични изпитания, за да потвърдим този дизайн“, заяви д-р Чен Хао, главен механичен инженер. „В най-лошия сценарий — директно слънчево осветление при температура 40 °C — нашите модули никога не надхвърлиха 42 °C.“ Компактният подов модел на NovaGuard S5 (видим на изложбената площадка) също е оптимизиран за лесна инсталация, като включва интегрирано управление на кабелите и предна панелна плоча без нужда от инструменти за достъп до системата за управление на батериите (BMS). Монтажниците, участвали в фокус групите, похвалиха дизайна, като отбелязаха, че той намалява времето за настройка на място средно с 45 минути на единица.
4. Фаза 4: Разработка на BMS, базирана на изкуствен интелект (юли–август 2024 г.)
Вътрешният екип на Zsen Risun за разработка на системи за управление на батериите (BMS) създаде AI-управлявана система за управление на батерии, която учи от реални модели на използване, за да максимизира живота на батериите. Системата BMS включва:
Прогностично балансиране на клетките: Регулира зарядните токове, за да се предотврати прекомерното натоварване на отделните клетки, удължавайки броя на циклите с 12 %
Алгоритми за интеграция в електрическата мрежа: Автоматично превключва между мрежата, слънчевата енергия и батерийното захранване, за да се минимизират разходите за електроенергия
Диагностика на безопасното функциониране в реално време: Мониторинг на 24 параметъра, включително напрежение, ток и температура, с време за реакция към аномалии от 100 милисекунди
По време на полеви изпитания в Гуандун системата за управление на батерии (BMS) намалила средните сметки за електроенергия на клиентите с 38 % чрез използване на сигнали за тарифи според времето на потребление — функция, която се превърнала в основен предимство при продажбите за европейските дистрибутори. Екипът също интегрирал облачна система за актуализация на фърмуера, която позволява дистанционно прилагане на поправки и подобрения на производителността без необходимост от посещения на място. При последно изпитание тази функция позволила на екипа да отстрани малка софтуерна грешка, засягаща 300 полеви единици, за 72 часа, без прекъсване на работата за клиентите.
5. Фаза 5: Ускорено тестване и валидация (септември–октомври 2024 г.)
Преди масовото производство NovaGuard S5 преминала през 6-месечна програма за ускорено стареене, която симулирала 15 години експлоатация. Ключовите изпитания включвали:
Симулация на топлинен разгон: Прекомерно зареждане на клетката, за да се провери дали пасивната охладителна система и огнеустойчивата обвивка могат да ограничат евентуален инцидент
Цикли при екстремни температури: Тестване на работоспособността в диапазона от -20 °C до 55 °C, за да се гарантира надеждността в сурови климатични условия
Механични изпитания на устойчивост: Падане на модула от височина 1,5 м и подлагане на вибрации с ускорение 5G, за да се потвърди неговата издръжливост
Системата издържа всички изпитания без нито един критичен отказ; запазването на капацитета остава над 80 % след 10 000 цикъла — с 20 % над индустриалните стандарти. Независими изпитания от TÜV Rheinland потвърдиха, че NovaGuard S5 отговаря на безопасностните стандарти IEC 62619 и има рейтинг на надеждност 99,97 % при реални експлоатационни условия.
6. Фаза 6: Пилотно производство и полеви изпитания (октомври 2024 г.)
Пилотен проект с 500 единици беше внедрен в 120 домакинства в Китай, Германия и Австралия. Първоначалната обратна връзка е изключително положителна: собственик на къща в Мелбърн съобщи, че системата захранвала цялата му къща в продължение на 36 часа по време на последно прекъсване на електроснабдяването, докато семейство от Гуанчжоу отбеляза намаляване с 42 % на своите месечни сметки за електричество. Монтажниците в Германия похвалиха съвместимостта на системата с европейските мрежови протоколи, като един от тях отбеляза: „NovaGuard S5 се интегрира безупречно с нашите съществуващи слънчеви инсталации, намалявайки времето за пускане в експлоатация с 20 %.”
Въздействие върху отрасъла и бъдеща насока
NovaGuard S5 вече е спечелил признанието на експерти от индустрията. „Способността на Zsen Risun да интегрира иновации в материалите, топлинно инженерство и изкуствен интелект в един продукт е истинска промяна в правилата на играта“, заяви Джеймс О’Конър, старши аналитик в Wood Mackenzie. „Тази система преодолява най-големите бариери за внедряване на домашни системи за съхранение на енергия и очакваме тя да заеме 8–10 % от европейския пазар до 2026 г.“
За да подсили този импулс, Zsen Risun планира:
Да разшири своя център за проучвания и разработки в Сучжоу с 40 % през 2025 г., за да ускори разработката на твърдотелни батерии
Да стартира програма за гаранция от 10 години за NovaGuard S5 — най-дългата в индустрията
Да сътрудничи с европейски инсталатори на слънчеви панели, за да предлага системата като комплект заедно с покривни панели и по този начин да стимулира допълнителното ѝ внедряване
Да инвестира 50 милиона щатски долара в ново производствено предприятие в Унгария за обслужване на европейския пазар, което ще намали времето за доставка с 60 %
Докато светът се стреми към декарбонизация, NovaGuard S5 е доказателство за това какво е възможно, когато научноизследователската и развойната дейност се основава на потребителските нужди и инженерно съвършенство. На изложбата в Шанхай, където посетителите се струпаха около щанда на Zsen Risun, за да видят системата в действие, стана ясно, че бъдещето на домашното съхранение на енергия вече е настъпило.
