Před pozadím zrychleného přechodu Číny na čistou energii dnes společnost Zsen Risun Energy Technologies představila na Mezinárodní výstavě technologií pro ukládání energie 2024 v Šanghaji svůj domácí systém pro ukládání energie NovaGuard S5. Toto uvedení znamená milník výzkumné a vývojové cesty společnosti, neboť NovaGuard S5 využívá 12měsíční průřezový vývojový proces, který umožňuje o 25 % vyšší energetickou hustotu, o 40 % rychlejší nabíjení a životnost 15 let – tímto se stanovuje nový referenční standard pro výkon baterií určených pro domácnosti. Výstava, jejíž tématem bylo „Zelené ukládání energie, budoucí energie“, přilákala více než 35 000 návštěvníků z 42 zemí a stala se tak největším shromážděním zainteresovaných stran z oblasti ukládání energie v Asii v tomto roce.
Kontext: Závod k dekarbonizaci
Veletrh probíhá v kritickém okamžiku: podle Čínské národní správy energetiky vzrostl v prvním pololetí roku 2024 počet domácích instalací solárních systémů s akumulací energie o 98 % meziročně, a to díky státním pobídkám a obavám o spolehlivost rozvodné sítě. Mnoho domácností však stále čelí kompromisům mezi cenou systému, jeho životností a bezpečností. Nedávný průzkum Čínské asociace obnovitelných zdrojů energie zjistil, že 62 % domácích majitelů uvádí jako svůj největší zájem „životnost baterií“, zatímco 48 % se znepokojuje vysokými počátečními náklady.
„Domácí systémy pro ukládání energie nejsou jen záložním zdrojem elektrické energie – jsou základem decentralizované, uhlíkově neutrální sítě,“ uvedl doktor Wei Qiang, vedoucí oddělení vývoje produktů společnosti Zsen Risun, během představení nového produktu. „NovaGuard S5 je naší odpovědí na tržní poptávku po systému, který domácím uživatelům nepřinutí volbu mezi výkonem a klidem duše.“ Systém, který byl představen na výstavním stánku Zsen Risun o rozloze 200 m² (viz fotografie), již získal předobjednávky celkem 21 000 kusů od evropských a australských distributorů, čímž potvrzuje svou globální atraktivitu.
12měsíční vývojová cesta za systémem NovaGuard S5
Vývojový proces společnosti Zsen Risun pro systém NovaGuard S5 je vzorem agilní spolupráce, která integruje materiálovou vědu, tepelné inženýrství a testování řízené umělou inteligencí, aby vytvořila produkt převyšující průmyslové normy. Projekt, jehož pracovní název byl „Projekt Aurora“, zahrnoval 87 inženýrů, 12 meziprofesionálních vývojových cyklů (sprintů) a více než 14 000 hodin laboratorních testů.
1. Fáze 1: Shromažďování požadavků zaměřených na uživatele (leden–únor 2024)
Projekt začal globálním průzkumem mezi 3 500 domácnostmi a 200 instalatéry, který odhalil tři základní problémové oblasti:
Pomalé nabíjecí rychlosti, které omezuji připravenost systému pro záložní provoz během výpadků elektrické sítě
Vysoké počáteční náklady ve srovnání s životností, což vede k dlouhým dobám návratnosti investice
Obavy z rizika tepelného rozbehnutí, jež se zhoršují v oblastech s vysokou teplotou vzduchu
Tato zpětná vazba přímo ovlivnila výzkumnou a vývojovou cestu: tým stanovil za prioritu dosažení životnosti 10 000 cyklů, nabíjení z 0 % na 80 % během 90 minut a pasivní systém tepelného řízení, který eliminuje nutnost hlučných a náročných na údržbu ventilátorů. Aby tyto priority ověřil, uspořádal tým 12 skupinových diskuzí v Šanghaji, Berlíně a Sydney, kde domácí majitelé testovali prototypy nabíjecích rozhraní a poskytli zpětnou vazbu k kompaktnímu, samostatně stojícímu designu systému.
2. Fáze 2: Inovace materiálů a formulace článků (březen–duben 2024)
V závodě Zsen Risun pro výzkum a vývoj v Su-čou se materiáloví vědci zaměřili na optimalizaci chemie lithno-železo-fosfátových (LFP) článků, která tvoří základ bateriového systému NovaGuard S5. Vyvinuli proprietární anodu z nano-silikového kompozitu, která zvyšuje energetickou hustotu na 165 Wh/kg – o 25 % vyšší než u běžných LFP článků – přičemž zachovává tepelnou stabilitu, jež činí LFP nejbezpečnější bateriovou chemií na trhu.
Tým dále navrhl povlak pevného elektrolytu, který snižuje vnitřní odpor o 18 % a umožňuje rychlé dobíjení během 90 minut. „Otestovali jsme více než 70 různých formulací elektrolytů, než jsme našli tu, která optimálně vyvažuje vodivost a stabilitu,“ vysvětlila vedoucí chemička článků Dr. Lin Mei. „Sami tento průlom samotný zkrátil cílovou dobu nabíjení na polovinu.“ Aby bylo možné tuto inovaci nasadit do větších výrobních měřítek, spolupracovala společnost Zsen Risun s Ústavem materiálových věd na Tsinghuaské univerzitě na zdokonalení výrobního procesu povlaku, čímž se snížilo odpadní množství materiálu o 32 %.
3. Fáze 3: Návrh modulu a tepelné inženýrství (květen–červen 2024)
Klíčovou výzvou bylo odvodit teplo vznikající při rychlém nabíjení bez použití aktivního chlazení. Inženýrský tým navrhl tepelnou mezivrstvu z grafitové pěny, která obaluje každou článek a odvádí teplo k hliníkovému chladiči integrovanému do základny modulu. Tento pasivní systém nejenže eliminuje šum ventilátorů a údržbu, ale také zajišťuje, že teplota článků zůstává i při nepřetržitém vybíjení proudem 1C pod 45 °C.
„Pro ověření tohoto návrhu jsme provedli 3000 hodin tepelných cyklovacích testů,“ uvedl Dr. Chen Hao, vedoucí strojní inženýr. „V nejhorším scénáři – přímé sluneční světlo v prostředí s teplotou 40 °C – naše moduly nikdy nepřekročily teplotu 42 °C.“ Kompaktní, volně stojící konstrukce zařízení NovaGuard S5 (viditelná na výstavním stánku) byla rovněž optimalizována pro snadnou instalaci, včetně integrovaného řízení kabelů a předního panelu bez nutnosti nástrojů pro přístup k systému BMS. Instalatéři zapojení do fokusových skupin chválili tento návrh a poznamenali, že průměrně zkracuje čas montáže na místě o 45 minut na jednotku.
4. Fáze 4: Vývoj inteligentního systému BMS s podporou umělé inteligence (červenec–srpen 2024)
Vnitřní tým společnosti Zsen Risun pro vývoj systémů BMS vyvinul systém řízení baterií řízený umělou inteligencí, který se učí z reálných vzorů používání, aby maximalizoval životnost baterie. Systém BMS obsahuje:
Prediktivní vyrovnávání článků: Upravuje nabíjecí proudy tak, aby nedocházelo k přetěžování jednotlivých článků, čímž se prodlouží počet cyklů o 12 %
Algoritmy pro integraci do sítě: automaticky přepíná mezi síťovým, solárním a bateriovým napájením za účelem minimalizace nákladů na elektřinu
Diagnostika bezpečnosti v reálném čase: sleduje 24 parametrů, včetně napětí, proudu a teploty, s odezvou na anomálie během 100 milisekund
Během terénních zkoušek v provincii Kuang-tung snížil systém BMS účty zákazníků za elektřinu průměrně o 38 % využitím signálů cen podle časového období – tato funkce se stala hlavním prodejním argumentem pro evropské distributory. Tým dále integroval cloudový systém aktualizací firmwaru, který umožňuje vzdálené opravy a vylepšení výkonu bez nutnosti návštěvy na místě. V nedávné zkoušce tato funkce umožnila týmu vyřešit drobnou softwarovou chybu ovlivňující 300 jednotek v terénu během 72 hodin bez jakéhokoli výpadku u zákazníků.
5. Fáze 5: Zrychlené testování a ověřování (září–říjen 2024)
Před sériovou výrobou prošel systém NovaGuard S5 šestiměsíčním programem zrychleného stárnutí, který simuloval 15 let provozu. Mezi klíčové testy patřily:
Simulace tepelného rozbehu: Přečerpání článku za účelem ověření, že pasivní chladicí systém a požáru odolný kryt dokážou případnou událost omezit
Cyklování za extrémních teplot: Testování výkonu v rozmezí od -20 °C do 55 °C za účelem zajištění spolehlivosti v náročných klimatických podmínkách
Mechanické zkoušky zatížení: Zahození modulu z výšky 1,5 metru a vystavení vibracím o síle 5G za účelem ověření odolnosti
Systém úspěšně absolvoval všechny testy bez jediné kritické závady; zachování kapacity zůstalo po 10 000 cyklech nad 80 % – což překračuje průmyslové normy o 20 %. Nezávislé testování společností TÜV Rheinland potvrdilo, že systém NovaGuard S5 splňuje bezpečnostní normu IEC 62619 a dosahuje míry spolehlivosti 99,97 % za reálných provozních podmínek.
6. Fáze 6: Pilotní výroba a polní zkoušky (říjen 2024)
Pilotní spuštění 500 kusů proběhlo ve 120 domácnostech v Číně, Německu a Austrálii. První zpětná vazba byla převážně velmi pozitivní: majitel domu v Melbourne uvedl, že systém napájel celý jeho dům po dobu 36 hodin během nedávné výpadku elektrické sítě, zatímco rodina v Kantonu poznamenala snížení měsíčních nákladů na elektřinu o 42 %. Instalatéři v Německu chválili kompatibilitu systému se závaznými evropskými protokoly pro elektrickou síť; jeden z nich poznamenal: „NovaGuard S5 se bezproblémově integruje do našich stávajících solárních instalací a snižuje dobu uvedení do provozu o 20 %.“
Dopad na průmysl a budoucí cestovní plán
NovaGuard S5 již získal uznání odborníků z odvětví. „Schopnost Zsen Risun integrovat inovace v materiálech, tepelné inženýrství a umělou inteligenci do jednoho produktu je skutečnou změnou hry,“ uvedl James O’Connor, starší analytik společnosti Wood Mackenzie. „Tento systém řeší největší překážky přijetí domácích úložných systémů a očekáváme, že do roku 2026 získá 8–10 % trhu v Evropě.“
Aby tuto dynamiku posílil, plánuje Zsen Risun:
Rozšířit své výzkumné a vývojové centrum v Su-čou o 40 % v roce 2025, aby urychlil vývoj baterií se solidním elektrolytem
Zavést desetiletý záruční program pro NovaGuard S5 – nejdéle trvající záruku v odvětví
Spolupracovat s evropskými instalatéry solárních panelů za účelem balení tohoto systému spolu s střešními fotovoltaickými panely, čímž se dále podpoří jeho rozšíření
Investovat 50 milionů dolarů do nové výrobní továrny v Maďarsku, která bude obsluhovat evropský trh a sníží dodací lhůty o 60 %
Zatímco svět spěje k dekarbonizaci, systém NovaGuard S5 představuje důkaz toho, co je možné dosáhnout, pokud je výzkum a vývoj založen na potřebách uživatelů a inženýrské excelenci. Na veletrhu v Šanghaji, kde se návštěvníci tlačili kolem stánku Zsen Risun, aby systém viděli v akci, bylo zřejmé, že budoucnost domácích systémů pro ukládání energie již nastala.
