Hiina kiireneva puhta energiaga ülemineku taustal tutvustas Zsen Risun Energy Technologies täna oma NovaGuard S5 koduenergiatalletussüsteemi 2024. aasta rahvusvahelisel energiatalletuse tehnoloogianäitusel Šanghais. See käivitamine on ettevõtte teadusuuringute ja arendustegevuse teel saavutatud oluline samm, kuna NovaGuard S5 on loodud 12-kuulisel ristfunktsionaalsel arendustöö protsessil ning pakub 25% kõrgemat energiatihedust, 40% kiiremat laadimist ja 15-aastast kasutusiga – seades uue standardi elamumajade akude jõudlusele. Näituse teema oli „Roheline talletus, tulevikueenergia“ ja sellele osales üle 35 000 külastaja 42 riigist, muutes selle sel aastal Aasias suurimaks energiatalletuse huvirühmade kohtumiseks.
Taust: Dekarboniseerimise võistlus
Näitus toimub kriitilisel ajahetkel: Hiina riikliku energiavalitsuse andmetel kasvasid elamumajade päikesepaneelide ja -salvestussüsteemide paigaldused esimeses poolaastas 2024. aastal 98% võrreldes eelmise aasta sama perioodiga, mille põhjustasid riiklikud stiimulid ja mure võrgu usaldusväärsuse pärast. Siiski peavad paljud majapidamised endiselt valima süsteemi hinna, eluea ja ohutuse vahel. Hiina taastuvenergia ühingu viimase uuringu kohaselt nimetasid 62% elamuperenikest „akude eluea“ oma suurimaks mureks, samas kui 48% muretseb kõrgest algsetest kuludest.
„Koduse energiakogumise süsteem ei ole lihtsalt varuenergiaallikas – see on kaasaegse, süsinikuvaba ja hajutatud võrgu alus,“ ütles doktor Wei Qiang, Zsen Risuni tootearenduse juht, toote tutvustusel. „NovaGuard S5 on meie vastus turu nõudlusele süsteemi järele, mis ei sunni koduomanikke valima kas tugeva jõudluse või rahuliku meeleolu vahel.“ Süsteemi demonstreeriti Zsen Risuni 200 ruutmeetri suures näitusalas (pildil), kus seda on juba eelbestellitud kokku 21 000 ühikut Euroopa ja Austraalia jaotajatelt, mis kinnitab selle globaalset atraktiivsust.
NovaGuard S5 arendamise 12-kuuline teadusuuringute ja arendustegevuse protsess
Zsen Risuni NovaGuard S5 arendamise teadusuuringute ja arendustegevuse protsess on näide paindlikust koostööst: materjaliteadus, soojusinseneriteadus ja kunstliku intelligentsi põhine testimeetod on integreeritud ühtseks lahenduseks, mis ületab tööstuslikke standardit. Projekti koodnimi oli „Project Aurora“, selles osales 87 insenerit, viidi läbi 12 ristfunktsionaalset sprinti ning laboris tehti üle 14 000 tunni pikkusi teste.
1. Etapp 1: Kasutajakeskne nõuete kogumine (jaanuar–veebruar 2024)
Projekt algas globaalse uuringuga, milles osales 3500 elamuklienti ja 200 paigaldajat ning mille tulemusena tuvastati kolm põhiprobleemi:
Aeglane laadimiskiirus, mis piirab varuvalmisolekut võrgukatkestuste ajal
Kõrged esialgsed kulud suhtes eluiga, mis põhjustab pikki tagasimakseperioode
Soojusläbikäigu ohu kohta esitatud mure, mida süvendavad kõrged temperatuurid kliimas
See tagasiside kujundas otseselt teadusuuringute ja arendustegevuse tegevuskava: meeskond andis eelisõiguse 10 000 tsükli eluajale, 0–80% laadimisele 90 minuti jooksul ning passiivsele soojusjuhtimissüsteemile, mis teeb üleliialiselt müürivad ja hooldust nõudvad ventilaatorid üleliialiseks. Nende prioriteetide kehtestamiseks korraldas meeskond 12 fookusrühma Šanghais, Berliinis ja Sydney’s, kus koduomanikud testisid prototüüpi laadimisliideseid ja andsid tagasisidet süsteemi kompaktsele, põrandale seadmisele mõeldud konstruktsioonile.
2. Etapp 2: Materjalide innovatsioon ja akupatareide koostis (märts–aprill 2024)
Zsen Risuni Suzhou teadusuuringute ja arenduskeskuses keskendusid materjaliteadlased liitium-raud-fosfaadi (LFP) akurakenduse optimeerimisele, mis on NovaGuard S5 alus. Nad arendasid omaette nano-silikooni komposiitanoodi, mis suurendab energiatihedust 165 Wh/kg-ni – 25% kõrgemaks kui standardsete LFP-akude puhul – samal ajal säilitades soojusstabiilsuse, mis teeb LFP-st turul ohutuima akutehnoloogia.
Meeskond arendas ka tahkeelektrolüütse katte, mis vähendab sisemist takistust 18%, võimaldades 90-minutilise kiirlaadi. „Testisime üle 70 elektrolüüdi koostise enne seda, kui leidsime selle, mis tasakaalustab juhtivust ja stabiilsust,“ selgitas peamise rakukemiaga tegelev doktor Lin Mei. „See läbimurre vähendas üksi meie eesmärgiks seatud laadimisaja pooleks.“ Selle innovatsiooni skaalale toomiseks sõlmis Zsen Risun koostöö Tsinghua Ülikooli Materjaliteaduse Instituudiga, et täiustada katte tootmisprotsessi ja vähendada materjali jäätmeid 32%.
3. Etapp 3: mooduli disain ja soojusinseneritegevus (mai–juuni 2024)
Üheks oluliseks väljakutseks oli kiirlaadimisel tekkiva soojuse lagunemine ilma aktiivse jahutuseta. Insenerimeeskond disainis grafiitvahtu soojusülekandekihist, mis ümbritseb iga akuraku, ning juhib soojuse alumiiniumist soojuslahutusplaatini, mis on integreeritud mooduli alusse. See passiivne süsteem ei kõrvalda mitte ainult ventilaatorirütmust ja hooldust, vaid tagab ka seda, et akurakkude temperatuur jääb isegi 1C pideva laadimise ajal alla 45 °C.
„Validatsiooniks käivitasime soojusliku tsükleerimise teste 3000 tundi,“ ütles juhtiv mehaanik dr. Chen Hao. „Halvimal juhul – otse päikesevalguses 40 °C keskkonnas – ei ületanud meie moodulid kunagi 42 °C.“ NovaGuard S5 kompaktne, põrandale paigaldatav konstruktsioon (nähtav koosseisus) oli ka optimeeritud lihtsaks paigaldamiseks: integreeritud kaablikorraldus ja tööriistadeta esipaneel BMS-i juurdepääsuks. Fookusgruppi osalenud paigaldajad kiitsid konstruktsiooni ja märkisid, et see vähendab ühe ühiku kohapealse seadistusaja keskmiselt 45 minutit.
4. Etapp 4: AI-põhine BMS-i arendus (juuli–august 2024)
Zsen Risuni sisemine BMS-i meeskondarendas AI-ga varustatud akuhaldussüsteemi, mis õpib reaalsetest kasutusmustritest ja maksimeerib aku eluiga. BMS-i omadused:
Ennustav raku tasakaalustamine: kohandab laadimisvoolusid, et vältida üksikute rakude ülekoormamist, pikendades tsüklielu 12%-ga
Võrguühendusalgoritmid: automaatselt lülitub vaheldumisi võrgu-, päikese- ja akutoite vahel, et minimeerida elektrikulu
Reaalajas ohutusdiagnostika: jälgib 24 parameetrit, sealhulgas pinge, vool ja temperatuur, reageerimisaeg anomaliatele on 100 millisekundit
Väljakatsete käigus Guangdongis vähendas BMS kliendi elektriarveid keskmiselt 38% kasutades ajasõltuvaid hinnapäringusignaale – see funktsioon on saanud Euroopa jaotajate seas müügi peamiseks müügipunktideks. Meeskond integreeris ka pilvapõhise tarkvarauuendussüsteemi, mis võimaldab kaugupäris tarkvara parandusi ja tooteomaduste täiustusi ilma kohapealsete külastusteta. Hiljutises katsetuses võimaldas see funktsioon meeskonnal lahendada väikse tarkvaraviga, mis mõjutas 300 väljas olevat seadet, 72 tunni jooksul ilma ühegi kliendi töökatketa.
5. Etapp 5: Kiirendatud testimine ja valideerimine (september–oktoober 2024)
Massitootmise eelnevalt läbis NovaGuard S5 6-kuulist kiirendatud vananemisprogrammi, mis simuleeris 15 aastat kasutust. Peamised testid olid:
Soojusliku läbikäigu simuleerimine: rakupüügi ülelaadimine, et kontrollida passiivse jahutussüsteemi ja tulekindla korpuse võimet juhtida igasugust insidenti
Ekstreemsete temperatuuritsüklite testid: toimivuse testimine vahemikus –20 °C kuni 55 °C, et tagada usaldusväärsus rasketes kliimatingimustes
Mehaaniliste koormuste testid: mooduli kukutamine 1,5 meetri kõrguselt ja sellele 5G vibreerimiskoormuse määramine, et kinnitada vastupidavust
Süsteem läbis kõik testid ilma ühegi kriitilise ebaõnnestumiseta; mahutavuse säilitumine jäi pärast 10 000 tsüklit üle 80 % – ületades tööstusstandardit 20% võrra. Sõltumatu TÜV Rheinlandi test kinnitas, et NovaGuard S5 vastab IEC 62619 ohutusstandardile ja saavutas reaalsetes tingimustes 99,97 % usaldusväärsuse hinnet.
6. Etapp 6: Piloottootmine ja väljatõngud (oktoober 2024)
Pilootprojektina paigaldati 500 ühikut 120 majja Hiinas, Saksamaal ja Austraalias. Esialgsed tagasisided olid ülekaalukalt positiivsed: melbourndi koduomanik teatas, et süsteem toitis nende kogu maja 36 tundi hiljutise võrguühenduse katkemise ajal, samas kui guangzhou perekond märkis oma kuu elektriarve vähenemist 42 protsendiga. Saksamaa paigaldajad kiitsid süsteemi ühilduvust euroopalike võrguprotokollidega, üks neist märkis, et „NovaGuard S5 integreerub sujuvalt meie olemasolevatesse päikesepaneelide paigaldustesse ja vähendab meie seadistusajat 20 protsendiga.“
Tööstuslik mõju ja tulevikukava
NovaGuard S5 on juba saanud tunnustust tööstusala ekspertidelt. „Zsen Risuni võimekust integreerida materjalide innovatsioon, soojusinseneriteadus ja tehisintellekt ühte tootesse on mängu muutnud,” ütles Wood Mackenzie vanemanalüütik James O’Connor. „See süsteem lahendab elamukasutuses akusüsteemide kasutuselevõtu suurimad takistused ja me ootame, et see hõlmab 8–10% Euroopa turust 2026. aastaks.”
Selle edu jätkamiseks kavatseb Zsen Risun:
Laiendada oma Suzhou teadusuuringute ja arenduskeskust 2025. aastal 40%-lt, et kiirendada tahke keha aku arendust
Käivitada NovaGuard S5 jaoks 10-aastase garantiiprogrammi – pikkim selline programm tööstuses
Koostööd teha Euroopas päikesepaneelide paigaldajatega, et pakkuda süsteemi koos katusele paigaldatavate päikesepaneelidega ning sellega edendada selle laiemat kasutuselevõttu
Investeerida 50 miljonit USA dollarit uutesse tootmisruumidesse Ungaris, et teenindada Euroopa turgu ja vähendada tarneajad 60%-lt
Maailm kiirgab dekarboniseerumise suunas ja NovaGuard S5 on tõend selle kohta, mida on võimalik saavutada, kui teadusuuringud ja arendustegevus põhinevad kasutajate vajadustel ja inseneritehnilisel täiuslikkustel. Šanghai näitusel, kus osalejad kogunesid Zsen Risuni büüti ümber, et süsteemi tegelikus töös näha, oli selge, et koduenergiatalletuse tulevik on juba siin.
