Ķīnas paātrinātās tīrās enerģijas pārejas fonā šodien Šanhajā notiekošajā 2024. gada Starptautiskajā enerģijas uzglabāšanas tehnoloģiju izstādē Zsen Risun Energy Technologies iepazīstināja ar savu NovaGuard S5 mājokļu enerģijas uzglabāšanas sistēmu. Šī prezentācija ir milzīgs solis uz priekšu uzņēmuma pētniecības un izstrādes ceļā, jo NovaGuard S5 izmanto 12 mēnešus ilgu krustfunkcionālu izstrādes darba procesu, lai nodrošinātu par 25 % augstāku enerģijas blīvumu, par 40 % ātrāku uzlādi un 15 gadu kalpošanas laiku — tādējādi noteikot jaunu standartu mājokļu akumulatoru veiktspējai. Izstāde, kuras devīze bija „Zaļā uzglabāšana, nākotnes enerģija”, piesaistīja vairāk nekā 35 000 apmeklētāju no 42 valstīm un tādējādi kļuva par lielāko enerģijas uzglabāšanas interesentu sanāksmi Āzijā šogad.
Konteksts: Cīņa par dekarbonizāciju
Šis izstādes notikums notiek kritiskā posmā: Ķīnas Nacionālās enerģētikas pārvaldes ziņojumā teikts, ka 2024. gada pirmajā pusgadā mājsaimniecību saules enerģijas un akumulatoru sistēmu uzstādījumi pieauga par 98% salīdzinājumā ar iepriekšējo gadu, ko veicināja nacionālie stimuli un bažas par elektrotīkla uzticamību. Tomēr daudzas mājsaimniecības joprojām saskaras ar kompromisiem starp sistēmas izmaksām, kalpošanas laiku un drošību. Pēdējā aptauja, ko veica Ķīnas atjaunojamās enerģijas asociācija, atklāja, ka 62% īpašnieku galvenā baža ir „akumulatora kalpošanas laiks”, kamēr 48% baidās no augstām sākotnējām izmaksām.
„Mājas enerģijas uzglabāšana nav tikai rezerves strāvas avots — tā ir decentralizētas, oglekļa brīvas elektrotīkla pamats,“ teica Zsen Risun produktu izstrādes vadītājs dr. Wei Qiang produktu izlaišanas pasākumā. „NovaGuard S5 ir mūsu atbilde tirgus prasībām pēc sistēmas, kas neuzspiež īpašniekiem izvēlēties starp veiktspēju un mieru prātā.“ Šo sistēmu demonstrēja Zsen Risun 200 kvadrātmetru lielajā izstādes stendā (attēlā), un jau iepriekšpasūtījumi no Eiropas un Austrālijas distribūtoriem sasniedz 21 000 vienības, kas apliecina tās globālo pievilcību.
NovaGuard S5 izstrādes ceļš — 12 mēneši
Zsen Risun NovaGuard S5 izstrādes un pētniecības process ir paraugs agilā sadarbībā, kurā integrēta materiālu zinātne, termiskā inženierija un mākslīgā intelekta vadīta testēšana, lai radītu produktu, kas pārsniedz nozares standartus. Šis projekts, kura kodētais nosaukums bija „Project Aurora“, ietvēra 87 inženierus, 12 krustfunkcionālas darba ciklus un vairāk nekā 14 000 stundas laboratorijas testēšanas.
1. Posms: Lietotāju centra prasību vākšana (2024. gada janvāris–februāris)
Projekts sākās ar globālu aptauju, kurā piedalījās 3500 mājsaimniecību klientu un 200 uzstādītāju, identificējot trīs galvenās problēmas:
Lēni uzlādes ātrumi, kas ierobežo rezerves barošanas gatavību elektrotīkla izkrituma laikā
Augstas sākotnējās izmaksas salīdzinājumā ar kalpošanas laiku, kas rada ilgus atmaksašanās periodus
Bažas par termiskās nekontrolētības riskiem, ko pastiprina augstas temperatūras klimats
Šis atsauksmju materiāls tieši noteica pētniecības un izstrādes darba kārtību: komanda prioritāti piešķīra 10 000 ciklu kalpošanas laikam, 0–80 % uzlādei 90 minūšu laikā un pasīvai termiskās regulēšanas sistēmai, kas novērš trokšņainu, augstas apkopes prasību ventilatoru izmantošanu. Lai pārbaudītu šīs prioritātes, komanda organizēja 12 fokusa grupas Šanhajā, Berlīnē un Sidnejā, kur mājokļu īpašnieki testēja prototipu uzlādes interfeisus un sniedza atsauksmes par sistēmas kompaktajiem, grīdā stāvošajiem izmēriem.
2. Posms: Materiālu inovācijas un elementu formulēšana (2024. gada marts–aprīlis)
Zsen Risun Suzhou pētniecības un izstrādes centrā materiālu zinātnieki koncentrējās uz litija-dzelzs-fosfāta (LFP) elementu ķīmijas optimizāciju — tā ir NovaGuard S5 pamats. Viņi izstrādāja patentētu nano-silīcija kompozīta anodu, kas palielina enerģijas blīvumu līdz 165 Wh/kg — par 25 % augstāku nekā standarta LFP elementiem — vienlaikus saglabājot termisko stabilitāti, kas padara LFP par drošāko akumulatoru ķīmiju tirgū.
Komanda arī izstrādāja cietvielas elektrolīta pārklājumu, kas samazina iekšējo pretestību par 18 %, ļaujot ātrai uzlādei 90 minūšu laikā. «Mēs pārbaudījām vairāk nekā 70 elektrolīta formulācijas, pirms atradām tādu, kas nodrošina līdzsvaru starp vadītspēju un stabilitāti,» skaidroja vadošā šūnu ķīmiķe dr. Lin Mei. «Viens šis atklājums vien pat samazināja mūsu mērķa uzlādes laiku uz pusi.» Lai šo inovāciju pārvērstu rūpnieciskā mērogā, Zsen Risun sadarbojās ar Tsinhua Universitātes Materiālu zinātnes institūtu, lai uzlabotu pārklājuma ražošanas procesu un samazinātu materiālu atkritumus par 32 %.
3. fāze: Moduļa dizains un termiskā inženierija (2024. gada maijs–jūnijs)
Viena no galvenajām problēmām bija siltuma izvadīšana, kas rodas ātrās uzlādes laikā, neizmantojot aktīvo dzesēšanu. Inženieru komanda izstrādāja grafīta putu termisko starpslāni, kas aptver katru elementu un novada siltumu uz alumīnija siltumvadi, kas integrēts moduļa pamatnē. Šis pasīvais sistēma ne tikai novērš ventilatora troksni un uzturēšanu, bet arī nodrošina, ka elementu temperatūra paliek zem 45 °C pat nepārtrauktas 1C izlādes laikā.
„Mēs veicām 3000 darbības stundu ilgus termiskās ciklēšanas testus, lai apstiprinātu šo dizainu,” teica vadošais mehāniskais inženieris Čena Hao doktors. „Visnepatīkamākajā scenārijā — tiešā saules gaismā 40 °C vides temperatūrā — mūsu moduļi nekad nepārsniedza 42 °C.” NovaGuard S5 kompaktais, grīdā stāvošais dizains (redzams izstādes stenda displejā) tika arī optimizēts vieglai uzstādīšanai, iekļaujot integrētu kabeļu vadību un rīku neatkarīgu priekšējo paneli BMS piekļuvei. Fokusa grupās iesaistītie uzstādītāji uzslavēja šo dizainu, norādot, ka tas vidēji samazina katras vienības uzstādīšanas laiku uz vietas par 45 minūtēm.
4. Fāze 4: AI vadītā BMS izstrāde (2024. gada jūlijs–augusts)
Zsen Risun iekšējā BMS komanda izveidoja AI vadītu akumulatoru pārvaldības sistēmu, kas mācās no reāllaika lietošanas paraugiem, lai maksimāli pagarinātu kalpošanas laiku. BMS īpašības:
Prognozējošā elementu līdzsvarošana: pielāgo uzlādes strāvas, lai novērstu atsevišķu elementu pārspriegumu, pagarinot cikla kalpošanas laiku par 12%
Tīkla integrācijas algoritmi: Automātiski pārslēdzas starp tīkla, saules un akumulatora strāvu, lai minimizētu elektroenerģijas izmaksas
Reāllaika drošības diagnostika: Monitorē 24 parametrus, tostarp spriegumu, strāvu un temperatūru, ar 100 milisekunžu reakcijas laiku uz novirzēm
Lauka izmēģinājumi Guangdonā parādīja, ka bateriju vadības sistēma (BMS) klientu elektroenerģijas rēķinus samazināja vidēji par 38 %, izmantojot laika atkarīgās tarifu signālus — šī funkcija kļuvusi par galveno pārdošanas argumentu Eiropas distribūtoriem. Komanda arī integrēja mākoņa balstītu programmatūras atjaunināšanas sistēmu, kas ļauj attālināti piemērot labojumus un veikt snieguma uzlabojumus bez nepieciešamības apmeklēt vietni. Nesenā izmēģinājumā šī funkcija ļāva komandai 72 stundu laikā novērst nelielu programmatūras kļūdu, kas ietekmēja 300 lauka vienības, neizraisot nekādu pārtraukumu klientu darbībā.
5. Fāze 5: Paātrinātā testēšana un validācija (2024. gada septembris–oktobris)
Pirms masveida ražošanas NovaGuard S5 caurgāja sešu mēnešu paātrinātas vecošanās programmā, kas simulēja 15 gadu lietošanu. Galvenie testi ietvēra:
Siltuma izraisītas nekontrolējamas reakcijas simulācija: Akumulatora elementa pārlādēšana, lai pārbaudītu pasīvās dzesēšanas sistēmas un ugunsizturīgās iekapselēšanas spēju noturēt jebkuru incidentu.
Ekstrēmu temperatūru ciklēšana: Veiktspējas testēšana no -20 °C līdz 55 °C, lai nodrošinātu uzticamību grūtās klimatiskās apstākļos.
Mehāniskās slodzes testi: Moduļa nokrišana no 1,5 metru augstuma un tā pakļaušana 5G vibrācijai, lai apstiprinātu izturību.
Sistēma veiksmīgi izturēja visus testus bez viena arī kritiska defekta; jaudas saglabāšana pēc 10 000 cikliem palika virs 80 % — pārsniedzot rūpniecības standartus par 20 %. Neatkarīgais TÜV Rheinland testēšanas centrs apstiprināja, ka NovaGuard S5 atbilst IEC 62619 drošības standartiem un reālos ekspluatācijas apstākļos tai piešķirts 99,97 % uzticamības rādītājs.
6. Fāze: Mēģinājuma ražošana un lauka izmēģinājumi (2024. gada oktobris)
Pilota izmēģinājuma gaitā 500 vienības tika izvietotas 120 mājsaimniecībās visā Ķīnā, Vācijā un Austrālijā. Agrīnās atsauksmes bija pārskaitīgi pozitīvas: viens mājas īpašnieks Melburnā ziņoja, ka sistēma nodrošināja viņu pilnas mājas barošanu 36 stundas laikā pēdējā elektrotīkla izlaiduma laikā, kamēr ģimene Guangdžou norādīja 42% samazinājumu savās ikmēneša elektroenerģijas rēķinos. Vācijas uzstādītāji slavēja sistēmas saderību ar Eiropas elektrotīkla protokoliem, viens no tiem norādot, ka „NovaGuard S5 bez problēmām integrējas mūsu esošajā saules enerģijas uzstādījumā, samazinot mūsu nodošanas ekspluatācijā laiku par 20%.”
Nozaru ietekme un nākotnes ceļvedis
NovaGuard S5 jau ir ieguvusi atzinību no nozares ekspertiem. «Zsen Risun spēja integrēt materiālu inovācijas, termisko inženieriju un mākslīgo intelektu vienā produktā ir spēlēs mainošs faktors,» teica Džems O’Konors, vecākais analītiķis uzņēmumā Wood Mackenzie. «Šis sistēma risina lielākos šķēršļus mājokļu akumulatoru uzglabāšanas pieņemšanai, un mēs gaidām, ka līdz 2026. gadam tā iegūs 8–10 % no Eiropas tirgus.»
Lai turpinātu šo impulsu, Zsen Risun plāno:
2025. gadā paplašināt savu Suzhou pētniecības un izstrādes centru par 40 %, lai paātrinātu cietvielu akumulatoru izstrādi
Ieviest 10 gadu garantijas programmu NovaGuard S5 modelim — ilgāko no visas nozares
Sadarbībā ar Eiropas saules enerģijas uzstādītājiem piedāvāt šo sistēmu kopā ar jumta saules paneļiem, veicinot tās plašāku izmantošanu
Ieguldīt 50 miljonus ASV dolāru jaunā ražošanas objektā Ungārijā, lai apkalpotu Eiropas tirgu un samazinātu piegādes laiku par 60 %
Kamēr pasaule steidzas samazināt oglekļa emisijas, NovaGuard S5 ir pierādījums tam, kas ir iespējams, ja izpēte un izstrāde balstās uz lietotāju vajadzībām un inženierzinātņu izcilību. Šanhajas izstādē, kur apmeklētāji pulcējās ap Zsen Risun stendu, lai redzētu sistēmu darbībā, bija skaidrs, ka mājsaimniecību enerģijas uzglabāšanas nākotne jau ir iestājusies.
