Cara Kerja Tesla Powerwall

Pada bulan April 2015, Tesla Motors memicu gebrakan kabel tegangan tinggi di antara pengguna tenaga surya dan industri utilitas dengan mengumumkan masuknya ke pasar baterai rumah dan industri. Perusahaan akan menawarkan dua baterai rumah, Powerwall 7 kilowatt-jam untuk penggunaan sehari-hari ($ 3.000) dan versi 10 kwh untuk daya cadangan ($ 3.500), serta baterai komersial / utilitas 400 kwh yang dapat diskalakan untuk bangunan besar [sumber: CNN ] .

Dalam minggu pertama, perusahaan telah mengumpulkan 38.000 pemesanan untuk Powerwalls dan 2.500 pesanan untuk paket daya yang lebih besar [sumber: Geuss ; Randall ]. Menghidupkan buzz adalah harapan bahwa produk baru Tesla dapat meningkatkan minat konsumen yang lesu dalam penyimpanan mandiri tenaga surya dengan menyeimbangkan kembali persamaan uang tunai per kilowatt yang mendukung energi yang dibelokkan.

Mencapai titik kritis itu penting untuk masa depan surya. Meskipun teknologi surya telah membuat kemajuan besar, kelemahan utamanya tetap sama: Sel surya harus memanen energi saat matahari bersinar. Itu berarti sampai kita mulai memarkir panel surya di luar angkasa dan memancarkan daya kembali ke Bumi, pengguna surya harus menghabiskan malam mereka dengan terhubung ke jaringan listrik, menggunakan daya generator atau menghidupkan kembali hari-hari perintis. Idealnya, mereka dapat menyimpan energi matahari hari itu untuk "dikonsumsi sendiri" di malam hari, tetapi baterai yang saat ini ada di pasaran meninggalkan sesuatu yang diinginkan.

Terutama, mereka terlalu mahal. Biaya dapat mencapai hingga $600 per kwh penyimpanan, dengan $100 per kwh menandai semacam penghalang suara industri. Sebagai perbandingan, rata-rata rumah tangga Amerika menggunakan sekitar 30 kWh per hari. Pada Maret 2015, biaya perumahan rata-rata untuk minum dari jaringan mencapai 12,35 sen per kwh, atau sekitar $3,71 per hari [sumber: USEIA ; USIA ].

Seperti baterai isi ulang di kamera atau ponsel Anda, sel energi ini hanya dapat diisi ulang berkali-kali sebelum rusak. Itu memberikan masa pakai baterai rumah tangga dan industri saat ini sekitar 3-10 tahun dan menjaga biaya baterai tetap tinggi [sumber: Aziz ; NMSEA ]. Banyak pengguna tenaga surya Amerika, baik perumahan maupun komersial, menemukan bahwa hanya menjual kelebihan energi ke jaringan listrik di siang hari dan membelinya kembali di malam hari membayar lebih baik [sumber: Galbraith ; Geuss ; NMSEA ]. Tetapi bagi mereka yang berpikiran hijau, pertukaran ini, yang menukar energi hijau dengan energi bahan bakar fosil, adalah tawaran setan yang menjengkelkan.

Jika Powerwall memberi harapan kepada beberapa konsumen tenaga surya bahwa penawaran yang lebih baik akan segera terjadi, maka itu juga memberi energi pada prospek masa depan Tesla, baik di pasar otomotif maupun energi. Untuk menurunkan biaya sisi bisnis Tesla Motors, yang saat ini merugi $15.000 per Model S yang terjual, perusahaan perlu masuk ke bisnis baterai secara besar-besaran [sumber: Helman ]. Permintaan yang lebih besar untuk teknologi baterai Tesla Energy, beberapa di antaranya dibangun di atas tulang punggung baterai yang sama dengan Model S, dapat membantu mendanai fasilitas pabrik dan R&D yang penting. Skala ekonomi yang dihasilkan dapat mengubah pasar baterai surya juga.

Tetapi tidak semua orang yakin bahwa hype itu dibenarkan, setidaknya belum.

1. Kebutuhan Baterai Tenaga Surya yang Lebih Baik
2. Pasar Nyata untuk Powerwall
3. Intinya untuk Powerwall

Ada sedikit pertanyaan bahwa minat pada tenaga berbasis matahari sedang meningkat. Pada tahun 2014 saja, daya fotovoltaik di AS melampaui level tahun 2013 sebesar 6,2 gigawatt. Itu adalah lonjakan 30 persen yang kemungkinan akan berlanjut hingga tahun 2015, didorong oleh penurunan biaya, program insentif, dan munculnya rencana leasing [sumber: Cusick dan ClimateWire ]. Dalam lima tahun ke depan, tenaga surya akan menyumbang lebih dari 50 persen energi di California (selama jam-jam cerah) [sumber: Randall ].

Tapi tenaga surya, seperti kebanyakan sumber terbarukan , tetap menjadi kantong campuran. Sama seperti panel awal yang hampir tidak mengeluarkan cukup banyak jus untuk membenarkan biayanya, opsi penyimpanan saat ini hanya masuk akal untuk sebagian kecil pengguna surya [sumber: Cusick dan ClimateWire ]. Di daerah terpencil, di mana sambungan jaringan menggunakan baterai yang mahal dan tidak menentu, bahkan baterai yang kikuk pun masuk akal. Hal yang sama berlaku untuk negara-negara berbiaya tinggi dan konsumsi rendah seperti Jerman, atau di Hawaii, di mana mereka membayar tiga kali lebih banyak untuk energi daripada yang dilakukan penduduk daratan [sumber: Galbraith ; Geuss ; Helman ; Randall ].

Namun di bagian lain AS, tarif energi tetap cukup murah sehingga sebagian besar rumah tangga lebih baik bertahan dengan model jual-beli kembali, pertukaran yang pertama kali dimungkinkan oleh Public Utility Regulatory Policies Act (PURPA) tahun 1978. Dimaksudkan untuk mereformasi struktur tarif , mendukung kogenerasi dan mendukung energi alternatif, PURPA juga membuka pintu bagi entitas yang lebih kecil untuk menantang monopoli energi [sumber: NMAH ]. Baterai yang efisien dan hemat biaya dapat memperlebar celah itu, dan di situlah Tesla masuk.

Saat ini, pelanggan surya Jerman menghabiskan $ 2.200 per kwh untuk produk penyimpanan yang disediakan oleh perusahaan Austria Fronius Energy [sumber: Galbraith ]. Itu termasuk baterai berukuran besar-mini-kulkas, pengukur energi dan inverter berukuran ransel besar untuk mengubah arus searah baterai (DC) kembali menjadi arus bolak-balik (AC) yang dapat digunakan rumah. Bandingkan dengan Powerwall Tesla yang ramping dan terpasang di dinding, yang menawarkan baterai siklus harian 7 kwh seharga $ 3.000 (tidak termasuk inverter), dan Anda mulai melihat mengapa Fronius telah menjalin kemitraan dengan Tesla untuk menyediakan Powerwall kepada pelanggannya [sumber : Fronius Internasional ; Galbraith ].

Tapi Fronius dan Tesla jauh dari satu-satunya permainan di kota. Mereka menghadapi persaingan ketat dari perusahaan yang kaya uang dan terbukti seperti Samsung SDI dan LG Chem, serta perusahaan kecil, beberapa di antaranya, seperti startup Stem, telah membuat terobosan dengan satu atau dua utilitas utama [sumber: Groom ].

Adapun Hawaii, Tesla berencana untuk menawarkan opsi baterai siklus harian pada tahun 2016, tahun yang sama ketika ia pindah ke kawasan Asia-Pasifik. Warga negara bagian Aloha, yang saat ini membayar 37 sen per kwh dibandingkan dengan rata-rata AS 12,5, akan membayar 15 sen per kwh yang diproyeksikan menggunakan Powerwall [sumber: Geuss ; Helman ; Randall ].

Semuanya terdengar menjanjikan. Jadi mengapa beberapa orang masih menyimpan keraguan?

Kisah Tape

Tesla menawarkan dua model rumah Powerwall, baterai siklus harian 7 kWh dan baterai cadangan siklus mingguan 10 kWh. Unit menghasilkan 2 kW terus menerus (puncak 3,3 kW) pada 350-450 volt dan 5,8 amp (puncak 8,6 amp). Sebagai perbandingan, laptop dan pemutar Blu-ray menggunakan sekitar 0,015 kW, sedangkan AC 7.000 hingga 10.000 Btu akan menghabiskan 1,0-1,5 kW saat berjalan, dan 2-3 kali lebih banyak selama startup [sumber: DonRowe.com ].

Jika Anda menganggap energi sebagai air, maka kilowatt menggambarkan ukuran pipa dan kWh menentukan berapa banyak tangki akan menampung — atau berapa banyak "galon" yang Anda gunakan dari waktu ke waktu. Dengan demikian, AC 1,0 kW akan menghabiskan setengah dari saluran listrik Anda dan menguras tangki energi 7 kWh Anda dalam waktu kurang dari 7 jam. Namun, perlu diingat bahwa peralatan hanya menarik daya saat berjalan, jadi bahkan peralatan yang membutuhkan banyak energi seperti microwave dapat bekerja jika dikelola dengan benar.

Powerwalls bekerja dengan jaringan utilitas satu fase atau tiga fase dan dinilai untuk penggunaan di dalam atau di luar ruangan dan untuk suhu minus 4 hingga 110 F (minus 20 hingga 43 C). Powerwalls berukuran 51,2 x 33,9 x 7,1 inci (130 sentimeter x 86 sentimeter x 18 sentimeter) dan dilengkapi dengan garansi 10 tahun. Inverter DC/AC dijual terpisah.

Pembeli baterai rumah menghadapi masalah yang biasa bagi pengguna daya alternatif, yaitu penghematan tidak mengimbangi biaya, setidaknya belum. Banyak kritikus berpendapat bahwa semua kecuali peralatan yang paling hemat akan dengan cepat melahap 2 kilowatt baterai yang keluar, terutama ketika menjalankan pemanas atau AC selama pemadaman, tetapi tidak semua orang setuju dengan skor itu (lihat bilah sisi sebelumnya) [sumber: Galbraith ; Geuss ; Randall ; Tesla Motor ].

Namun demikian, menggunakan baterai mobil untuk menggerakkan rumah masuk akal, dan para insinyur telah memulai gagasan itu setidaknya sejak 2010. Baterai mobil listrik , yang menghasilkan jauh lebih banyak jus daripada varietas rumahan, mempertahankan sekitar 75 persen kapasitasnya saat diganti — lebih dari cukup untuk menjalankan rumah berukuran bagus [sumber: Sherman ; Wal ].

Tetapi kasus penggunaan yang paling menjanjikan saat ini adalah lebih sedikit perumahan dan lebih komersial: baterai bisnis/utilitas 400 kwh Tesla yang dapat diskalakan, terdiri dari sel dasar yang sama yang digunakan Tesla Motors dalam Model S-nya [sumber: CNN ; Vanes ]. Untuk utilitas, alasannya berkaitan dengan permintaan energi puncak.

Ternyata utilitas menemukan jam dan hari permintaan energi puncak hampir sama mahal dan menjengkelkannya seperti yang kita lakukan. Itu karena, dalam rangka untuk bersaing dengan penarikan tambahan, perusahaan energi harus menjaga tanaman khusus memuncak listrik, alias tanaman peaker atau peakers , yang duduk menganggur banyak waktu. Lebih buruk lagi, pembangkit ini, yang harus hidup dan mati dengan cepat, membakar gas alam yang mahal (walaupun beberapa menggunakan bahan bakar minyak atau tenaga air). Baterai yang murah dan andal dapat memungkinkan utilitas untuk menyebarkan beban, menyimpan energi murah di luar jam sibuk dan mengeluarkannya selama waktu sibuk [sumber: Illinois EPA ; Kekuatan Oglethorpe ; Randall ].

Beberapa utilitas, termasuk Southern California Electric dan OnCor yang berbasis di Texas, sudah menguji coba pendekatan ini [sumber: Randall ]. Jika menyala, rumah Anda bisa segera menggunakan daya baterai apakah Anda membeli Powerwall atau tidak.

Sementara itu, bisnis seperti Walmart, Amazon, dan Google sedang menguji baterai Tesla sebagai cara untuk menurunkan biaya energi, memaksimalkan energi bersih di lokasi, dan menyediakan cadangan daya untuk operasi dan pusat data [sumber: Randall ; Vanes ].

Singkatnya, prospek utilitas dan sisi bisnis terlihat bagus, dan itu bisa membuat sisi konsumen terlihat semakin baik. Tetapi haruskah pengguna rumah tangga menunggu kekuatan pasar untuk melakukan keajaiban mereka, atau dapatkah para ahli hijau membuat kasus untuk Tesla Powerwalls hari ini?

Kenali Baterai Li-ion Anda

Baterai lithium ion, atau Li-ion, tersedia dalam berbagai rasa. Baterai nikel-mangan Tesla 7 kwh dan cadangan nikel-kobalt 10 kwh keduanya menggunakan sel Li-ion, tetapi masing-masing dibedakan oleh campuran bahan yang membentuk katodanya (elektroda di mana arus meninggalkan sel) [sumber: Geuss ; Randall ].

Mobil Tesla menggunakan baterai NCA dengan katoda yang terbuat dari lithium, nikel, kobalt dan aluminium oksida. Powerwall 10 kwh-nya kemungkinan mengemas beberapa versi sel dengan kepadatan energi tinggi ini. Sebaliknya, baterai NMC 7 kwh menggunakan katoda nikel, mangan, dan kobalt oksida, yang memungkinkan mereka berputar secara efisien dan lebih sering [sumber: Fehrenbacher ; Geuss ; Pencahayaan Global ; Randall ].

Tak lama setelah pengumuman besar Tesla, para kritikus mengambil sebagian dari kasus lenticular bergaya Powerwall, dengan alasan bahwa perangkat hanya masuk akal secara finansial sebagai mainan untuk pengadopsi awal yang kaya dan hijau [sumber: Helman ]. Bahkan pemasang atap terbesar AS, SolarCity, yang ketua dan pemegang saham terbesarnya adalah CEO Tesla Elon Musk, memilih untuk tidak menyediakan Powerwalls kepada pelanggan saat ini, dengan mengatakan bahwa mereka belum hemat biaya [sumber: Geuss ; Randall ; Vanes ]. Sebaliknya, perusahaan berencana untuk menawarkan baterai kepada pelanggan Hawaii pada tahun 2016 [sumber: Geuss ; Helman ; Randall]. Ini juga akan memungkinkan pelanggan baru untuk memilih Powerwall sebagai bagian dari rencana sewa sembilan tahun, $ 5.000, atau untuk membelinya sendiri dengan harga $ 7.140 — cukup mengejutkan dibandingkan dengan label harga Tesla $ 3.000 [sumber: Galbraith ; Downing dan Goossens ; Randall ].

Mengapa biaya tambahan? Kita dapat berspekulasi bahwa sebagian dari uang ekstra akan menutupi biaya sewa dan biaya inverter. Tesla mengklaim Powerwall-nya tidak memerlukan pemeliharaan, tetapi detail lain yang memengaruhi masa pakai baterai tetap tidak jelas dan belum terbukti, sehingga beberapa harga mungkin termasuk biaya penggantian. Baterai siklus-dalam saat ini perlu diganti kira-kira empat kali selama masa pakai panel surya . Mungkin juga, mengingat aliran 2 kW Powerwall, SolarCity berencana untuk melengkapi kliennya dengan masing-masing dua unit [sumber: Helman ].

Pengadopsi Powerwall dapat memangkas banyak lemak, dan mungkin membuat taruhan mereka terbayar, dengan memiliki peralatan mereka sendiri atau dengan mengumpulkan sumber daya komunitas tetapi, sekali lagi, ini sebagian besar spekulatif [sumber: Helman ; Gangemi ].

Untuk saat ini, masuknya Tesla ke pasar baterai adalah pertaruhan, dan yang besar. Sisi positifnya, Tesla telah menjalin kemitraan dengan pemukul berat perusahaan, dan titik harganya terlihat menarik bagi utilitas. Orang-orang hijau dan pecandu gadget di dunia akan bergabung dalam hal apa pun dan, dalam hal bang per buck, tidak ada sel perumahan lain yang cocok untuk menampung kotak baterai Tesla. Jika biaya baterai lithium-ion terus turun secepat biaya sistem PV, maka masa depan baterai stasioner Tesla memang bisa terlihat cerah [sumber: Randall ].

Yang mengatakan, secara absolut Powerwall tetap mahal. Selain itu, perusahaan yang membuatnya berada di jalur untuk kehilangan $ 500 juta pada tahun 2015, menghabiskan uang seperti karet ban dan olahraga jenis harga saham yang terlalu tinggi yang akan membuat dot-com memerah — yang semuanya dapat menambah perusahaan keberlanjutan itu sangat tidak berkelanjutan [sumber: Helman ].

Tesla Powerwalls akan tersedia pada akhir musim panas 2015 di AS, sekitar tahun itu di Eropa dan di awal tahun berikutnya di kawasan Asia-Pasifik [sumber: Galbraith ]. Setelah itu, hanya waktu yang akan menentukan apakah baterai Tesla menyentak jaringan atau gagal.

Gigafactory

Menjauh dari baterai Panasonic dan Samsung dan memproduksinya sendiri adalah kunci utama dalam rencana Tesla. Untuk mengubahnya, perusahaan sedang membangun fasilitas baterai senilai $5 miliar di bagian utara Nevada [sumber: Randall ; Vanes ]. Apa yang disebut gigafactory ini dijadwalkan untuk memulai produksi pada tahun 2017 dan dijadwalkan untuk menghasilkan 30 gigawatt-jam kapasitas baterai per tahun — lebih dari seluruh produksi global tahun 2013 [sumber: Gies ]. Tetapi para kritikus telah menyuarakan keprihatinan bahwa fasilitas bersih-nol- energi Tesla yang disebut - sebut akan membuang air di wilayah yang tidak mampu kehilangan setetes pun, dan mereka mempertanyakan apakah pabrik dapat melakukannya dengan bersih atau berkelanjutan [sumber: Chereb ].

Catatan Penulis: Cara Kerja Tesla Powerwall

Kisah nyata Tesla Energy bisa dibilang merupakan gigafactory yang saat ini sedang dibangun di Nevada utara. Jika proyeksi produksinya dapat dipercaya, dunia mungkin benar-benar harus berjuang untuk menghasilkan lithium yang cukup untuk mengimbangi - setidaknya, jika ingin menjaga jejak karbon tetap rendah. Tapi jika itu bisa dilakukan, dan jika mereka bisa mengatur untuk tidak membuat bangkrut pasokan air Reno, manfaat teknologi baterai bisa benar-benar transformatif.

Lebih Banyak Tautan Hebat

Artikel Terkait