Tesla Powerwall의 작동 원리

2015 년 4 월, Tesla Motors 는 가정용 및 산업용 배터리 시장 진출을 발표함으로써 태양 광 발전 사용자와 유틸리티 업계의 고혈압 전선 소문을 일으켰습니다. 이 회사는 2 개의 가정용 배터리, 즉 매일 사용하는 7kW 시간의 Powerwall ($ 3,000)과 백업 전원용 10kwh 버전 ($ 3,500), 그리고 대형 건물을위한 확장 가능한 400kwh 상용 / 유틸리티 배터리를 제공 할 것입니다 [출처 : CNN ] .

첫 주 동안 회사는 Powerwalls에 대해 38,000 개의 예약을 쌓았고 더 큰 파워 팩에 대해 2,500 개의 주문을 쌓았습니다 [출처 : Geuss ; Randall ]. 소문을 불러 일으키는 것은 Tesla의 신제품 이 은행 에너지를 선호하는 킬로와트 당 현금 등식을 재조정하여 태양열 셀프 스토리지에 대한 소비자의 관심을 높이기위한 희망이었습니다 .

그 전환점에 도달하는 것은 태양열의 미래에 필수적입니다. 태양 광 기술이 큰 발전을 이루었음에도 불구하고 주요 단점은 동일합니다. 태양 광 전지는 태양이 비추는 동안 에너지를 수확해야합니다. 즉, 우리가 우주에 태양 전지판을 주차하고 지구로 전력을 공급하기 시작할 때까지 태양 광 사용자는 전력망에 연결하여 발전기 전력을 소비하거나 개척 시대를 재연하는 데 밤을 보내야합니다. 이상적으로는 낮의 태양 에너지를 저장하여 밤에 "자체 소비"할 수 있지만 현재 시장에 나와있는 배터리는 원하는 것이 있습니다.

주로 너무 비싸다. 비용은 스토리지 kwh 당 600 달러에 달할 수 있으며 kwh 당 100 달러는 일종의 산업 방음벽을 나타냅니다. 이를 살펴보면 평균 미국 가정은 하루에 약 30kwh를 사용합니다. 2015 년 3 월 현재, 그리드에서 마시는 평균 주거 비용은 kwh 당 12.35 센트 또는 하루에 약 3.71 달러입니다 [출처 : USEIA ; USEIA ].

카메라 나 휴대폰의 충전식 배터리처럼 이러한 에너지 셀은 성능이 저하되기 전에 여러 번만 충전 할 수 있습니다. 이는 현재 가정용 및 산업용 배터리의 수명을 약 3 ~ 10 년으로 제공하고 배터리 비용을 높게 유지합니다 [출처 : Aziz ; NMSEA ]. 많은 미국 태양 광 사용자 (주거용 및 상업용)는 단순히 초과 에너지를 낮에는 전력망에 판매하고 밤에 다시 구입하는 것이 더 나은 비용을 지불한다는 사실을 알게됩니다 [출처 : Galbraith ; Geuss ; NMSEA ]. 그러나 녹색을 추구하는 이들에게는 녹색 에너지를 화석 연료 전력으로 교환하는이 교환은 짜증나는 악마의 거래입니다.

Powerwall이 일부 태양 광 소비자에게 더 나은 거래가 곧 바뀔 것이라는 희망을 준다면 자동차 및 에너지 시장 모두에서 Tesla의 미래 전망에 활력을 불어 넣습니다. 현재 판매 된 Model S 당 $ 15,000의 손실을보고있는 Tesla Motors 측의 비용을 낮추기 위해 회사는 배터리 사업에 큰 폭 으로 뛰어 들어야합니다 [출처 : Helman ]. 일부는 Model S와 동일한 배터리 백본을 기반으로 구축 된 Tesla Energy 배터리 기술에 대한 더 큰 수요는 필수 공장 및 R & D 시설에 자금을 지원할 수 있습니다. 그 결과 규모의 경제는 태양 전지 시장도 변화시킬 수 있습니다.

그러나 모든 사람들이 적어도 아직까지는 과대 광고가 정당화되었다고 확신하지는 않습니다.

내용

1. 더 나은 태양 전지의 필요성
2. Powerwall의 실제 시장
3. Powerwall의 결론

태양 기반 전력에 대한 관심이 높아지고 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 2014 년에만 미국의 태양 광 발전량은 6.2 기가 와트로 2013 년 수준을 넘어 섰습니다. 이는 비용 감소, 인센티브 프로그램 및리스 계획의 상승에 의해 촉진 된 2015 년까지 계속 될 가능성이 30 % 증가한 것입니다 [출처 : Cusick 및 ClimateWire ]. 향후 5 년 동안 태양 광 발전은 캘리포니아 (맑은 시간 동안) 에너지의 50 % 이상을 차지할 것입니다 [출처 : Randall ].

그러나 대부분의 재생 가능 자원 과 마찬가지로 태양 광 발전 은 여전히 ​​혼합 된 가방입니다. 초기 패널이 비용을 정당화하기에 충분하지 않은 것처럼 현재의 저장 옵션은 소수의 태양 광 사용자에게만 적합합니다 [출처 : Cusick 및 ClimateWire ]. 그리드 연결이 비용이 많이 들고 불규칙한 외딴 지역에서는 투박한 배터리도 의미가 있습니다. 독일이나 하와이와 같은 고비용, 저소비 국가에서도 마찬가지입니다. 하와이에서는 본토인보다 에너지 비용을 3 배 더 많이 지불합니다 [출처 : Galbraith ; Geuss ; Helman ; Randall ].

그러나 미국의 나머지 지역에서는 대부분의 가구가 1978 년 PURPA (Public Utility Regulatory Policies Act) 에 의해 처음으로 가능해진 스왑 인 매도 매수 모델을 고수하는 것이 더 나을만큼 에너지 요금이 저렴합니다 . 요금 구조를 개혁하기위한 목적 , 열병합 발전 및 부표 대체 에너지를 지원하는 PURPA는 소규모 독립 체가 에너지 독점에 도전 할 수있는 문을 열었습니다 [출처 : NMAH ]. 효율적이고 비용 효율적인 배터리는 그 격차를 넓힐 수 있으며 Tesla가 등장합니다.

현재 독일 태양 광 후원자들은 오스트리아 회사 Fronius Energy에서 제공하는 저장 제품에 kwh 당 2,200 달러를 지출하고 있습니다 [출처 : Galbraith ]. 여기에는 대형 미니 냉장고 크기의 배터리, 에너지 미터 및 배터리의 직류 (DC)를 집에서 사용할 수있는 교류 (AC)로 다시 변환하는 대형 백팩 크기의 인버터가 포함됩니다. 3,000 달러 (인버터 미포함)에 7kwh의 일일 사이클 배터리를 제공하는 Tesla의 세련된 벽걸이 형 Powerwall과 비교하면 Fronius가 Tesla와 파트너십을 맺어 고객에게 Powerwall을 제공하는 이유를 알 수 있습니다. : Fronius International ; Galbraith ].

그러나 Fronius와 Tesla는 마을에서 유일한 게임과는 거리가 멀다. 그들은 삼성 SDI, LG 화학과 같이 현금이 풍부하고 검증 된 기업들과 소규모 기업들과 치열한 경쟁에 직면하고 있으며, 그중 일부는 스타트 업 스템과 같이 주요 유틸리티를 한두 개 정도 들여 놓았다 [출처 : Groom ].

하와이의 경우 Tesla는 아시아 태평양 지역으로 이동하는 같은 해인 2016 년에 일일 배터리 옵션을 제공 할 계획입니다. 현재 미국 평균 인 12.5에 비해 kwh 당 37 센트를 내고있는 알로하주의 태양 광 시민들은 Powerwall을 사용하여 kwh 당 15 센트를 지불 할 것으로 예상됩니다 [출처 : Geuss ; Helman ; Randall ].

모든 것이 유망하게 들립니다. 그런데 왜 일부 사람들은 여전히 ​​의심을 품고 있습니까?

테이프 이야기

Tesla는 2 개의 Powerwall 홈 모델, 즉 7kwh 일일주기 배터리와 10kwh 주간주기 백업 배터리를 제공합니다. 이 장치는 350-450V 및 5.8A (8.6A 피크)에서 2kW (3.3kW 피크)를 지속적으로 제공합니다. 이를 살펴보면 랩톱 및 Blu-ray 플레이어는 약 0.015kW를 사용하는 반면 7,000 ~ 10,000Btu 에어컨은 실행 중 1.0 ~ 1.5kW, 시작 중에는 2 ~ 3 배를 차지합니다 [출처 : DonRowe.com ].

에너지를 물로 생각하면 킬로와트는 파이프의 크기를 나타내며 kwh는 탱크가 담을 수있는 양 또는 시간이 지남에 따라 사용하는 "갤런"수를 정의합니다. 따라서 1.0kW 에어컨은 전력 파이프 라인의 절반을 차지하고 7 시간 이내에 7kwh 에너지 탱크를 배출합니다. 그러나 가전 제품은 작동하는 동안에 만 전력을 소비하므로 전자 레인지와 같이 에너지가 많은 가전 제품도 제대로 관리하면 작동 할 수 있습니다.

Powerwall은 단상 또는 3 상 유틸리티 그리드에서 작동 하며 실내 또는 실외 사용 및 영하 4 ~ 110F (영하 20 ~ 43C)의 온도에 대해 등급이 지정됩니다. Powerwall의 크기는 51.2 x 33.9 x 7.1 인치 (130cm x 86cm x 18cm)이며 10 년 보증이 제공됩니다. DC / AC 인버터는 별도로 판매됩니다.

가정용 배터리 구매자는 대체 전력 사용자에게 익숙한 문제에 직면합니다. 즉, 최소한 아직까지는 비용 절감이 비용을 상쇄하지 못한다는 것입니다. 많은 비평가들은 특히 절전 모드에서 히터 나 에어컨을 가동 할 때 배터리가 흘러 나오는 2 킬로와트를 제외한 모든 기기가 배터리를 빠르게 소모 할 것이라고 주장하지만 모든 사람이 그 점수에 동의하지는 않는다 (이전 사이드 바 참조) [출처 : Galbraith ; Geuss ; Randall ; Tesla Motors ].

그럼에도 불구하고 자동차 배터리를 사용하여 가정에 전력을 공급하는 것은 합리적이며 엔지니어는 적어도 2010 년부터 아이디어를 시작했습니다. 가정용 배터리보다 훨씬 더 많은 양의 에너지를 소비하는 전기 자동차 배터리는 교체시 용량의 약 75 %를 유지합니다. 적당한 크기의 집을 운영하기에 충분하다 [출처 : Sherman ; Wald ].

그러나 현재 가장 유망한 사용 사례는 주거가 덜하고 더 상업적입니다. Tesla Motors가 모델 S에서 사용하는 것과 동일한 기본 셀로 구성된 확장 가능한 400kwh 비즈니스 / 유틸리티 배터리입니다. [출처 : CNN ; Vance ]. 유틸리티의 경우 그 이유는 최대 에너지 수요와 관련이 있습니다.

유틸리티는 최대 에너지 수요의 시간과 날을 우리만큼 비용이 많이 들고 짜증나게합니다. 그 이유는 추가 감소를 따라 가기 위해 에너지 회사는 대부분의 시간을 유휴 상태에있는 특수 피킹 발전소 (일명 피커 발전소 또는 피커 )를 유지해야하기 때문입니다. 설상가상으로, 빠르게 켜지고 꺼져 야하는이 발전소는 값 비싼 천연 가스를 태 웁니다 (일부는 연료 유나 수력 발전으로 작동하지만). 저렴하고 신뢰할 수있는 배터리를 사용하면 유틸리티가 부하를 분산시켜 저렴한 오프 피크 에너지를 저장하고 피크 시간 동안 분배 할 수 있습니다 [출처 : Illinois EPA ; Oglethorpe Power ; Randall ].

Southern California Electric 및 텍사스에 기반을 둔 OnCor를 포함한 몇몇 유틸리티는 이미이 접근 방식을 테스트하고 있습니다 [출처 : Randall ]. 이 문제가 발생하면 Powerwall 구입 여부와 관계없이 곧 집이 배터리 전원으로 작동 할 수 있습니다.

한편 Walmart, Amazon 및 Google과 같은 기업은 에너지 비용을 낮추고, 현장 청정 에너지를 최대한 활용하고, 운영 및 데이터 센터에 전력 ​​백업을 제공하는 방법으로 Tesla의 배터리를 테스트하고 있습니다 [출처 : Randall ; Vance ].

요컨대, 유틸리티 및 비즈니스 측면에 대한 예후가 좋아 보이며 소비자 측면이 점점 더 좋아 보일 수 있습니다. 그러나 가정용 사용자는 시장의 힘이 마술을 발휘할 때까지 기다려야합니까? 아니면 녹색 전문가가 오늘날 Tesla Powerwalls의 사례를 만들 수 있습니까?

귀하의 리튬 이온 배터리 파악

리튬 이온 또는 리튬 이온 배터리 는 다양한 맛이 있습니다. Tesla의 7kwh 니켈-망간 배터리와 10kwh 니켈-코발트 백업은 모두 리튬 이온 전지를 사용하지만, 각각은 음극 (전류가 셀을 떠나는 전극)을 구성하는 물질의 혼합으로 구별됩니다. [출처 : Geuss ; Randall ].

Tesla의 자동차는 리튬, 니켈, 코발트 및 알루미늄 산화물로 만든 음극과 함께 NCA 배터리를 사용합니다. 10kwh Powerwall은이 고 에너지 밀도 셀의 일부 버전을 포함 할 가능성이 높습니다. 반대로, 7kwh NMC 배터리는 니켈, 망간 및 코발트 산화물 음극을 사용하므로 효율적이고 더 자주 순환 할 수 있습니다 [출처 : Fehrenbacher ; Geuss ; 조명 전역 ; Randall ].

Tesla의 큰 발표 직후, 비평가들은 Powerwall의 세련된 렌티큘러 케이스에서 빛을 발하며 장치가 부유하고 친환경적인 얼리 어답터를위한 장난감으로 만 재정적 인 의미가 있다고 주장했습니다 [출처 : Helman ]. Tesla의 CEO 인 Elon Musk가 회장이자 최대 주주 인 미국 최대 옥상 설치 업체 인 SolarCity조차도 현재 고객에게 Powerwalls를 제공하지 않기로 결정했으며 아직 비용 효율적이지 않다고 말했습니다 [출처 : Geuss ; Randall ; Vance ]. 대신, 회사는 2016 년에 하와이 고객에게 배터리를 제공 할 계획입니다 [출처 : Geuss ; Helman ; 랜달]. 또한 신규 고객이 9 년, $ 5,000 임대 계획의 일부로 Powerwall을 선택하거나 $ 7,140에 구매할 수 있습니다. Tesla의 $ 3,000 가격표에 비해 상당히 충격적입니다 [출처 : Galbraith ; 다우닝과 Goossens ; Randall ].

추가 비용이 드는 이유는 무엇입니까? 여분의 현금 중 일부는 임대료와 인버터 비용을 충당 할 것이라고 추측 할 수 있습니다. Tesla는 Powerwall이 유지 관리를 필요로하지 않는다고 주장하지만 배터리 수명에 영향을 미치는 다른 세부 사항은 불분명하고 입증되지 않았기 때문에 일부 가격에는 교체 비용이 포함될 수 있습니다. 현재의 딥 사이클 배터리는 태양 전지판 의 수명 동안 대략 4 번 교체해야 합니다 . 또한 Powerwall의 2kW 스트림을 고려할 때 SolarCity는 고객에게 각각 두 대의 장치를 제공 할 계획입니다 [출처 : Helman ].

Powerwall을 채택한 사람들은 자신의 장비를 소유하거나 커뮤니티 자원을 모아서 많은 지방을 줄이고 아마도 수익을 올릴 수 있습니다. 그러나 이것은 대체로 투기 적입니다 [sources : Helman ; Gangemi ].

현재 Tesla의 배터리 시장 진출은 도박이며 큰 일입니다. 긍정적 인 측면에서, Tesla는 이미 기업의 대타자들과 파트너십을 맺었으며 가격은 유틸리티에게 매력적으로 보입니다. 세계의 녹지와 가제트 중독자들은 무슨 일이 있어도 참여할 것이며, 벅당 가격 측면에서 테슬라의 배터리 상자를 수용하기에 적합한 다른 주거용 셀은 없습니다. 리튬 이온 배터리의 가격이 PV 시스템만큼 빠르게 계속 하락한다면 Tesla 고정식 배터리의 미래는 실제로 밝아 보일 수 있습니다 [출처 : Randall ].

즉, 절대적으로 Powerwall은 여전히 ​​비싸다. 더욱이 2015 년에 5 억 달러의 손실을 입을 수있는 회사는 타이어 고무 같은 돈을 소진하고 닷컴을 붉게 만들 수있는 과장된 주가를 자랑합니다.이 모든 것이 지속 가능성 회사가 될 수 있습니다. 그것은 그다지 지속 가능하지 않습니다 [출처 : Helman ].

Tesla Powerwalls는 2015 년 늦여름 미국에서, 그해 유럽에서, 내년 초에는 아시아 태평양 지역에서 사용할 수있게됩니다 [출처 : Galbraith ]. 그 후 시간 만이 Tesla의 배터리가 그리드를 흔들거나 흩날 리는지 알 수 있습니다.

기가 팩토리

파나소닉과 삼성 배터리에서 벗어나 자체적으로 제조하는 것은 테슬라 계획의 핵심이다. 변화를 위해이 회사는 네바다 북부에 50 억 달러 규모의 배터리 시설을 건설하고 있습니다 [출처 : Randall ; Vance ]. 소위 기가 팩토리는 2017 년에 생산을 시작할 예정이며 매년 30 기가 와트시의 배터리 용량을 생산할 예정입니다. 이는 2013 년 전 세계 전체 생산량보다 많은 양입니다 [출처 : Gies ]. 그러나 비평가들은 Tesla의 순 제로 에너지 시설이 한 방울을 잃을 여유가없는 지역에서 물을 마실 것이라는 우려를 표명 했으며, 공장이 그렇게 깨끗하게 또는 지속 가능하게 할 수 있는지 의문을 제기했습니다 [출처 : Chereb ].

작성자 주 : Tesla Powerwall 작동 방식

Tesla Energy의 실제 이야기는 현재 네바다 북부에 건설중인 기가 팩토리 일 것입니다. 생산 계획이 믿어 진다면, 적어도 탄소 발자국을 줄이려면 세계는 충분한 리튬을 생산하기 위해 실제로 고군분투해야 할 수도 있습니다. 그러나 그렇게 할 수 있고 그들이 Reno의 물 공급을 파산시키지 않을 수 있다면 배터리 기술의 이점은 진정으로 혁신적 일 수 있습니다.

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