Jak działa Tesla Powerwall

W kwietniu 2015 r. Tesla Motors wywołała burzę z przewodami wysokiego napięcia wśród użytkowników energii słonecznej i dziwaków w branży użyteczności publicznej, ogłaszając wejście na rynek akumulatorów domowych i przemysłowych. Firma oferowałaby dwie baterie domowe, 7 kilowatogodzinną Powerwall do codziennego użytku (3000 USD) i wersję 10 kWh do zasilania awaryjnego (3500 USD), a także skalowalną baterię komercyjną / użytkową o pojemności 400 kWh do dużych budynków [źródło: CNN ] .

W ciągu pierwszego tygodnia firma zebrała 38 000 rezerwacji na Powerwalls i 2 500 zamówień na większe zasilacze [źródła: Geuss ; Randall ]. Źródłem tego szumu była nadzieja, że ​​nowe produkty Tesli mogą wzbudzić rosnące zainteresowanie konsumentów samodzielnym magazynowaniem energii słonecznej, równoważąc równanie gotówki na kilowat na korzyść energii zgromadzonej w banku.

Osiągnięcie tego punktu krytycznego jest niezbędne dla przyszłości Słońca. Chociaż technologia słoneczna poczyniła wielkie postępy, jej główna wada pozostaje ta sama: ogniwa słoneczne muszą zbierać energię, gdy świeci słońce. Oznacza to, że dopóki nie zaczniemy parkować paneli słonecznych w kosmosie i nie wysyłamy energii z powrotem na Ziemię, użytkownicy energii słonecznej muszą spędzać noce podłączając się do sieci, zużywając energię generatora lub odtwarzając pionierskie dni. Idealnie byłoby, gdyby mogli magazynować energię słoneczną w ciągu dnia w celu „samodzielnego zużycia” w nocy, ale obecnie dostępne na rynku baterie pozostawiają wiele do życzenia.

Przede wszystkim są za drogie. Koszty mogą sięgać nawet 600 USD za kWh pamięci masowej, przy czym 100 USD za kWh stanowi swego rodzaju branżową barierę dźwiękową. Dla porównania, przeciętne amerykańskie gospodarstwo domowe zużywa około 30 kWh dziennie. W marcu 2015 r. Średni koszt picia z sieci wynosił 12,35 centa za kwh, czyli około 3,71 dolara dziennie [źródła: USEIA ; USEIA ].

Podobnie jak akumulatory w aparacie lub telefonie komórkowym, te ogniwa mogą ładować się tylko tyle razy, zanim ulegną degradacji. Zapewnia to żywotność obecnych baterii domowych i przemysłowych około 3-10 lat i utrzymuje wysokie koszty baterii [źródła: Aziz ; NMSEA ]. Wielu amerykańskich użytkowników energii słonecznej, zarówno mieszkalnych, jak i komercyjnych, uważa, że ​​zwykła sprzedaż nadwyżki energii do sieci energetycznej w ciągu dnia i odkupienie jej w nocy opłaca się lepiej [źródła: Galbraith ; Geuss ; NMSEA ]. Ale dla ekologów ta zamiana, która wymienia zieloną energię na energię z paliw kopalnych, jest irytującą diabelską okazją.

Jeśli Powerwall daje nadzieję niektórym konsumentom energii słonecznej, że zbliża się lepsza okazja, to również dodaje energii przyszłym perspektywom Tesli, zarówno na rynku motoryzacyjnym, jak i energetycznym. Aby obniżyć koszty po stronie Tesla Motors, która obecnie traci 15 000 dolarów na sprzedanym Modelu S, firma musi wejść na rynek akumulatorów w wielkim stylu [źródło: Helman ]. Większy popyt na technologię akumulatorów Tesla Energy, z których część zbudowana jest na tym samym szkielecie akumulatorowym, co Model S, może pomóc w finansowaniu niezbędnych fabryk i obiektów badawczo-rozwojowych. Wynikające z tego korzyści skali mogą również zmienić rynek baterii słonecznych.

Ale nie wszyscy są przekonani, że ten szum jest uzasadniony, przynajmniej na razie.

Zawartość

1. Potrzeba lepszej baterii słonecznej
2. Prawdziwy rynek Powerwall
3. Podsumowanie dla Powerwall

Nie ma wątpliwości, że rośnie zainteresowanie energią słoneczną. Tylko w 2014 roku energia fotowoltaiczna w USA przekroczyła poziom z 2013 roku o 6,2 gigawata. To 30-procentowy wzrost, który prawdopodobnie utrzyma się w 2015 r., Spowodowany spadkiem kosztów, programami motywacyjnymi i wzrostem planów leasingu [źródło: Cusick i ClimateWire ]. W ciągu najbliższych pięciu lat energia słoneczna będzie stanowić ponad 50 procent energii w Kalifornii (w godzinach słonecznych) [źródło: Randall ].

Ale energia słoneczna, podobnie jak większość źródeł odnawialnych , pozostaje mieszanką. Tak jak wczesne panele prawie nie wypuszczały wystarczającej ilości soku, aby uzasadnić swoje koszty, obecne opcje magazynowania mają sens tylko dla niewielkiej części użytkowników energii słonecznej [źródło: Cusick i ClimateWire ]. W odległych obszarach, gdzie podłączenia do sieci zasilają kosztowne i nieregularne, nawet niezdarne baterie mają sens. To samo dotyczy krajów o wysokich kosztach i niskim zużyciu energii, takich jak Niemcy czy Hawaje, gdzie płacą za energię trzy razy więcej niż mieszkańcy kontynentu [źródła: Galbraith ; Geuss ; Helman ; Randall ].

Jednak w pozostałej części Stanów Zjednoczonych stawki za energię pozostają na tyle niskie, że większości gospodarstw domowych lepiej będzie trzymać się modelu sell-buyback, zamiany po raz pierwszy umożliwionej przez ustawę o regulacjach w zakresie polityki użyteczności publicznej (PURPA) z 1978 r. Miała na celu zreformowanie struktur stawek , wspierając kogenerację i alternatywną energię, PURPA otworzyła również drzwi dla mniejszych podmiotów, aby rzucić wyzwanie monopolom energetycznym [źródło: NMAH ]. Wydajna i opłacalna bateria może poszerzyć tę lukę i właśnie tam pojawia się Tesla.

Obecnie niemieccy klienci energii słonecznej wydają 2200 USD za kWh na produkty do przechowywania dostarczane przez austriacką firmę Fronius Energy [źródło: Galbraith ]. Obejmuje to baterię wielkości dużej mini lodówki, licznik energii i falownik o wielkości dużego plecaka, który przekształca prąd stały (DC) akumulatora z powrotem w prąd przemienny (AC), z którego może korzystać dom. Porównaj to z eleganckim, montowanym na ścianie Powerwallem Tesli, który oferuje akumulator o mocy 7 kWh na cykl dzienny za 3000 USD (bez falownika), i zaczynasz rozumieć, dlaczego firma Fronius nawiązała współpracę z Teslą w celu dostarczania Powerwall swoim klientom [źródła : Fronius International ; Galbraith ].

Ale Fronius i Tesla to nie jedyne gry w mieście. Napotykają ostrą konkurencję ze strony bogatych w gotówkę, sprawdzonych firm, takich jak Samsung SDI i LG Chem, a także mniejszych firm, z których niektóre, jak start-up Stem, dokonały inwazji z jednym lub dwoma dużymi narzędziami [źródło: Groom ].

Jeśli chodzi o Hawaje, Tesla planuje zaoferować opcję baterii w cyklu dziennym w 2016 r., W tym samym roku, w którym przenosi się do regionu Azji i Pacyfiku. Słoneczni obywatele stanu Aloha, którzy obecnie wydają 37 centów za kwh w porównaniu ze średnią amerykańską wynoszącą 12,5, zapłaciliby prognozowane 15 centów za kwh przy użyciu Powerwall [źródła: Geuss ; Helman ; Randall ].

To wszystko brzmi obiecująco. Dlaczego więc niektórzy ludzie wciąż mają wątpliwości?

Opowieść o taśmie

Tesla oferuje dwa modele domowe Powerwall, baterię 7 kWh na cykl dzienny i baterię zapasową 10 kWh na cykl tygodniowy. Jednostki dostarczają 2 kW w sposób ciągły (3,3 kW w szczycie) przy 350-450 V i 5,8 A (8,6 A w szczycie). Patrząc z perspektywy, laptopy i odtwarzacze Blu-ray zużywają około 0,015 kW, podczas gdy klimatyzator od 7 000 do 10 000 Btu pobiera od 1,0 do 1,5 kW podczas pracy i 2-3 razy więcej podczas uruchamiania [źródło: DonRowe.com ].

Jeśli myślisz o energii jako o wodzie, wówczas kilowaty opisują rozmiar rury, a kwhs określają, ile zbiornik będzie mógł pomieścić - lub ile „galonów” zużyjesz w czasie. W ten sposób klimatyzator o mocy 1,0 kW zajmie połowę rurociągu zasilającego i opróżni zbiornik energii o mocy 7 kWh w mniej niż 7 godzin. Pamiętaj jednak, że urządzenia pobierają energię tylko podczas pracy, więc nawet urządzenia energochłonne, takie jak kuchenki mikrofalowe, mogą działać, jeśli są odpowiednio zarządzane.

Powerwalls współpracują z jednofazowymi lub trójfazowymi sieciami energetycznymi i są przeznaczone do użytku w pomieszczeniach lub na zewnątrz oraz w temperaturach od minus 4 do 110 F (minus 20 do 43 C). Powerwalls ma wymiary 51,2 x 33,9 x 7,1 cala (130 centymetrów x 86 centymetrów x 18 centymetrów) i są objęte 10-letnią gwarancją. Falownik DC / AC jest sprzedawany oddzielnie.

Nabywcy baterii do domu borykają się z problemem znanym użytkownikom alternatywnych źródeł energii, a mianowicie, że oszczędności nie rekompensują kosztów, przynajmniej na razie. Wielu krytyków twierdzi, że wszystkie urządzenia, z wyjątkiem najbardziej oszczędnych, szybko pochłoną 2 kilowaty, które wyciekają z baterii, zwłaszcza podczas włączania grzejników lub klimatyzatorów podczas awarii zasilania, ale nie wszyscy się z tym zgadzają (patrz poprzedni pasek boczny) [źródła: Galbraith ; Geuss ; Randall ; Tesla Motors ].

Niemniej jednak, używanie akumulatorów samochodowych do zasilania domów ma sens, a inżynierowie podchodzą do tego pomysłu od co najmniej 2010 roku. Akumulatory do samochodów elektrycznych , które produkują znacznie więcej soku niż odmiany domowe, po wymianie zachowują około 75 procent swojej pojemności - ponad wystarczy, by prowadzić duży dom [źródła: Sherman ; Wald ].

Jednak obecnie najbardziej obiecującym przypadkiem użycia jest mniej mieszkalny, a bardziej komercyjny: skalowalne akumulatory biznesowe / użytkowe o pojemności 400 kWh Tesli, zbudowane z tych samych podstawowych ogniw, których Tesla Motors używa w swoim Modelu S [źródła: CNN ; Vance ]. W przypadku mediów przyczyną jest szczytowe zapotrzebowanie na energię.

Okazuje się, że przedsiębiorstwa użyteczności publicznej uważają godziny i dni szczytowego zapotrzebowania na energię prawie tak samo kosztowne i irytujące jak my. Dzieje się tak, ponieważ aby nadążyć za dodatkowym spadkiem, firmy energetyczne muszą utrzymywać specjalne elektrownie szczytowe, zwane także elektrowniami szczytowymi lub szczytowymi , które pozostają bezczynne przez większość czasu. Co gorsza, elektrownie te, które muszą się szybko włączać i wyłączać, spalają drogi gaz ziemny (chociaż niektóre są zasilane olejem opałowym lub hydroelektrycznym). Tanie, niezawodne akumulatory mogą pozwolić przedsiębiorstwom na rozłożenie obciążenia, magazynowanie taniej energii poza szczytem i dystrybucję jej w godzinach szczytu [źródła: Illinois EPA ; Oglethorpe Power ; Randall ].

Kilka przedsiębiorstw, w tym Southern California Electric i OnCor z siedzibą w Teksasie, już testuje to podejście [źródło: Randall ]. Jeśli się włączy, Twój dom może wkrótce działać na zasilaniu bateryjnym, niezależnie od tego, czy kupisz Powerwall, czy nie.

W międzyczasie firmy takie jak Walmart, Amazon i Google testują akumulatory Tesli jako sposób na obniżenie kosztów energii, maksymalne wykorzystanie czystej energii na miejscu i zapewnienie kopii zapasowych dla operacji i centrów danych [źródła: Randall ; Vance ].

Krótko mówiąc, prognozy od strony użyteczności i biznesu wyglądają dobrze, a to może sprawić, że strona konsumencka będzie wyglądać coraz lepiej. Ale czy użytkownicy domowi muszą czekać, aż siły rynkowe zdziałają swoją magię, czy też guru zieleni mogą dziś argumentować za Teslą Powerwalls?

Poznaj swoje akumulatory litowo-jonowe

Akumulatory litowo-jonowe lub litowo-jonowe są dostępne w różnych smakach. Akumulator niklowo-manganowy Tesli o mocy 7 kWh i akumulator niklowo-kobaltowy o mocy 10 kWh wykorzystują ogniwa litowo-jonowe, ale każdy z nich wyróżnia się mieszanką materiałów tworzących jego katodę (elektrodę, przez którą prąd opuszcza ogniwo) [źródła: Geuss ; Randall ].

Samochody Tesli wykorzystują akumulatory NCA z katodami wykonanymi z litu, niklu, kobaltu i tlenku glinu. Jego 10 kWh Powerwall prawdopodobnie zawiera jakąś wersję tego ogniwa o wysokiej gęstości energii. I odwrotnie, jego akumulatory NMC 7 kWh wykorzystują katodę niklu, manganu i tlenku kobaltu, co pozwala im wydajniej i częściej pracować cyklicznie [źródła: Fehrenbacher ; Geuss ; Oświetlenie globalne ; Randall ].

Krótko po wielkim ogłoszeniu Tesli, krytycy odebrali trochę blasku stylowej soczewkowej obudowie Powerwall, argumentując, że urządzenia miały sens finansowy tylko jako zabawki dla bogatych, zielonych, wczesnych użytkowników [źródło: Helman ]. Nawet największy amerykański instalator dachów, SolarCity, którego prezesem i największym udziałowcem jest dyrektor generalny Tesli, Elon Musk, zdecydował się początkowo nie dostarczać Powerwalls obecnym klientom, mówiąc, że nie są one jeszcze opłacalne [źródła: Geuss ; Randall ; Vance ]. Zamiast tego firma planuje zaoferować baterie swoim hawajskim klientom w 2016 roku [źródła: Geuss ; Helman ; Randall]. Pozwoli to również nowym klientom na wybranie Powerwall w ramach dziewięcioletniego planu dzierżawy na 5000 USD lub na samodzielny zakup za 7140 USD - całkiem spory skok w porównaniu z ceną Tesli za 3000 USD [źródła: Galbraith ; Downing i Goossens ; Randall ].

Dlaczego dodatkowy koszt? Można spekulować, że część dodatkowej gotówki pokryje opłaty leasingowe i koszt falownika. Tesla twierdzi, że jej Powerwall nie wymaga konserwacji, ale inne szczegóły wpływające na żywotność baterii pozostają niejasne i niesprawdzone, więc część ceny może obejmować koszty wymiany. Obecne akumulatory o głębokim cyklu należy wymieniać mniej więcej cztery razy w okresie eksploatacji paneli słonecznych . Możliwe jest również, że biorąc pod uwagę strumień 2 kW Powerwall, SolarCity planuje wyposażyć swoich klientów w dwie jednostki [źródło: Helman ].

Użytkownicy Powerwall mogliby zredukować dużo tłuszczu i prawdopodobnie opłacić swoje zakłady, posiadając własny sprzęt lub łącząc zasoby społeczności, ale znowu jest to w dużej mierze spekulacyjne [źródła: Helman ; Gangemi ].

Na razie wejście Tesli na rynek akumulatorów to ryzykowne i duże. Z drugiej strony Tesla nawiązała już współpracę z korporacjami, a jej cena wygląda atrakcyjnie dla przedsiębiorstw użyteczności publicznej. Zieloni i narkomani z całego świata dołączą do nich bez względu na wszystko, a jeśli chodzi o bang za dolara, żadna inna komórka mieszkalna nie jest w stanie pomieścić skrzynki akumulatorowej Tesli. Jeśli koszt akumulatorów litowo-jonowych nadal będzie spadał tak szybko, jak w przypadku systemów PV, to przyszłość stacjonarnych akumulatorów Tesli może wyglądać naprawdę jasno [źródło: Randall ].

To powiedziawszy, w kategoriach bezwzględnych Powerwall pozostaje drogie. Co więcej, firma, która sprawia, że ​​jest na dobrej drodze, aby stracić 500 milionów dolarów w 2015 r., Pali pieniądze jak guma do opon i uprawia zawyżone ceny akcji, które wywołałyby rumieniec w kropce - wszystko to może dać firmie zrównoważony rozwój. to nie jest zbyt zrównoważone [źródła: Helman ].

Tesla Powerwalls będą dostępne późnym latem 2015 r. W Stanach Zjednoczonych, gdzieś w tym roku w Europie i na początku następnego w regionie Azji i Pacyfiku [źródło: Galbraith ]. Potem tylko czas pokaże, czy baterie Tesli wstrząsną siecią, czy też się skończą.

Gigafactory

Odejście od akumulatorów Panasonic i Samsung i produkcja własnych jest kluczowym elementem planów Tesli. Aby dokonać tej zmiany, firma buduje fabrykę akumulatorów o wartości 5 miliardów dolarów w północnej Nevadzie [źródła: Randall ; Vance ]. Ta tak zwana gigafabryka ma rozpocząć produkcję w 2017 r. I ma produkować 30 gigawatogodzin rocznie pojemności baterii - więcej niż cała globalna produkcja 2013 r. [Źródło: Gies ]. Jednak krytycy wyrazili obawy, że reklamowany zakład Tesli z zerową energią netto będzie pobierał wodę w regionie, którego nie stać na utratę kropli, i zastanawiają się, czy fabryka może to zrobić w sposób czysty lub zrównoważony [źródło: Chereb ].

Uwaga autora: Jak działa Tesla Powerwall

Prawdziwą historią Tesli Energy jest prawdopodobnie gigafabryka, która jest obecnie budowana w północnej Nevadzie. Jeśli wierzyć prognozom jego produkcji, świat może naprawdę walczyć o wyprodukowanie wystarczającej ilości litu, aby nadążyć - przynajmniej jeśli chce utrzymać niski ślad węglowy. Ale jeśli uda się to zrobić i jeśli uda im się nie zrujnować zaopatrzenia w wodę Reno, korzyści płynące z technologii akumulatorów mogą być naprawdę przełomowe.

Więcej świetnych linków

Powiązane artykuły