Wiosną 2015 roku Tesla pokazała publiczności nową baterię do domu. W swej istocie stanowi nowy etap w rozwoju korporacji. Ta bateria to kolejny krok w kierunku stworzenia inteligentnego domu, który nie będzie zależny od komunikacji zewnętrznej.
Historia stworzenia
Produkcja i zużycie energii elektrycznej w XXI wieku to jeden z najważniejszych problemów. Od tego w dużej mierze zależą perspektywy całej ludzkości. Tradycyjnie energię elektryczną wytwarza się na dwa sposoby:
- komercyjne (przetwarzanie węgla, ropy, gazu, energii jądrowej, wykorzystanie wody i energii słonecznej);
- niekomercyjne (przetwarzanie odpadów przemysłowych, drewna opałowego, wykorzystanie siły mięśni).
Ponadto źródła komercyjne stanowią ponad 90% całej produkcji energii elektrycznej. Tendencja ta jest obserwowana od dziesięcioleci, pomimo znacznego kryzysu zasobów paliw i zanieczyszczenia powietrza. Jeśli nie zaczniemy naprawiać sytuacji, może nastąpić albo kryzys energetyczny, albo globalna katastrofa ekologiczna. Dlatego Tesla postanowiła przyczynić się do poprawy systemów produkcji i wykorzystania energii poprzez opracowanie innowacyjnej baterii.
Projektem stworzenia tej wyjątkowej baterii Tesli kierował sam Elon Musk, którego można uznać za rewolucjonistę w dziedzinie Technologie informacyjne. Rzeczywiście, jeszcze 10 lat temu prawie nikt nie wierzył w sukces pojazdów elektrycznych. Jednak dzięki wysiłkom Elona Muska udało się stworzyć popularny, wysokiej jakości samochód elektryczny Tesla Model S, który chce kupić każdy kierowca. Okazało się, że mimo monopolu silników wewnętrzne spalanie, alternatywę dla paliw płynnych znaleziono dawno temu. Tyle, że nikt nie odważył się zmienić ustalonych tradycji. Po sukcesie pojazdów elektrycznych Tesla postanowiła opracować akumulator do użytku domowego.
Decyzję w tej sprawie przedstawił 30 kwietnia sam Elon Musk. Taki rewolucyjny rozwój powinien mieć pozytywny wpływ nie tylko na środowisko, ale także na całą gospodarkę. Nowa bateria o nazwie Tesla Powerwall. Pozwoli to na ograniczenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery oraz znaczne obniżenie kosztów energii. Oznacza to, że w rzeczywistości firma Tesla podjęła kontynuację idei autonomicznego udostępniania domów, która nie jest już czymś wyjątkowym. Już dziś wielu właścicieli wiejskich domów pokrywa dachy swoich domów panelami słonecznymi, które zasilają akumulatory kwasowo-ołowiowe. Nowa bateria Tesli powinna być znacznie wydajniejsza i bardziej opłacalna.
Charakterystyka baterii Powerwall
Bateria Powerwall może pobierać energię zarówno z paneli słonecznych, jak i innych źródeł energii. System może mieć moc 7 i 10 kW. W związku z tym pierwsza opcja nadaje się do codziennego użytku, a druga do tworzenia rezerw energii. Według ekspertów, przeciętna amerykańska rodzina mieszkająca w osobnym domu z trzema sypialniami, która będzie zasilana baterią Tesli, zużywa około 3200 kW na godzinę. Dlatego w pełni naładowany akumulator może zapewnić taki dom na około 4-5 godzin.
Zakłada się, że instalacja baterii Tesli będzie prowadzona wspólnie z Solar City. Firma ta zajmuje się produkcją i montażem paneli słonecznych, a genialny Elon Musk jest także jej największym udziałowcem. W przyszłości planowane jest zaangażowanie innych partnerów, którzy będą uczestniczyć w rozwoju projektu. Według ekspertów finansowych, sprzedaż nowych baterii może przynieść Tesli prawie 4,5 miliarda dolarów, a to dzięki temu, że wiele dużych firm będzie mogło wykorzystać nowe baterie do własnych celów. To dla nich zostanie opracowany system Powerpack, w skład którego wejdzie cały zestaw akumulatorów o wydajności 100 kW na godzinę. Do celów przemysłowych baterie te można łączyć we wspólny system o wydajności 10 MW na godzinę lub nawet więcej. Tesla ogłosiła już, że sprzęt rozpoczął już testy w amerykańskich firmach Walmart i Cargill.
Zalety baterii Tesla Powerwall
Zastosowanie ogniw litowo-jonowych
Zastosowanie akumulatorów litowo-jonowych jest ważną innowacją, która została przyjęta jako podstawa do stworzenia akumulatora Powerwall, który pod wieloma względami przewyższa tradycyjne akumulatory kwasowo-ołowiowe. Tak więc akumulator kwasowo-ołowiowy ma nie więcej niż 800 cykli rozładowania i ładowania. Jednocześnie akumulator litowo-jonowy ma 1000-1200 cykli ładowania i rozładowania. Ponadto akumulator litowo-jonowy jest kilkakrotnie lepszy niż akumulator ołowiowy pod względem masy i pojemności.
Ładny projekt
To dzięki niewielkim rozmiarom bateria Tesli otrzymała piękny i stylowy wygląd. Twórcy Tesla Powerwall uznali, że ten produkt powinien wywoływać przyjemne pierwsze wrażenie, które ostatecznie może stać się decydujące. Ten produkt ma zaokrąglone krawędzie i stosunkowo cienką grubość w porównaniu z konkurencją. Ponadto dla tych baterii twórcy oferują szeroką gamę kolorów. Dlatego nawet bez rozważenia specyfikacje, Tesla Powerwall z pewnością przyciągnie Twoją uwagę. To urządzenie można zamontować bezpośrednio na ścianie, gdzie zajmie minimum miejsca.
Holistyczna ekostruktura
Nowa bateria Powerwall jest prezentowana w dwóch wersjach, z których każda ma wydajność 7 i 10 kW na godzinę. Ich koszt to odpowiednio 3 tys. i 3,5 tys. dolarów. Zasadniczo, jeśli z jakiegoś powodu konsument nie ma wystarczającej pojemności, może dodać do systemu jeszcze kilka akumulatorów, zwiększając całkowitą wydajność do 90 kW na godzinę. Oznacza to, że możesz podłączyć do 9 baterii tak dużo, jak to możliwe. Aby podłączyć te baterie, nie trzeba dokładnie studiować zasad budowy sieci elektrycznych. Tutaj możesz rozwiązać wszystkie problemy za pomocą jednego kabla.
Skuteczne rozwiązanie dla biznesu i przemysłu
Równolegle z Powerwall zaprezentowany został inny system, który ma dostarczać energię elektryczną do obiektów przemysłowych. Ta nowość nazywa się Tesla Powerpack. Cechą tej baterii jest możliwość nieskończonego wzrostu potencjalnej pojemności, sięgającej kilku gigawatów na godzinę. Ta bateria została stworzona pod kierownictwem Elona Muska, który jest przyzwyczajony do wielkiego myślenia. Dlatego akumulator ten został zaprezentowany nie tyle dla indywidualnych użytkowników, co dla całego systemu elektryfikacji jako całości. Aby zapewnić energię całej planecie, Tesla zamierza stworzyć ponad 900 milionów akumulatorów Powerpack.
System ten zadba o środowisko, które całkowicie zrezygnuje z przemysłowego wytwarzania energii elektrycznej z wykorzystaniem surowców kopalnych. Wszystko to zmniejszy uwalnianie substancji zewnętrznych do środowiska. Dodatkowo akumulator Tesla Powerpack pozwoli na osiągnięcie pełnej autonomii każdego obiektu przemysłowego.
Obliczanie zwrotu w Rosji
Zanim kupisz baterię Tesli, powinieneś zrozumieć, czy będzie to dla Ciebie korzystne. Jeśli przyjmiemy ilość energii zużywanej dziennie jako 10 kW na godzinę, to będzie to równoznaczne z wykorzystaniem pełnej pojemności akumulatora dziennie. Cena baterii Tesla Powerwall wynosi 3,5 tysiąca, co przy obecnym kursie wynosi około 175 tysięcy rubli. Ponadto nie zapomnij o konieczności zakupu falownika, który według współczesnych standardów kosztuje 1,5 tys. dolarów. Nie należy również zapominać o stratach, jakie mogą wystąpić w obwodzie elektrycznym składającym się z akumulatora, przetwornika prądu i falownika. Jednocześnie całkowita wydajność baterii Tesli wynosi około 87%. Dlatego użytkownik nie otrzymuje wszystkich 10 kWh, a jedynie 8,7 kWh.
Przy rozliczaniu dwustrefowym dzienne zużycie energii wynosi 5 kWh, co stanowi 57% maksymalnego zasobu sprzętu Tesla Powerwall. Reszta energii idzie na wieczorną konsumpcję. Przy tych obliczeniach koszt dziennie korzystania z sieci energetycznej w ciągu roku wyniesie około 22 tysięcy rubli rocznie w Stanach Zjednoczonych i ponad jedną trzecią mniej w Rosji. Ponadto należy wziąć pod uwagę, że typowy akumulator litowo-jonowy tradycyjnie traci około 6% swojej pierwotnej pojemności w ciągu roku. Dlatego z czasem pojemność baterii będzie się stopniowo zmniejszać, a po kilku nie będziesz w stanie poradzić sobie z jedną baterią Tesla Powerwall.
Okazuje się, że biorąc pod uwagę wszystkie koszty, bateria Tesla Powerwall w naszym kraju nie zwraca się nawet za 15 lat. Całkowity koszt sprzętu, nawet bez paneli słonecznych, wynosi około 250 tysięcy rubli.
Refleksje na ten temat
Zdaniem wielu ekspertów nowy rozwój firmy to ciekawa opcja na osiągnięcie niezależności energetycznej. To urządzenie pozwoli nam patrzeć w przyszłość wolną od szkodliwych emisji z ciągłym wyczerpywaniem się zasobów naturalnych. Jednak dzisiaj koszt tego sprzętu jest zbyt wysoki, aby był opłacalny w naszym kraju. Dodatkowo, jeśli do kosztu doliczyć cenę konwertera, falownika i paneli słonecznych, to sytuacja będzie jeszcze mniej różowa. Jednocześnie wielu jest gotowych już teraz zainwestować w swoją przyszłość, aby w ten sposób stworzyć zieloną planetę. W tym celu najlepiej pasuje Tesla Powerwall. Dodatkowo możesz liczyć na dalszą obniżkę kosztów akumulatorów Tesli w przyszłości.
Oczywiście pomysł Elona Muska nie jest całkowicie innowacyjny, ponieważ na świecie istnieje wiele opcji na domowe baterie. Jednak według Muska wszystkie te baterie są zbyt drogie, niewygodne i mało niezawodne. Dlatego głównym celem Tesli jest popularyzacja tych baterii i obniżenie ich cen.
Eksperci twierdzą, że rodziny i firmy, które mają już dachowe panele słoneczne, pokochają nowe baterie Powerwall. Sam Musk uważa, że w samej Kalifornii jest co najmniej 300 prywatnych domów wyposażonych w systemy solarne. Dlatego wszystkie z nich można bezpiecznie wyposażyć w baterie Tesla. Również takie baterie staną się świetna opcja dla budynków wymagających stałego nieprzerwanego zasilania. Dotyczy to szpitali, organizacji wojskowych i tak dalej. Dzięki akumulacji energii słonecznej panele słoneczne mogą być wydajniejsze i bardziej pożądane. Na przykład, jeśli wcześniej wiele osób odmawiało paneli słonecznych, ponieważ pracowały tylko w jasnym świetle słonecznym, teraz sytuacja może się zmienić. Dzięki zastosowaniu baterii energia może być magazynowana w ciągu dnia i wykorzystywana wieczorem, co jest bardziej wydajne.
Wady
Kluczową wadą baterii Tesli jest jej wysoki koszt. Ponadto za zainstalowanie baterii będziesz musiał zapłacić dodatkowe kilka tysięcy dolarów. Zgadzam się, że nie każda rodzina może sobie pozwolić na taki luksus. Dlatego, zdaniem Elona Muska, trzeba pokazać ludziom, że przy pomocy tego urządzenia można bardzo dużo zaoszczędzić. W tym celu ma obniżyć początkowy koszt urządzenia o około 30%. Stanie się to możliwe po zakończeniu budowy nowej fabryki Tesli w Nevadzie. Ogólnie rzecz biorąc, eksperci są optymistyczni, ponieważ ich zdaniem w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat koszt energii elektrycznej generalnie spada i nie ma przesłanek do wzrostu tej ceny w najbliższym czasie. Dlatego rozwój Tesli w postaci wyjątkowej baterii domowej wkrótce stanie się bardzo popularny i poszukiwany.
Częściowo rozważyliśmy konfigurację bateria Tesla Model S o pojemności 85 kWh. Przypomnijmy, że głównym elementem baterii jest ogniwo litowo-jonowe firmy Panasonic, 3400 mAh, 3,7 V.
Ogniwo Panasonic, rozmiar 18650
Rysunek przedstawia typową komórkę. W rzeczywistości ogniwa w Tesli są nieco zmodyfikowane.
Dane komórki równoległy dołączyć grupy 74 szt.. Przy połączeniu równoległym napięcie grupy jest równe napięciu każdego z elementów (4,2 V), a pojemność grupy jest równa sumie pojemności elementów (250 Ah).
Dalej sześć grupłączyć szeregowo do modułu. W tym przypadku napięcie modułu jest sumowane z napięć grup i wynosi około 25 V (4,2 V * 6 grup). Pojemność pozostaje 250 Ah. Wreszcie, moduły są połączone szeregowo, tworząc baterię. W sumie bateria zawiera 16 modułów (łącznie 96 grup). Napięcie wszystkich modułów jest sumowane i wynosi 400 V (16 modułów * 25 V).
Obciążeniem dla tego akumulatora jest asynchroniczny napęd elektryczny o maksymalnej mocy 310 kW. Ponieważ P = U * I, w trybie nominalnym przy napięciu 400 V, w obwodzie płynie prąd I = P / U = 310000/400 = 775 A. Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że to szalony prąd jak na taką „baterię”. Nie zapominaj jednak, że przy połączeniu równoległym zgodnie z pierwszym prawem Kirchhoffa I = I1 + I2 + ... In, gdzie n jest liczbą równoległych gałęzi. W naszym przypadku n=74. Ponieważ uważamy, że wewnętrzne opory komórek w grupie są warunkowo równe, to prądy w nich będą takie same. W związku z tym prąd przepływa bezpośrednio przez ogniwo In=I/n=775/74=10,5 A.
Dużo czy mało? Dobry czy zły? Aby odpowiedzieć na te pytania, przejdźmy do charakterystyki rozładowania akumulatora litowo-jonowego. Amerykańscy rzemieślnicy, po zdemontowaniu baterii, przeprowadzili serię testów. W szczególności rysunek przedstawia oscylogramy napięcia podczas rozładowania ogniwa pobrane z rzeczywistego Tesla Model S, prądy: 1A, 3A, 10A.
Skok na krzywej 10A wynika z ręcznego przełączenia obciążenia na 3A. Autor eksperymentu równolegle rozwiązywał inny problem, nie będziemy się nad nim rozwodzić.
Jak widać na rysunku, wyładowanie prądem 10 A w pełni spełnia wymagania dotyczące napięcia ogniwa. Ten tryb odpowiada rozładowaniu zgodnie z krzywą 3C. Należy zauważyć, że przyjęliśmy najbardziej krytyczny przypadek, gdy moc silnika jest maksymalna. Realistycznie, biorąc pod uwagę samo zastosowanie napędu dwusilnikowego z optymalnym przełożenie reduktory, samochód będzie działał przy rozładowaniu 2 ... 4 A (1C). Dopiero w momentach bardzo gwałtownego przyspieszenia, podczas jazdy pod górę z dużą prędkością, prąd ogniwa może osiągnąć wartość szczytową 12…14 A.
Jakie inne korzyści zapewnia? Dla tego obciążenia w przypadku prądu stałego można dobrać przekrój przewodu miedzianego na 2 mm2. Silniki Tesli zabija tu dwie pieczenie na jednym ogniu. Wszystkie przewody łączące pełnią również funkcję bezpieczników. W związku z tym nie ma potrzeby stosowania drogiego systemu ochrony, dodatkowo należy stosować bezpieczniki. Same przewody łączące w przypadku przetężenia ze względu na mały przekrój topią się i zapobiegają awariom. Pisaliśmy o tym więcej.
Na rysunku przewody 507 są tymi samymi złączami.
Na koniec rozważmy ostatnie pytanie, które martwi umysły naszych czasów i wywołuje falę kontrowersji. Dlaczego Tesla używa baterii litowo-jonowych?
Od razu zastrzegam, że konkretnie w tej sprawie wyrażę własną, subiektywną opinię. Możesz się z nim nie zgadzać.)
Przeprowadźmy analizę porównawczą różne rodzaje baterie.
Oczywiście akumulator litowo-jonowy ma zdecydowanie najwyższą wydajność właściwą. Lepsza bateria pod względem gęstości energii i stosunku masy do wielkości, niestety, nie istnieje jeszcze w masowej produkcji. Dlatego w Tesla okazało się, że jest to tak zrównoważona bateria, zapewniająca rezerwę mocy do 500 km.
Drugim powodem, moim zdaniem, jest marketing. Jednak średnio zasoby takich ogniw to około 500 cykli ładowania i rozładowania. A to oznacza, że przy aktywnym użytkowaniu auta będziesz musiał wymienić baterię maksymalnie po dwóch latach. Chociaż firma naprawdę
Zasilany wyłącznie energią elektryczną zgromadzoną w bateriach.
Od początku produkcji Tesli na swoich samochodach elektrycznych zakres modeli Model S, a później Model X, zainstalował akumulatory o pojemności od 40 do 100 kWh, z których każda składa się z 8, 12 lub 16 sekcji.
Każda sekcja składa się z połączonych ze sobą małych baterii Panasonic AA, nieco większych niż standardowe baterie AA. Cylindryczne baterie Tesli mają średnicę 18 mm i wysokość 65 mm. Warto również zauważyć, że ich zaletą jest trwałość, niezawodność i osiągi w trudnych warunkach motoryzacyjnych.
1 - Bateria; 2 - Przetwornica napięcia (DC/DC); 3 - Kabel wysokiego napięcia (pomarańczowy); 4 - Główna ładowarka pokładowa 10 kW; 5 - Dodatkowa ładowarka 10 kW (opcja); 6 - Złącze ładowania; 7 - Moduł napędowy;
Bateria 40 kWh
40-kilowatowa bateria występuje w dwóch rodzajach: 40-kilowatowa z 8 sekcjami (segmentami/ogniwami) (bazuje na akumulatorze Toyota RAV4 EV) oraz 60-kilowatowa bateria, która miała 12 ogniw i została zaprogramowana do ładowania do 40 kilowatów.
Tesla Model S 40 kWh nie była popularna, więc ich produkcja została wkrótce zakończona.
Akumulator 60 kWh
Bateria o mocy 60 kW składała się z 12 lub 16 sekcji. Bateria 12-sekcyjna została zainstalowana w Modelu S40, bateria 16-sekcyjna otrzymała oznaczenie „NOWOŚĆ” i została radykalnie zmodyfikowana.
Akumulator 70/75 kWh
Oprócz tego, że ten akumulator został zainstalowany w modelu S60 (S60D), został również zainstalowany w S70 (S70D) i S75 (S75D), ale z
Zaawansowane funkcje.
Bateria 60 kWh dla modelu 60. wyróżniała się brakiem 77 baterii AA, dla modelu S z lat 70. wszystkie 16 sekcji było całkowicie wypełnionych bateriami, dzięki czemu ogólna pojemność baterii wzrosła.
Akumulator 85/90 kWh
Bateria Tesli 85, 90 i 100 kWh składa się z 16 sekcji. Każde ogniwo składa się z 444 baterii „palcowych” i posiada własną płytkę BMS, która zarządza balansowaniem wszystkich ogniw.
Najpopularniejsza bateria dostarczana przez Teslę (85 kWh) zawiera 7104 18650 akumulatorów.
W 2015 roku Panasonic przeprojektował anodę, zwiększając pojemność baterii o około 6%, umożliwiając przechowywanie do 90 kW energii. W rezultacie 90-kilowatowa bateria różni się od 85-kilowatowej, która nie ma pojemności:
- po pierwsze, pojemność baterii Panasonic 18650 w 85-kilowatowej baterii waży 46 gramów, w 90-kilowatowej baterii ta sama bateria waży 48,5 gramów;
- po drugie, prąd wyjściowy w 85. baterii wynosi 10C, w 90. - 25C (z tego powodu tryb Ludicrous jest dostępny tylko w Tesli z bateriami 90 i 100 kWh, ponieważ możliwości techniczne pozwalają nadać samochodowi bardziej rozbrykaną dynamikę);
Akumulator 100 kWh
Najmocniejsza bateria Tesli. Wewnętrzne ogniwa baterii zostały przekonfigurowane, aby pomieścić 516 18650 baterii na moduł.
W akumulatorze o mocy 100 kWh umieszczono w sumie 8256 akumulatorów firmy Panasonic, które mogą pomieścić nieco ponad 100 kWh energii i umożliwiają samochody elektryczne Tesla przejedzie ponad 500 kilometrów.
Ta bateria ma prąd wyjściowy 25C i reprezentuje „stan techniki” w inżynierii baterii firmy Tesla.
I nawet ten rozwój i doskonalenie się nie kończy. Aby jeszcze bardziej poprawić wydajność baterii i obniżyć koszty, Tesla zbudowała ogromną fabrykę baterii w Sparks w stanie Nevada o nazwie Gigafactory 1.
Fabryka produkuje nowy design bateria o nazwie 2170. Ma średnicę 21 mm i wysokość 70 mm i była pierwotnie używana w Tesla Powerwall i Powerpack, a także w nowym sedanie Tesla Model 3, który jest mniejszy i tańszy niż Model S.
Bateria 2170 jest o 46% większa niż 18650 i o 10-15% bardziej energooszczędna niż 18650.
Bardzo ważne jest prawidłowe ładowanie akumulatora, czyli odpowiednią ładowarką - oryginalną lub z producent wysokiej jakości, ponieważ akumulator przegrzewa się z domowych ładowarek, słabe styki i słaba jakość prądu, w wyniku czego znacznie wpływa to na pojemność i trwałość akumulatora.
Podczas eksploatacji producent zdecydowanie odradza wystawianie pojazdu na ciągłe działanie temperatur powyżej +60C lub poniżej -30C przez dłużej niż 24 godziny.
Zaleca się, aby nie dopuścić do całkowitego rozładowania akumulatora. Jeśli samochód nie jest używany, energia jest stopniowo zużywana na zasilanie elektroniki pokładowej (akumulator rozładowuje się średnio o 1% dziennie).
Aby zapobiec całkowitemu rozładowaniu, zaleca się przełączenie samochodu w tryb oszczędzania energii, który wyłącza zasilanie elektroniki pokładowej, co zmniejszy rozładowanie do 4% miesięcznie. Warto również zauważyć, że w trybie oszczędzania energii ładowanie akumulatora 12 V zatrzymuje się, co doprowadzi do pełnego rozładowania w ciągu 12 godzin. Dlatego w takim przypadku konieczne będzie podłączenie zewnętrznego akumulatora rozruchowego lub jego wymiana.
Nie zapominaj jednak, że po włączeniu trybu oszczędzania energii musisz podłączyć samochód do źródła zasilania na 2 miesiące, aby zapobiec całkowitemu rozładowaniu akumulatora Tesli.
Proste obliczenie oszczędności baterii modelu tesla S
Najpierw zastanówmy się, „z czego jest zrobiony ten twój hot dog”. Niestety na stronie producenta publikowane są dane o parametrach użytkowych dla kupującego, który nawet nie lubi pamiętać prawa Ohma, więc musiałem poszukać informacji i dokonać swoich przybliżonych szacunków.Co wiemy o tej baterii?
Istnieją trzy opcje oznaczone kilowatogodzinami: 40, 60 i 85 kWh (40 zostało już wycofanych).
Wiadomo, że akumulator montowany jest z seryjnych akumulatorów 18650 Li-Ion 3,7v. Producent Sanyo (aka Panasonic), pojemność każdej puszki to przypuszczalnie 2600mAh, a waga to 48g. Najprawdopodobniej istnieją alternatywne dostawy, ale charakterystyka wydajności powinna być taka sama, a większość przenośnika nadal pochodzi od światowego lidera.
(W samochodach produkcyjnych zespoły akumulatorów wyglądają zupełnie inaczej =)
Mówią, że waga pełnej baterii to ~500 kg (wyraźnie zależy to od pojemności). Wyrzućmy powłokę ochronną, system ogrzewania/chłodzenia, drobiazgi i okablowanie ważące, powiedzmy, 100 kg, zostało ~400 kg baterii. Przy wadze jednej puszki 48g wychodzi około ~8000-10000 puszek.
Sprawdźmy założenie:
85000 watogodzin / 3,7 woltów = ~ 23000 amperogodzin
23000/2,6 = ~ 8850 puszek
Czyli ~425 kg
Więc to jest trudne. Można powiedzieć, że są to elementy ~2600mAh w ilości około 8k.
Więc trafiłem na film po obliczeniach =). Niejasno podaje się tutaj, że bateria składa się z ponad 7 tysięcy ogniw.
Teraz możemy łatwo oszacować finansową stronę problemu.
Każda puszka zwykłego kupca detalicznego DZISIAJ kosztuje ~6,5 USD.
Aby nie być bezpodstawnym, potwierdzam screenem. Zestawy parowe za 13,85 USD: 
Cena hurtowa z fabryki prawdopodobnie będzie prawie 2 razy niższa. Oznacza to, że około 3,5-4 USD za sztukę. można kupić nawet za jedną bibikę (8000-9000 sztuk - to już poważna hurtownia).
I okazuje się, że koszt samych ogniw baterii wynosi dziś ~30 000 USD. Oczywiście Tesla dostaje je znacznie taniej.
Zgodnie ze specyfikacją producenta (Sanyo) mamy gwarantowane 1000 cykli ładowania. Właściwie jest tam napisane co najmniej 1000, ale faktem jest, że dla ~8000 puszek minimum będzie istotne.
Tak więc, jeśli przyjmiemy standardowy średni przebieg samochodu rocznie 25 000 km (czyli gdzieś około ~1-2 ładowań tygodniowo), otrzymamy około 13 lat do 100% PEŁNEJ bezużyteczności. Ale te banki tracą prawie połowę swojej pojemności po 4 latach w tym trybie (fakt ten został odnotowany dla tego typu baterii). W rzeczywistości nadal pracują na gwarancji, ale samochód ma połowę przebiegu. Operacja w tej formie traci sens.
Tak więc gdzieś około 30-40 tys. $ za 4 lata normalnego toczenia odlatuje na złom. Na tym tle wszelkie kalkulacje kosztów ładowania wyglądają śmiesznie (będzie ~2-4k $ prądu przez cały czas życia baterii =).
Nawet na podstawie tych przybliżonych danych można oszacować perspektywy wyparcia „ICE-skunksów” z rynku samochodowego.
W przypadku sedana podobnego do Modelu S z silnikiem spalinowym przejeżdżającym 25 000 km rocznie, za benzynę potrzeba ~ 2500-3000 USD. Przez 4 lata, odpowiednio ~10-14 tys.
wnioski
Dopóki cena baterii nie spadnie 2,5 razy (lub ceny paliwa wzrosną 2,5 razy =), jest za wcześnie, aby mówić o masowym zdobyciu rynku.Perspektywy są jednak doskonałe. Producenci akumulatorów zwiększą pojemność. Baterie staną się lżejsze. Będą mieli mniej metali ziem rzadkich.
Raz na podobne słoiki (3,7v) Przystępna cena hurtowa za 1000 kontenerówmAh zostanie zmniejszona do 0,6-0,5 USD, rozpocznie się masowy ruch do samochodów elektrycznych(benzyna będzie ~ równa w kosztach).
Polecam również monitorowanie innych czynników kształtu baterii. Możliwe, że ich ceny będą się wahać nierównomiernie.
Zakładam, że taka obniżka ceny nastąpi jeszcze przed nową rewolucją w technologii. baterie chemiczne. To będzie szybki proces ewolucyjny, który zajmie 2-5 lat.
Pozostaje oczywiście ryzyko gwałtownego wzrostu popytu na takie baterie. W efekcie brakuje surowców czy dostaw, ale wydaje mi się, że wszystko się ułoży. Podobne zagrożenia były w przeszłości mocno przeceniane, w wyniku czego sytuacja jakoś się poprawiła.
Jest jeszcze jedna interesująca kwestia, na którą warto zwrócić uwagę. Tesla nie zamyka tylko 8 tys. puszek w jednej puszce. Baterie przechodzą złożone testy, są do siebie dopasowane, tworzony jest obwód wysokiej jakości, dodawany jest przebiegły system chłodzenia, kilka kontrolerów, czujników i innych wysokoprądowych farszów, które nie są jeszcze dostępne dla przeciętnego nabywcy. Więc taniej będzie kupić nową baterię od Tesli, niż oszczędzać i brać kajak. Tesla natychmiast podpisała kontrakt ze wszystkimi kupującymi na materiały eksploatacyjne, które kosztują 10 razy więcej niż sama opłata. to dobry interes =).
Inna sprawa, że wkrótce pojawią się konkurenci. Na przykład BMW zamierza wprowadzić elektryczną serię i (najprawdopodobniej inwestując w akcje BMW zamiast w Teslę w nadchodzących latach). No to - więcej.
Premia. Jak zmieni się światowy rynek?
Z punktu widzenia głównego surowca do produkcji samochodów, zużycie stali gwałtownie spadnie. Aluminium z silników spalinowych będzie migrować do części karoserii, ponieważ nie ma już możliwości wykonania karoserii samochodów elektrycznych ze stali (zbyt ciężkiej). Bez silnika spalinowego nie są potrzebne skomplikowane i ciężkie elementy stalowe. Samochód (i infrastruktura) będzie miał znacznie więcej miedzi, więcej polimerów, więcej elektroniki, ale prawie nie będzie stali (przynajmniej w elementach trakcyjnych + podwoziu i opancerzeniu. Wszystko). Nawet owijarki baterii poradzą sobie bez cyny =).Zużycie olejów, smarów, płynów i wszelkiego rodzaju dodatków zostanie zredukowane prawie do zera. Śmierdzące paliwo przejdzie do historii. Jednak coraz więcej polimerów będzie potrzebnych, więc Gazprom pozostaje na koniu =). Ogólnie rzecz biorąc, „spalanie” oleju jest irracjonalne. Z niego można wykonać solidne i trwałe produkty na najwyższym poziomie technologicznym. Epoka węglowodorów nie skończy się więc na samochodach elektrycznych, ale reformy na tym rynku będą poważne i bolesne.
Pod koniec kwietnia Tesla wprowadziła baterie do domu. Co to jest: kolejna rewolucja amerykańskiej korporacji czy logiczne ogniwo na drodze do budowy inteligentnego i niezależnego domu? Wymyślmy to razem.
Elona Muska słusznie można nazwać rewolucjonistą w świecie technologii. Jeszcze 10 lat temu mało kto wierzył, że samochody elektryczne trafią na masowy rynek, a dziś Tesla Model S to sedan, którego każdy miłośnik motoryzacji chciałby posiadać. Alternatywny silnik benzynowy została znaleziona dawno temu, ale przez długi czas nikt nie odważył się „rozbić całej branży”.
Szczególnie dotkliwy jest problem produkcji i zużycia energii elektrycznej w XXI wieku. Od tego zależy dziś egzystencja ludzkości. Tradycyjna klasyfikacja produkcji energii ma dwie globalne gałęzie:
- wydobycie z wykorzystaniem źródeł komercyjnych: węgiel, łupki naftowe, ropa naftowa, gaz (w rzeczywistości są one podstawą nowoczesnej energetyki, pokrywając 90% całkowitego zapotrzebowania przedsiębiorstw i ludności), elektrownie jądrowe, wodne, geotermalne, słoneczne, falowe i pływowe.
- wydobycie ze źródeł niekomercyjnych: odpady rolnicze i przemysłowe, siła mięśni, drewno opałowe.
Pomimo kryzysu w zasobach paliw, który trafił na pierwsze strony gazet na początku lat 70., prawie 50 lat później niewiele się zmieniło w zasadach wytwarzania energii elektrycznej. Rośnie populacja, rośnie potencjalne zapotrzebowanie na energię elektryczną, a co za tym idzie planeta jest coraz bardziej zanieczyszczona. I można się spierać o to, co będzie pierwsze – kryzys energetyczny czy katastrofa ekologiczna, ale najlepszym wyjściem z tej sytuacji jest radykalna rewizja całej energetyki i zasad zaopatrzenia ludności w prąd.
Energia i infrastruktura Tesli
30 kwietnia Elon Musk zaprezentuje rozwiązanie, które powinno pozytywnie wpłynąć nie tylko na środowisko, ale także na portfele konsumentów. Powerwall Tesli dba o środowisko, drastycznie ogranicza emisję dwutlenku węgla i pozwala zapomnieć o wysokich rachunkach za energię. Z ostatnim punktem zajmiemy się nieco później, ale na razie spójrzmy na świat, który oferuje nam Tesla.
Idea magazynowania energii i autonomicznego dostarczania domów nie jest nowa. Wielu właścicieli wiejskich domków pokryło dachy swoich domów panelami słonecznymi, dostarczając prąd akumulatory kwasowo-ołowiowe. A oto pierwsza zaleta Tesla Powerwall.
Liczba cykli ładowania-rozładowania dla akumulatora kwasowo-ołowiowego sięga zaledwie 800, podczas gdy akumulator litowo-jonowy ma 1000-1200 cykli. Pod względem stosunku masy do pojemności akumulator litowo-jonowy jest prawie 5 razy lepszy od akumulatora kwasowo-ołowiowego. To właśnie umożliwiło Tesli stworzenie chwytliwego projektu nowej linii produktów.
Projekt i forma. Tak, opinia osoby na temat dowolnego produktu powstaje z jego wygląd zewnętrzny. Zaokrąglone krawędzie, minimalna grubość (według standardów konkurencyjnych produktów) korpusu, obecność asortymentu kolorów. Nawet nie zagłębiając się w zasady Tesli Powerwall, zaczynasz myśleć o tym, jak uzupełni on Twój garaż. Tesla Powerwall jest montowany na ścianie i zajmuje minimum miejsca.
Holistyczny ekosystem. Prezentowane akumulatory Tesla Powerwall dostarczane są w dwóch wersjach o pojemności 7 i 10 kWh w cenie $3000 oraz $3500 odpowiednio. Jeśli konsument odczuwa wyraźny brak pojemności, zawsze może uzupełnić arsenał akumulatorów dokupując kolejny, zwiększając tym samym łączną pojemność do 90 kWh (można podłączyć do 9 akumulatorów). Połączenie nie wymaga dokładnego przestudiowania zasad budowy sieci elektrycznych: jeden kabel rozwiązuje wszystkie problemy.
Rozwiązanie dla przedsiębiorstw i firm. Wraz z Powerwall zaprezentowany został również produkt, który może rozwiązać problem zaopatrzenia fabryk, fabryk i całej branży - baterie Zasilacz Tesli. Ich osobliwością jest możliwość nieskończonego zwiększania potencjalnej pojemności do kilku gigawatogodzin.
Plany pełnej alternatywnej elektryfikacji. Elon Musk to osoba przyzwyczajona do globalnego myślenia. Dlatego prezentacja baterii Tesli nie ma na celu wyłącznie sprzedaży produktu ograniczonemu kręgowi zainteresowanych użytkowników. Mówimy o wielkiej i całkowitej elektryfikacji całej planety Ziemia za pomocą baterii. Aby zapewnić całej planecie wystarczającą ilość energii Tesli 900 milionów akumulatory powerpack.
Dbałość o środowisko, całkowite odrzucenie produkcji energii elektrycznej, której źródłem będą wyczerpywalne zasoby naturalne prowadzące do uwolnienia szkodliwych substancji do atmosfery i całkowitej autonomii każdego, nawet najbardziej odległego zakątka planety – wszystko takie są dzisiejsze realia. Ale dopóki nie nastąpi (jeśli w ogóle) globalne przejście na energię elektryczną pobieraną ze słońca, wiatru, pływów i magazynowaną w akumulatorach, potencjalny nabywca jest zainteresowany pytaniem: czy Tesla Powerwall jest dziś opłacalna?
Suche liczby
Policzmy więc ekonomiczną opłacalność zakupu innowacyjnego produktu od Tesli. Czy gra jest warta świeczki i jak zachowa się zwrot w warunkach Rosji i USA.
Zasady płatności:
- przyjmijmy, że dzienne zużycie energii elektrycznej przez właściciela Tesla Powerwall będzie równe 10 kW, tj. pełna pojemność baterii wystarcza na dzień konsumpcji;
- Koszt Tesli Powerwall - $3 500 , który przy kursie aktualnym na dzień publikacji tych wyliczeń wynosi 175 000 rubli(biorąc pod uwagę zaokrąglenie i po kursie 50,01 rubla za 1 USD);
- do kosztu Tesla Powerwall doliczamy konieczność zakupu falownika, którego koszt wynosi około 1500 - 75 000 rubli;
- weź pod uwagę straty podczas łączenia Tesla Powerwall w łańcuch akumulator - przetwornik prądu - falownik. Ogólny Wydajność systemu wyniesie 87%. Tych. Początkowo konsument nie ma do dyspozycji 10 kWh, a tylko 8,7.
- przy rozliczeniu dwustrefowym (stawki „dzień/noc”) przyjmiemy dobowe zużycie energii na poziomie 5 kWh (57,5% maksymalnego zasobu Tesla Powerwall), a wieczorne zużycie energii na poziomie 3,7 kWh (42,5% ) .
Sytuacja w USA:
Obowiązuje w USA taryfa dwustrefowa za rachunki za prąd:
- Od 14:00 do 19:00 koszt 1 kWh energii elektrycznej wynosi 0,2032 USD (10,16 rubla).
Od 19:00 do 14:00 koszt gwałtownie spada do 0,0463 USD (2,31 rubla) za 1 kWh.
Przy zużyciu 5 kWh w dzień i 3,7 kWh w porze „nocnej” koszty dobowe przy użyciu standardowej sieci energetycznej wyniosą:
5 kW * h * 10,16 rubli + 3,7 kW * h * 2,31 rubla = 50,82 rubla + 8,54 rubla = 59,36 rubla / dzień.
59,34 rubli * 365 dni = 21 659 rubli rocznie.
Standardowy akumulator litowo-jonowy traci około 6% (0,6 kW) swojej pierwotnej pojemności (tj. 10 kW) rocznie. Z roku na rok jego pojemność będzie się zmniejszać i po 3-4 latach tylko jeden Tesla Powerwall nie wystarczy. Oto przybliżone obliczenia zachowania baterii w czasie.
Lata działalności: Maksymalna żywotność baterii to 15 lat.
Maksymalna pojemność: zmniejsza się o 6% (0,6 kW) pierwotnej mocy każdego roku.
Koszt energii elektrycznej: liczony ze stosunku stawek dziennych/nocnych w cenach wskazanych powyżej.
Oszczędność: ile oszczędza Tesla Powerwall rocznie.
Wydatki na dodatkowe energia: ustaliliśmy, że zużywamy 8,7 kW dziennie. Brak energii elektrycznej (spowodowany degradacją baterii) jest rekompensowany przez publiczną sieć elektryczną.
Ponad 15 lat użytkowania, nawet bez uwzględnienia marnotrawstwa dodatkowej energii, Tesla Powerwall się nie opłaca. Biorąc pod uwagę, że koszt kWh energii elektrycznej w Rosji jest o około 60% niższy, nie warto mówić o celowości takiego przejęcia. Przypomnę, że zakup zestawu Tesla Powerwall kosztował 250 000 rubli i nie obejmuje to paneli słonecznych.
Refleksje
Samowystarczalne rozwiązanie Tesli to właściwy sposób patrzenia w przyszłość bez emisji i bezwzględnego wykorzystywania zasobów naturalnych. Niestety, dla konsumenta końcowego koszt zadeklarowany na Tesla Powerwall nie będzie ekonomicznie opłacalnym przejęciem. Aby kupić baterię, trzeba będzie doliczyć „cenę kadzidełek i świec” w postaci paneli słonecznych, konwertera i falownika, a degradacja akumulatorów litowo-jonowych jest po prostu nie pokryje kosztów początkowych. Jeśli jednak jesteście gotowi do inwestowania w przyszłość, gotowi na krok w kierunku „zielonej planety”, a cena emisji nie jest decydująca – czas na Tesla Powerwall już nadszedł dla Was.
I nie zapominaj, że utylizacja dowolnej baterii również kosztuje. Czasami dużo.