Firma Tesla znana jest przede wszystkim z przełomu w dziedzinie samochodów elektrycznych. Koncepcję transportu przyjaznego dla środowiska od dawna opanowali najwięksi giganci motoryzacyjni, ale amerykańskim inżynierom udało się zbliżyć ten pomysł do rzeczywistych interesów konsumenta. W dużej mierze ułatwiły to układy zasilania, które miały całkowicie zastąpić tradycyjny silnik spalinowy. Linia akumulatorów do pojazdu elektrycznego Tesla Model S zapowiadała nowy etap w rozwoju segmentu.
Zastosowania baterii
Główne motywy rozwoju całkowicie nowych akumulatorów były spowodowane zadaniami zwiększania wydajności samochodów elektrycznych. Dlatego linia podstawowa nastawiona jest na zapewnienie transportu z innowacyjnym systemem zaopatrzenia w energię. W szczególności w modelach Tesla Model S stosowane są flagowe wersje akumulatorów litowo-jonowych. Ich cechą jest wykluczenie tzw. hybrydowej zasady pracy akumulatora, w której dopuszcza się naprzemienne zasilanie samochodu z akumulatora i silnika spalinowego. Firma dąży do całkowitego uniezależnienia zasilania pojazdów elektrycznych od tradycyjnych paliw.
Jednak twórcy nie ograniczają się do systemów zasilania pojazdów. Do tej pory powstało kilka serii z bateriami przeznaczonymi do stacjonarnego użytku domowego i komercyjnego. A jeśli akumulator Tesli do samochodu nastawiony jest na wspieranie funkcjonalności podwozia i elektroniki pokładowej, to modele akumulatorów energii można uznać za uniwersalne i autonomiczne źródła zasilania. Potencjał tych elementów jest wystarczający do serwisowania np. sprzętu AGD. Rozwija się też koncepcja akumulacji energii słonecznej, ale jak dotąd nie ma mowy o powszechnym stosowaniu takich systemów.
Urządzenie bateryjne
Baterie mają specjalną budowę i konfigurację rozmieszczenia elementów aktywnych. Przede wszystkim zasilacze oparte są na bazie litowo-jonowej. Takie elementy od dawna są używane jako urządzenia mobilne i elektronarzędzia, ale zadanie zasilania ich pojazdów po raz pierwszy odkryli twórcy akumulatora Tesli. Do samochodu zastosowano blok składający się z 74 elementów, które zewnętrznie przypominają baterie palcowe. Cały blok podzielony jest na kilka segmentów (od 6 do 16 w zależności od wersji). Grafit pełni rolę elektrody dodatniej, a cała grupa wypełniaczy chemicznych, w tym tlenek glinu, kobalt i nikiel, daje ładunek ujemny.
Jeśli chodzi o integrację z konstrukcją pojazdu, akumulator jest przymocowany do podwozia. Nawiasem mówiąc, to właśnie takie umiejscowienie zapewnia samochodom elektrycznym niższy środek ciężkości, a co za tym idzie, optymalne prowadzenie. Mocowanie odbywa się za pomocą kompletnych wsporników.
Ponieważ istnieje dziś niewiele analogów takich rozwiązań, to przede wszystkim może pojawić się pomysł porównania baterii Tesli z tradycyjnymi bateriami. I w tym sensie logicznie pojawia się pytanie o bezpieczeństwo przynajmniej tej metody umieszczania. Zadanie zapewnienia ochrony rozwiązuje obudowa o wysokiej wytrzymałości, w której znajduje się bateria Tesli. Urządzenie każdego bloku zapewnia również obecność ochronnych metalowych płyt. Co więcej, to nie sama komora wewnętrzna jest izolowana, ale każdy segment z osobna. Do tego należy dodać obecność plastikowej osłony, która jest specjalnie zaprojektowana, aby wykluczyć przenikanie wody pod ciało.
Specyfikacje
Najmocniejsza wersja akumulatora do samochodu elektrycznego Tesla zawiera około 7104 minibaterii, ma 210 cm długości, 15 cm grubości i 150 cm szerokości. Napięcie w urządzeniu wynosi 3,6 V. Dla porównania ilość energii generowanej przez jedną sekcję baterii odpowiada potencjałowi generowanemu z baterii setek laptopów. Ale waga akumulatora Tesli jest imponująca - około 540 kg.
Co te cechy dają samochodowi elektrycznemu? Według wyliczeń ekspertów akumulator o pojemności 85 kW*h (średnia w linii producenta) pozwala na przejechanie około 400 km na jednym ładowaniu. Znowu dla porównania, nie tak dawno najwięksi producenci samochodów z „zielonego” segmentu walczyli o osiągi 250-300 kilometrów, które można było przejechać bez doładowania. Imponująca jest również dynamika przy dużych prędkościach – 100 km/h osiąga się w zaledwie 4,4 sekundy.
Oczywiście przy takich właściwościach pojawia się pytanie o trwałość akumulatora, ponieważ wysoka wydajność zakłada odpowiedni stopień zużycia elementów aktywnych. Należy od razu zaznaczyć, że producent udziela na swoje baterie 8-letniej gwarancji. Prawdopodobnie rzeczywisty czas życia akumulatora Tesli będzie podobny, ale póki co nawet pierwsi właściciele aut elektrycznych nie mogą potwierdzić ani zaprzeczyć tej liczbie.
Z drugiej strony istnieją badania, które wykazują umiarkowaną utratę mocy baterii. Przeciętnie blok traci 5% swojego potencjału pojemnościowego na 80 tys. km. Istnieje inny wskaźnik pokazujący, że liczba próśb od użytkowników samochodów elektrycznych Tesli z powodu awarii zestawu akumulatorów zmniejsza się wraz z wypuszczaniem nowych modyfikacji.
Pojemność baterii
Przy ocenie wskaźnika pojemnościowego baterii nie wszystko jest jasne. Wraz z rozwojem linii ta charakterystyka spadła z 60 do 105 kWh, jeśli weźmiemy pod uwagę najbardziej zauważalne wersje. Odpowiednio, według oficjalnych danych, w tej chwili szczytowa pojemność akumulatora Tesli wynosi około 100 kW*h. Jednak zgodnie z wynikami sprawdzenia pierwszych właścicieli samochodów elektrycznych z takim wyposażeniem okazało się, że np. modyfikacja o mocy 85 kW*h faktycznie ma objętość 77 kW*h.
Istnieją również przeciwstawne przykłady, w których występuje nadmiar objętości. Tym samym model akumulatora o pojemności 100 kWh, po szczegółowym zbadaniu, okazał się mieć pojemność 102,4 kWh. Ujawniają się również rozbieżności w określaniu ilości aktywnych składników odżywczych. W szczególności istnieją rozbieżności w szacunkach liczby ogniw baterii. Eksperci przypisują to faktowi, że bateria Tesli jest stale modernizowana, wprowadzając nowe ulepszenia i ulepszenia. Sama firma zauważa, że co roku nowe wersje urządzenia ulegają zmianom w architekturze, podzespołach elektronicznych i układzie chłodzenia. Ale w każdym przypadku działania inżynierów mają na celu poprawę wydajności produktu.
Modyfikacja PowerWall
Jak już wspomniano, równolegle z linią akumulatorów samochodowych Tesla rozwija również segment magazynów energii przeznaczonych na potrzeby gospodarstw domowych. Jednym z najnowszych i najbardziej uderzających rozwiązań w tym segmencie jest również jednostka litowo-jonowa PowerWall. Może służyć zarówno jako stałe źródło energii do realizacji określonych zadań energetycznych, jak i jako jednostka zapasowa z funkcją autonomicznego generatora. Ta bateria Tesli jest prezentowana w różnych wersjach różniących się pojemnością. Tak więc najpopularniejsze modele to 7 i 10 kWh.
Jeśli chodzi o wydajność, potencjał mocy wynosi 3,3 kW przy napięciu 350-450 V i prądzie 9 A. Masa urządzenia to 100 kg, dzięki czemu można zapomnieć o mobilności akumulatora. Chociaż nie należy odrzucać możliwości korzystania z urządzenia w kraju w okresie sezonowym. Nie musisz martwić się uszkodzeniem baterii podczas transportu, ponieważ twórcy zwracają szczególną uwagę na fizyczne zabezpieczenie obudowy. Jedyne, co może zdenerwować nowego użytkownika tego produktu Tesli, to czas ładowania baterii, który wynosi około 10-18 godzin, w zależności od wersji napędu.
Modyfikacja PowerPack
System ten bazuje na elementach PowerWall, ale jest przeznaczony do obsługi przedsiębiorstw. Oznacza to, że mówimy o komercyjnej wersji urządzenia do magazynowania energii, które jest skalowalne i zdolne do zapewnienia wysokiej wydajności do celu. Dość powiedzieć, że pojemność akumulatora to 100 kW, choć ta pojemność nie jest maksymalna. Twórcy przewidzieli elastyczny system łączenia kilku jednostek z możliwością dostarczenia od 500 kW do 10 MW.
Co więcej, pojedyncze akumulatory PowerPack są również poprawiane pod względem wydajności. Nie tak dawno ogłoszono pojawienie się drugiej generacji komercyjnej baterii Tesli, charakterystyka pod względem mocy osiągnęła już 200 kW, a sprawność wynosi 99%. Ten zapas magazynowania energii różni się właściwościami technologicznymi.
Inżynierowie zastosowali nowy falownik typu odwracalnego, aby zapewnić możliwość zwiększenia głośności. Dzięki tej innowacji wzrosła zarówno moc, jak i wydajność jednostki. W najbliższym czasie firma planuje zaproponować koncepcję wprowadzenia ogniw PowerPack do konstrukcji pomocniczych ogniw słonecznych Solar Roof. Umożliwi to uzupełnienie potencjału energetycznego baterii nie poprzez główne linie zasilające, ale poprzez darmową energię słoneczną w trybie ciągłym.
Gdzie jest produkowana bateria Tesli?
Według producenta akumulatory litowo-jonowe są produkowane przez własną fabrykę Gigafactory. Ponadto sam proces montażu realizowany jest wspólnie z firmą Panasonic. Nawiasem mówiąc, japońska firma dostarcza również akcesoria do segmentów baterii. W zakładach Gigafactory produkowana jest w szczególności najnowsza seria zasilaczy, przeznaczona do trzeciej generacji modeli samochodów elektrycznych. Według niektórych wyliczeń łączna wielkość wyprodukowanych baterii w maksymalnym cyklu produkcyjnym powinna wynosić 35 GWh rocznie. Dla porównania wolumen ten zajmuje połowę wszystkich pojemności akumulatorów produkowanych na świecie. Tak wysoki potencjał będzie obsługiwał 6500 pracowników przedsiębiorstwa, choć w przyszłości planowane jest stworzenie ok. 20 tys. więcej miejsc pracy.
Należy zaznaczyć, że bateria Tesla model S posiada wysoki stopień ochrony przed włamaniem, co praktycznie minimalizuje ryzyko pojawienia się na rynku podrobionych odpowiedników. Ponadto sam proces produkcyjny wiąże się z udziałem wysokoprecyzyjnych jednostek robotycznych. Oczywiście tylko korporacje na tym samym poziomie co Tesla są w stanie dziś powtórzyć tę technologię. Jednak zainteresowane firmy nie potrzebują tego, ponieważ angażują się we własny rozwój w tym kierunku.
Koszt baterii
Ceny akumulatorów Tesli również zmieniają się regularnie, co wiąże się z tańszymi technologiami produkcji i wypuszczaniem nowych komponentów o wyższych parametrach wydajności. Kilka lat temu akumulator do samochodu elektrycznego Model S można było kupić za 45 000 USD. W tej chwili przedmioty kosztują 3000-5 000 USD. Podobne ceny dotyczą urządzeń gospodarstwa domowego PowerWall. Ale najdroższa jest komercyjna bateria Tesli, której cena wynosi 25 000 USD. Ale dotyczy to również tylko wersji pierwszej generacji.
Analogi od konkurentów
Jak już wspomniano, Tesla nie jest monopolistą w tym segmencie. Na rynku istnieje wiele podobnych ofert, które mogą być mniej znane, ale są dość konkurencyjne pod względem swoich cech. Tym samym koreańska firma LG, która opracowała elementy Chem RESU, oferuje alternatywę dla systemu PowerWall. Jednostka o mocy 6,5 kWh szacowana jest na 4000 USD. Sunverge oferuje napędy o zakresie 6-23 kWh. Ten produkt oferuje monitorowanie ładowania i łączność z panelem słonecznym. Jego koszt waha się średnio od 10 000 do 20 000 USD. ElectrIQ oferuje domowe magazyny energii o potencjale pojemnościowym 10 kWh. Urządzenie kosztuje 13 000 USD, ale ta cena obejmuje również falownik.
Inni producenci samochodów również opanowują innowacyjny kierunek i jeszcze mocniej wciskają na rynek baterię Tesli w różnych modyfikacjach. Wśród konkurentów tego łącza na szczególną uwagę zasługują Nissan i Mercedes. W pierwszym przypadku oferowana jest linia akumulatorów XStorage o pojemności 4,2 kWh. Cechą tych elementów jest wysoki stopień bezpieczeństwa ekologicznego, który wpisuje się w wymagania najnowszych europejskich norm dotyczących produkcji samochodów. Z kolei Mercedes produkuje niewielkie elementy o mocy 2,5 kW*h, ale można je łączyć w bardziej wydajne jednostki, których moc sięga 20 kW*h.
Wreszcie
Tesla jest bez wątpienia najpopularniejszym twórcą innowacyjnych systemów zasilania energią oraz ekologicznych pojazdów. Jednak otwierając nowe horyzonty w świecie technologii, firma ta napotyka na poważne przeszkody. W szczególności samochody elektryczne Tesla Model S z akumulatorami litowo-jonowymi są regularnie krytykowane przez ekspertów za niewystarczające bezpieczeństwo w zakresie ochrony przed pożarami akumulatorów. Chociaż w najnowszych wersjach inżynierowie dokonali znacznych ulepszeń w tym zakresie.
Nadal istnieje problem niedostępności baterii dla masowego odbiorcy. A jeśli przy napędach domowych ta sytuacja się zmienia ze względu na obniżenie kosztów elementów, to pomysł parowania bloków z panelami słonecznymi nie może jeszcze odnieść sukcesu na rynku ze względu na wysoki koszt. Możliwości akumulacji darmowej energii są najbardziej obiecujące i korzystne dla użytkowników, ale nabycie takich systemów jest poza zasięgiem większości nawet zainteresowanych odbiorców. To samo dotyczy innych obszarów, w których przewiduje się wykorzystanie alternatywnych źródeł energii. Zasada ich działania daje wiele korzyści, ale osiąga się je tylko dzięki wyrafinowanemu sprzętowi high-tech.
Tesla zaprezentowała domowe baterie pod koniec kwietnia. Co to jest: kolejna rewolucja amerykańskiej korporacji czy logiczne ogniwo na drodze do budowy inteligentnego i niezależnego domu? Wymyślmy to razem.
Elona Muska można słusznie nazwać rewolucjonistą w świecie technologii. Jeszcze 10 lat temu mało kto wierzył, że samochody elektryczne trafią na rynek masowy, a dziś Tesla Model S to sedan, którego każdy miłośnik motoryzacji chciałby mieć. Dawno temu znaleziono alternatywę dla silnika benzynowego, 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 konsekwencje:
- wydobycie komercyjne: 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 paliwowego, który pojawił się na pierwszych stronach gazet na początku lat 70., prawie 50 lat później niewiele się zmieniło w sposobie wytwarzania energii elektrycznej. Rośnie populacja, rośnie potencjalne zapotrzebowanie na energię elektryczną, w wyniku czego 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 całego przemysłu wydobywczego i zasad zaopatrzenia ludności w prąd.
Energia i infrastruktura Tesli
30 kwietnia Elon Musk zaprezentuje rozwiązanie, które powinno korzystnie wpłynąć nie tylko na środowisko, ale także na portfele konsumentów. Powerwall Tesli dba o środowisko, radykalnie zmniejszając emisję dwutlenku węgla i eliminując wysokie rachunki za energię. Z ostatnim punktem zajmiemy się nieco później, ale na razie spójrzmy na świat, który oferuje nam Tesla.
Pomysł na akumulowanie energii elektrycznej i autonomiczne zasilanie domów nie jest nowością. Wielu właścicieli wiejskich chat pokryło dachy swoich domów panelami słonecznymi, dostarczając żywność z pomocą akumulatory kwasowo-ołowiowe... A oto pierwsza zaleta Tesli Powerwall.
Liczba cykli ładowania-rozładowania 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 wyższy niż akumulator kwasowo-ołowiowy. To właśnie umożliwiło Tesli stworzenie chwytliwego projektu nowej linii produktów.
Projekt i forma... Tak, opinia osoby na temat dowolnego produktu zależy od jego wyglądu. Zaokrąglone krawędzie, minimalna grubość (według standardów konkurencyjnych produktów) etui, dostępność asortymentu kolorystycznego. 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 niewiele miejsca.
Holistyczny ekosystem... Prezentowane akumulatory Tesla Powerwall dostarczane są w dwóch modyfikacjach o pojemności 7 i 10 kWh w cenie $3000 oraz $3500 odpowiednio. Jeśli konsument odczuwa wyraźny brak pojemności, zawsze może uzupełnić arsenał akumulatorów dokupując jeszcze jedną, zwiększając tym samym łączną pojemność do 90 kW*h (można podłączyć do 9 akumulatorów). Połączenie nie wymaga dokładnego przestudiowania zasad budowy sieci elektroenergetycznych: jeden kabel rozwiązuje wszystkie problemy.
Rozwiązanie dla przedsiębiorstw i biznesu... Wraz z firmą Powerwall zaprezentowany został produkt, który może rozwiązać problem zaopatrzenia fabryk, zakładów i całej branży – akumulatorów Powerpack Tesli... Ich cechą jest możliwość nieskończonego budowania potencjału do kilku Gigawatów*h.
Plany pełnej alternatywnej elektryfikacji. Elon Musk to osoba przyzwyczajona do globalnego myślenia. Dlatego prezentacja baterii Tesli nie ma na celu wyłącznego celu sprzedaży produktu ograniczonemu kręgowi zainteresowanych użytkowników. Mówimy o wielkiej i całkowitej elektryfikacji całej planety Ziemi za pomocą baterii. Aby dostarczyć całej planecie wystarczającą ilość energii od Tesli 900 milionów akumulatory Powerpack.
Troska o środowisko, całkowite zaniechanie 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 to są dzisiejsze realia. Ale do momentu (jeśli w ogóle) globalnego przejścia na energię elektryczną pobieraną ze słońca, wiatru, pływów i gromadzoną w bateriach, potencjalnego kupca interesuje pytanie: czy przejęcie Tesla Powerwall jest dziś opłacalne?
Suche liczby
Policzmy więc ekonomiczną opłacalność zakupu innowacyjnego produktu od Tesli. Czy warto i jak zachowa się zwrot w warunkach Rosji i Stanów Zjednoczonych?
Warunki 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 według kursu obowiązującego w momencie publikacji tych obliczeń wynosi 175 000 rubli(biorąc pod uwagę zaokrąglenie i stawkę 50,01 rubli za 1 USD);
- do kosztu Tesla Powerwall doliczamy konieczność zakupu falownika, którego koszt to około 1500 - 75 000 rubli;
- uwzględnimy straty przy łączeniu Tesla Powerwall w łańcuch akumulator - przetwornik prądu - falownik... Ogólny Sprawność systemu wyniesie 87%... Tych. początkowo konsument nie ma do dyspozycji 10 kW*h, ale tylko 8,7.
- przy taryfikacji dwustrefowej (taryfy „dzień/noc”) przyjmiemy dobowe zużycie energii na poziomie 5 kW*h (57,5% maksymalnego zasobu Tesla Powerwall), a wieczorne – na poziomie 3,7 kW*h (42,5%)...
Sytuacja w USA:
Na terenie Stanów Zjednoczonych znajduje się taryfa dwustrefowa przy opłaceniu energii elektrycznej:
- Od 14:00 do 19:00 koszt 1 kW * h 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 kW * h.
Przy zużyciu 5 kW*h w dzień i 3,7 kW*h w porze „nocnej” koszty dobowe przy użyciu standardowej sieci energetycznej będą wynosić:
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 kilka przybliżonych obliczeń 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: liczone ze stosunku stawki dobowej/nocnej w powyższych cenach.
Oszczędność: ile oszczędza Tesla Powerwall rocznie.
Odpady na dodatkowe energia: ustaliliśmy, że zużywamy 8,7 kW dziennie. Brak prądu (spowodowany degradacją baterii) jest rekompensowany przez publiczną sieć energetyczną.
Przez 15 lat użytkowania, nawet bez uwzględniania marnotrawstwa na dodatkową energię, Tesla Powerwall się nie opłaca... Biorąc pod uwagę, że koszt kW*godziny 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
Nieulotne rozwiązanie Tesli to właściwa wizja przyszłości wolnej od emisji i bezwzględnego wykorzystywania zasobów naturalnych. Niestety, dla konsumenta końcowego koszt zadeklarowany na Tesla Powerwall nie będzie ekonomicznie opłacalnym przejęciem. Do zakupu akumulatora 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... Ale jeśli 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 baterii również kosztuje. Czasami nie są bez znaczenia.
Głównym problemem samochodów elektrycznych wcale nie jest infrastruktura, ale same „baterie”. Ładowanie nie jest takie trudne na każdym parkingu. I całkiem możliwe jest zaostrzenie mocy sieci energetycznych. Jeśli ktoś w to nie wierzy, pamiętaj o gwałtownym rozwoju sieci komórkowych. W ciągu dosłownie 10 lat operatorzy wdrożyli infrastrukturę na całym świecie czasami bardziej skomplikowaną i droższą niż ta, która jest potrzebna dla samochodów elektrycznych. Będzie „niekończący się” przepływ gotówki i perspektywy rozwoju, więc temat zostanie poruszony szybko i bez większego ceregieli.Proste obliczenie oszczędności baterii modelu Tesla S
Najpierw zastanówmy się, „z czego zrobiony jest ten hot dog”. Niestety na stronie producenta publikowane są charakterystyki dla kupującego, który nie lubi pamiętać nawet prawa Ohma, więc musiałem szukać informacji i dokonywać własnych przybliżonych szacunków.Co wiemy o tej baterii?
Istnieją trzy opcje, które są oznaczone kilowatogodzinami: 40, 60 i 85 kWh (40 zostało już wycofanych).
Wiadomo, że bateria jest montowana z seryjnych akumulatorów 18650 Li-Ion 3.7v. Producentem jest Sanyo (aka Panasonic), pojemność każdej puszki to podobno 2600mAh, a waga to 48g. Najprawdopodobniej istnieją alternatywne dostawy, ale charakterystyka wydajności powinna być taka sama, a większość przenośnika pochodzi od światowego lidera.
(W samochodach seryjnych zespoły akumulatorów wyglądają zupełnie inaczej =)
Mówią, że waga pełnego akumulatora to ~500kg (wyraźnie zależy to od pojemności). Wyrzućmy powłokę ochronną, system ogrzewania/chłodzenia, drobiazgi i okablowanie ważące no powiedzmy 100 kg, zostaje ~400 kg akumulatorów. Przy wadze jednej puszki 48g wychodzi około ~8000-10000 puszek.
Sprawdźmy założenie:
85 000 watogodzin / 3,7 woltów = ~ 23 000 amperogodzin
23000 / 2,6 = ~ 8850 puszek
Czyli ~425kg
W związku z tym jest z grubsza zbieżny. Możemy twierdzić, że są to elementy ~2600mAh w ilości około 8k.
Więc trafiłem na film po obliczeniach =). Tutaj niejasno podaje się, że bateria składa się z ponad 7 tysięcy ogniw.
Teraz możemy łatwo zrozumieć finansową stronę problemu.
Każda puszka zwykłego kupca detalicznego kosztuje DZIŚ ~6,5 USD.
Aby nie być bezpodstawnym, potwierdzam screenem. Zestawy sparowane za 13,85 USD: 
Cena hurtowa z fabryki będzie podobno prawie 2 razy niższa. Oznacza to, że około 3,5-4 USD za sztukę. można nawet kupić jeden bibik (8000-9000 sztuk to już poważna hurtownia).
I okazuje się, że koszt samych ogniw do baterii wynosi dziś ~30 000 USD. Oczywiście Tesla dostaje je znacznie taniej.
Zgodnie ze specyfikacją producenta (Sanyo) mamy gwarantowane 1000 cykli ładowania. W rzeczywistości jest napisane co najmniej 1000, ale faktem jest, że dla ~ 8000 puszek minimum będzie istotne.
Tak więc, jeśli przyjmiemy standardowy średni przebieg samochodu na rok wynoszący 25000 km (czyli gdzieś ~1-2 ładowań tygodniowo), otrzymamy około 13 lat do 100% CAŁKOWITEJ bezużyteczności. Ale te banki tracą prawie połowę swojej pojemności po 4 latach w tym trybie (fakt ten jest odnotowywany dla tego typu baterii). W rzeczywistości nadal pracują na gwarancji, ale samochód ma połowę przebiegu. Operacja w tej formie traci sens.
Oznacza to, że około 30-40 tys. 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 „śmierdzących ICE” z rynku samochodowego.
W przypadku sedana podobnego do Modelu S z silnikiem spalinowym o prędkości 25000 km rocznie, za benzynę potrzeba ~ 2500-3000 USD. Za 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 przejęciu rynku.Perspektywy są jednak doskonałe. Producenci akumulatorów zwiększą pojemność. Baterie staną się lżejsze. Będą zawierać mniej metali ziem rzadkich.
Jak tylko w przypadku podobnych puszek (3,7v) przystępna cena hurtowa za 1000 pojemnościmAh zmniejszy się do 0,6-0,5 USD, rozpocznie się ruch masowy w samochodach elektrycznych(benzyna będzie ~ równa w zużyciu).
Zalecam również monitorowanie innych czynników kształtu „baterii”. Być może ich ceny będą się różnić nierównomiernie.
Domyślam się, że te obniżki cen nastąpią jeszcze przed kolejną rewolucją w technologii baterii chemicznych. To będzie szybki proces ewolucyjny, który zajmie 2-5 lat.
Pozostaje oczywiście ryzyko gwałtownego wzrostu popytu na takie baterie. W efekcie brakuje surowców czy materiałów, ale wydaje mi się, że wszystko będzie dobrze. Podobne zagrożenia były w przeszłości mocno przeceniane, w wyniku czego sytuacja się jakoś poprawiła.
W tym miejscu należy zwrócić uwagę na jeszcze jeden interesujący punkt. Tesla nie tylko zamyka 8 tys. puszek w jednej puszce. Baterie przechodzą trudne testy, są do siebie dopasowane, powstaje wysokiej jakości obwód, dodawany jest sprytny system chłodzenia, kilka kontrolerów, czujników i innych wysokoprądowych wypełnień, które nie są jeszcze dostępne dla zwykłego nabywcy. Więc taniej będzie kupić nową baterię od Tesla, niż oszczędzać i brać kajak. Tesla natychmiast podpisała kontrakt ze wszystkimi nabywcami na materiały eksploatacyjne, które kosztują 10 razy więcej niż sama energia ładowania.... To dobry biznes =).
To inna sprawa, że wkrótce pojawią się konkurenci. Na przykład BMW ma zamiar wprowadzić elektryczną serię i (najprawdopodobniej przez wiele lat będę inwestował w akcje BMW zamiast w Teslę). A potem – więcej.
Premia. Jak zmieni się światowy rynek?
Jeśli chodzi o główny surowiec do produkcji samochodów, zużycie stali gwałtownie spadnie. Aluminium z silnika spalinowego przeniesie się do części karoserii, ponieważ nie ma już możliwości wykonania karoserii samochodów elektrycznych ze stali (zbyt ciężkiej). Bez ICE nie są potrzebne skomplikowane i ciężkie elementy stalowe. W aucie (i w infrastrukturze) będzie znacznie więcej miedzi, więcej polimerów, więcej elektroniki, ale praktycznie nie będzie stali (przynajmniej w elementach trakcyjnych + podwoziu i opancerzeniu. Wszystko). Nawet owijarki do akumulatorów 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 topie =). Ogólnie rzecz biorąc, „spalanie” oleju jest irracjonalne. Można z niej 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.
Na niekończących się przestrzeniach Internetu natknąłem się na niezwykle zabawny artykuł o tym, jak para Amerykanów „przeszukała” akumulator Tesli Model S.
Tesla Motors jest twórcą prawdziwie rewolucyjnych eko-samochodów, które nie tylko są produkowane masowo, ale również posiadają unikalne cechy, które pozwalają na ich codzienne użytkowanie. Dziś zaglądamy do wnętrza akumulatora samochodu elektrycznego Tesla Model S, dowiadujemy się, jak działa i odkrywamy magię sukcesu tego akumulatora.
Według Północnoamerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA), Model S potrzebuje tylko jednego ładowania akumulatorów o pojemności 85 kWh, aby przejechać ponad 400 km, co jest najważniejszym wskaźnikiem każdego podobnego pojazdu na specjalistycznym rynku. Aby przyspieszyć do 100 km/h samochód elektryczny potrzebuje zaledwie 4,4 sekundy.
Kluczem do sukcesu tego modelu jest dostępność akumulatorów litowo-jonowych, których główne komponenty dostarcza dla Tesli Panasonic. Baterie Tesli są przesiąknięte legendami. Dlatego jeden z właścicieli takiej baterii postanowił naruszyć jej integralność i dowiedzieć się, co jest w środku. Nawiasem mówiąc, koszt takiego akumulatora to 45 000 USD.
Akumulator znajduje się w podwoziu, dzięki czemu Tesla ma nisko położony środek ciężkości i świetnie się prowadzi. Jest przymocowany do korpusu za pomocą wsporników.
Bateria Tesli. Demontujemy
Komora baterii składa się z 16 bloków, które są połączone równolegle i osłonięte od otoczenia metalowymi płytami, a także plastikową osłoną zapobiegającą wnikaniu wody.
Przed całkowitym demontażem zmierzono napięcie elektryczne, potwierdzając stan pracy akumulatora.
Zespół baterii charakteryzuje się dużą gęstością i precyzyjnym spasowaniem części. Cały proces kompletacji odbywa się w całkowicie czystym pomieszczeniu za pomocą robotów.
Każdy blok składa się z 74 ogniw, bardzo zbliżonych wyglądem do prostych baterii palcowych (ogniwa litowo-jonowe Panasonic), podzielonych na 6 grup. Jednocześnie prawie niemożliwe jest poznanie schematu ich umieszczenia i działania - to wielka tajemnica, co oznacza, że wykonanie repliki tej baterii będzie niezwykle trudne. Jest mało prawdopodobne, aby zobaczyć chiński odpowiednik baterii Tesla Model S!
Elektroda dodatnia to grafit, a ujemna to nikiel, kobalt i tlenek glinu. Wskazana ilość napięcia elektrycznego w kapsule wynosi 3,6V.
Najmocniejszy dostępny akumulator (jego pojemność to 85 kWh) składa się z 7104 takich akumulatorów. I waży około 540 kg, a jego parametry to 210 cm długości, 150 cm szerokości i 15 cm grubości. Ilość energii wytworzonej przez zaledwie jedną jednostkę na 16 jest równa ilości wytworzonej przez sto baterii z laptopów.
Tesla montując swoje baterie wykorzystuje elementy wyprodukowane w różnych krajach, takich jak Indie, Chiny, Meksyk, ale ostateczna rewizja i montaż odbywa się w Stanach Zjednoczonych. Firma zapewnia serwis gwarancyjny na swoje produkty do 8 lat.
W ten sposób dowiedziałeś się, z czego składa się bateria Tesla Model S i jak działa. Dziękujemy za uwagę.
Dla zrozumienia wyjaśnię, że ten pakiet akumulatorów składa się z kilku tysięcy najpopularniejszych i bardzo popularnych akumulatorów litowo-jonowych typu 18650. Te zasilacze świetnie nadają się do mocnych latarek lub do zapasowego ładowania gadżetów za pomocą specjalnego adapter. A jeśli ktoś nie wie, że baterie litowo-jonowe, jeśli są uszkodzone, są podatne na samozapłon i wybuchy, na Hawajach będzie widoczna kolumna ognia z Tesli, która eksplodowała w Los Angeles w wyniku przestrzelenia baterii podczas pościgu.
Wiosną 2015 roku Tesla pokazała publiczności nową baterię do domu. W swej istocie reprezentuje 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 kilkunastu lat, pomimo znacznego kryzysu zasobów paliw i zanieczyszczenia atmosfery. Jeśli nie zaczniesz naprawiać sytuacji, może dojść do kryzysu energetycznego lub globalnej katastrofy ekologicznej. Dlatego Tesla postanowiła przyczynić się do udoskonalenia systemów produkcji i wykorzystania energii elektrycznej poprzez opracowanie innowacyjnej baterii.
Projektem stworzenia tej wyjątkowej baterii Tesli kierował sam Elon Musk, którego można uznać za rewolucjonistę w dziedzinie technologii informatycznych. Rzeczywiście, jeszcze 10 lat temu prawie nikt nie wierzył w sukces pojazdów elektrycznych. Jednak dzięki wysiłkom Elona Muska udało się stworzyć popularną, wysokiej jakości elektryczną Teslę Model S, którą każdy kierowca chciałby kupić. Okazało się, że pomimo monopolu silników spalinowych dawno znaleziono alternatywę dla paliw płynnych. Tyle, że nikt nie odważył się zmienić ustalonych tradycji. Po sukcesie pojazdów elektrycznych Tesla postanowiła opracować akumulator do użytku domowego.
Decyzję przedstawił 30 kwietnia sam Elon Musk. Taki rewolucyjny rozwój powinien mieć pozytywny wpływ nie tylko na środowisko, ale także na całą gospodarkę. Nowa bateria nosi nazwę Tesla Powerwall. Umożliwi to zmniejszenie śladu węglowego i znaczne obniżenie kosztów energii. Czyli faktycznie firma Tesla zaczęła kontynuować ideę autonomicznego udostępniania domów, która nie jest już czymś wyjątkowym. Już dziś wielu właścicieli wiejskich domów pokrywa dachy swoich domów panelami słonecznymi zasilanymi akumulatorami kwasowo-ołowiowymi. Nowa bateria Tesli powinna być znacznie wydajniejsza i bardziej opłacalna.
Funkcje 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. Eksperci szacują, że przeciętna amerykańska rodzina mieszkająca w domu jednorodzinnym z trzema sypialniami, która będzie zasilana baterią Tesli, zużywa około 3200 kWh. Dlatego w pełni naładowany akumulator może zasilać taki dom przez około 4-5 godzin.
Zakłada się, że instalacja baterii Tesli zostanie przeprowadzona we współpracy z firmą Solar City. Firma ta zajmuje się produkcją i montażem paneli słonecznych, a jej największym udziałowcem jest także genialny Elon Musk. 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 więcej. Tesla już zapowiedziała, że sprzęt rozpoczął już testy w amerykańskich firmach Walmart i Cargill.
Zalety baterii Tesla Powerwall
Zastosowania ogniw litowo-jonowych
Zastosowanie akumulatorów litowo-jonowych to ważna innowacja, która została przyjęta jako podstawa do opracowania akumulatora Powerwall, który znacznie przewyższa tradycyjne rozwiązania 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 kwasowo-ołowiowy pod względem masy i pojemności.
Ładny projekt
To dzięki niewielkim rozmiarom bateria Tesli zyskała piękny i stylowy wygląd. Twórcy Tesla Powerwall uznali, że ten produkt powinien wywoływać przyjemne pierwsze wrażenie, które w końcu może stać się definiujące. Ten produkt ma zaokrąglone krawędzie i jest stosunkowo cieńszy niż konkurencja. Ponadto twórcy oferują szeroką gamę kolorów tych akumulatorów. Dlatego nawet bez uwzględnienia parametrów technicznych Tesla Powerwall z pewnością przykuje Twoją uwagę. Urządzenie to można zamontować bezpośrednio na ścianie, gdzie zajmie minimum miejsca.
Holistyczna eko-struktura
Nowa bateria Powerwall jest prezentowana w dwóch modyfikacjach, z których każda ma wydajność 7 i 10 kW na godzinę. Ich koszt to odpowiednio 3 tys. i 3,5 tys. dolarów. W zasadzie, jeśli z jakiegoś powodu konsument nie ma wystarczającej pojemności, może dodać do systemu jeszcze kilka akumulatorów, zwiększając łączną wydajność do 90 kW na godzinę. Oznacza to, że maksymalnie można podłączyć do 9 baterii. 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 za zadanie dostarczać energię elektryczną do obiektów przemysłowych. Ten nowy produkt nazywa się Tesla Powerpack. Specyfika tej baterii polega na możliwości 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 układu elektryfikacyjnego jako całości. Aby zapewnić energię całej planecie, Tesla zamierza stworzyć ponad 900 milionów Powerpacków.
System ten zadba o środowisko, co całkowicie wyeliminuje przemysłową produkcję energii elektrycznej z wykorzystaniem surowców kopalnych. Wszystko to zmniejszy uwalnianie substancji zewnętrznych do środowiska. Dodatkowo akumulator Tesla Powerpack pozwoli na osiągnięcie pełnej autonomii dla każdego obiektu przemysłowego.
Obliczanie zwrotu w Rosji
Przed zakupem baterii Tesla powinieneś zrozumieć, czy będzie to dla Ciebie korzystne. Jeśli przyjmiemy ilość zużywanej energii dziennie za 10 kW na godzinę, to będzie to równowartość dziennego wykorzystania pełnej pojemności akumulatora. Cena baterii Tesla Powerwall wynosi 3,5 tys., co przy obecnym kursie wymiany wynosi około 175 tys. 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 otrzymuje nie wszystkie 10 kW na godzinę, ale tylko 8,7 kW na godzinę.
Biorąc pod uwagę dwustrefową taryfikację, dobowe zużycie energii wynosi 5 kW na godzinę, co stanowi 57% maksymalnego zasobu urządzeń Tesla Powerwall. Cała reszta energii jest zużywana na wieczorną konsumpcję. Przy takiej kalkulacji, na dzień korzystania z sieci energetycznej, koszty za rok wyniosą około 22 tysięcy rubli rocznie w Stanach Zjednoczonych i ponad jedną trzecią mniej w Rosji. Ponadto należy wziąć pod uwagę, że konwencjonalny 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 latach 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, to około 250 tysięcy rubli.
Refleksje na ten temat
Zdaniem wielu ekspertów nowy rozwój firmy to ciekawa opcja na osiągnięcie niezależności energetycznej. To urządzenie pozwoli Ci patrzeć w przyszłość pozbawioną szkodliwych emisji i ciągłego wyczerpywania się zasobów naturalnych. Jednak dzisiaj koszt tego sprzętu jest zbyt wysoki, aby był opłacalny w naszym kraju. Dodatkowo, jeśli do kosztu doliczymy cenę konwertera, falownika i paneli słonecznych, to sytuacja okaże się jeszcze mniej różowa. Jednocześnie wielu jest gotowych już teraz zainwestować w swoją przyszłość, aby w ten sposób stworzyć zieloną planetę. W tym celu najlepiej nadaje się Tesla Powerwall. Dodatkowo możesz liczyć na dalsze obniżki kosztów akumulatorów Tesli w przyszłości.
Oczywiście pomysł Elona Muska nie jest całkowicie innowacyjny, ponieważ na świecie istnieje wiele opcji na domowe baterie. Jednak zdaniem Muska wszystkie te baterie są zbyt drogie, niewygodne i mało niezawodne. Dlatego głównym celem Tesli jest popularyzacja tych baterii i obniżenie ich ceny.
Zdaniem ekspertów nowe baterie Powerwall powinny spodobać się tym rodzinom i firmom, które mają już zainstalowane panele słoneczne na swoich dachach. Sam Musk uważa, że w samej Kalifornii jest co najmniej 300 prywatnych domów wyposażonych w systemy słoneczne. Dlatego wszystkie z nich można bezpiecznie wyposażyć w baterie Tesla. Również takie akumulatory będą doskonałą opcją dla budynków, które wymagają 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 porzuconych paneli słonecznych, ponieważ działały tylko w jasnym świetle słonecznym, teraz sytuacja może się zmienić. Dzięki zastosowaniu akumulatorów, energia może być magazynowana w ciągu dnia i wykorzystywana wieczorem, co jest bardziej wydajne.
Wady
Kluczową wadą baterii Tesli jest jej wysoki koszt. Poza tym za montaż baterii trzeba będzie dodatkowo zapłacić kilka tysięcy dolarów. Zgadzam się, że nie każda rodzina może sobie pozwolić na taki luksus. Dlatego zdaniem Elona Muska konieczne jest pokazanie ludziom, że przy pomocy tego urządzenia można znacznie zaoszczędzić pieniądze. W tym celu ma obniżyć początkowy koszt urządzenia o około 30%. Będzie to możliwe po zakończeniu budowy nowej fabryki Tesli w Nevadzie. Ogólnie rzecz biorąc, eksperci są optymistami, gdyż 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.