Tesla model s батарея. Устройство аккумуляторной батареи Tesla Model S

Компания «Тесла» известна, в первую очередь, прорывом в области электрокаров. Концепция экологически чистого транспорта давно осваивается крупнейшими автогигантами, но американским инженерам удалось ближе всех довести идею до реальных интересов потребителя. В немалой степени этому способствовали системы энергоснабжения, которые должны были полностью заменить традиционный двигатель внутреннего сгорания. И линейка батарей для электромобиля Tesla Model S ознаменовала собой новый этап развития сегмента.

Применение аккумуляторов

Основные мотивы разработки принципиально новых элементов питания были вызваны задачами увеличения эксплуатационных качеств электрических автомобилей. Поэтому базовая линейка ориентируется на обеспечение транспорта инновационной системой энергоснабжения. В частности, для моделей Tesla Model S применяются флагманские литий-ионные версии аккумуляторов. Их особенностью является исключение так называемого гибридного принципа работы батарей, в котором допускается попеременное питание машины от аккумуляторного блока и ДВС. Компания стремится сделать энергоснабжение электрокаров полностью независимым от традиционного топлива.

Однако системами питания автотранспорта разработчики не ограничиваются. На сегодняшний день сформировалось несколько серий с аккумуляторами, предназначенными для стационарного бытового и коммерческого использования. И если аккумулятор «Тесла» для автомобиля ориентирован на поддержку функциональности ходовых механизмов и бортовой электроники, то модели батарей-накопителей энергии можно рассматривать как универсальные и автономные источники энергоснабжения. Потенциала данных элементов достаточно для обслуживания, к примеру, домашней бытовой техники. Также развивается концепция аккумуляции солнечной энергии, но пока о широком распространении подобных систем речи не идет.

Устройство аккумулятора

Батареи имеют особую структуру и конфигурацию расположения активных элементов. В первую очередь, блоки питания отличаются базированием на литий-ионной основе. Такие элементы давно используются в качестве мобильных устройств и электроинструмента, но задачу энергоснабжения транспорта для них впервые открыли разработчики аккумулятора «Тесла». Для автомобиля применяется блок, состоящий из 74 компонентов, которые внешне напоминают пальчиковые батареи. Весь блок разделен на несколько сегментов (от 6 до 16 в зависимости от версии). В качестве положительного электрода выступает графит, а отрицательный заряд дает целая группа химических наполнителей, среди которых оксид алюминия, кобальт и никель.

Что касается интеграции в конструкцию автомобиля, то аккумуляторный блок крепится к днищу. К слову, именно такое размещение обеспечивает электрокарам пониженный центр тяжести и, как следствие, оптимальную управляемость. Непосредственно фиксация осуществляется при помощи комплектных кронштейнов.

Поскольку аналогов подобных решений на сегодняшний день единицы, то, в первую очередь, может прийти мысль о сравнении батареи Tesla с традиционными аккумуляторами. И в этом смысле логично возникает вопрос о безопасности, как минимум, такого способа размещения. Задача обеспечения защиты решается высокопрочным корпусом, в который заключен аккумулятор «Тесла». Устройство каждого блока также предусматривает наличие ограждающих металлических пластин. Причем изолируется не сам внутренний отсек, а каждый сегмент по отдельности. К этому стоит добавить и наличие пластиковой накладки, которая специально предназначена для исключения проникновения воды под корпус.

Технические характеристики

Самая мощная версия аккумулятора для электрокара «Тесла» включает около 7104 мини-батарей, имеет 210 см по длине, 15 см в толщине и 150 см по ширине. Электрическое напряжение в блоке составляет 3,6 В. Для сравнения, объем энергии, вырабатываемой одной секцией батареи, соответствует производимому потенциалу от аккумуляторов сотни портативных компьютеров. Но и вес аккумулятора «Тесла» довольно внушителен - около 540 кг.

Что же дают эти характеристики электрокару? По расчетам специалистов, батарея объемом 85 кВт*ч (средняя в линейке производителя) позволяет на одном заряде проезжать порядка 400 км. Опять же, для сравнения, не так давно крупнейшие автопроизводители в «зеленом» сегменте боролись за показатели 250-300 км пути, который мог преодолеваться без дозарядки. Впечатляет и скоростная динамика - 100 км/ч набираются всего за 4,4 сек.

Разумеется, при таких свойствах возникнет вопрос о долговечности батареи, так как высокая производительность предполагает соответствующую интенсивность износа активных элементов. Сразу надо отметить, что изготовитель дает 8-летнюю гарантию на свои аккумуляторы. Вероятно, и фактический срок службы аккумулятора «Тесла» будет аналогичным, но пока даже первые обладатели электрокаров не могут подтвердить или опровергнуть этот показатель.

С другой стороны, есть исследования, в которых отмечается умеренная потеря мощности батареи. В среднем блок теряет 5% мощностного потенциала на 80 тыс. км. Есть и другой показатель, свидетельствующий о том, что количество обращений пользователей электрокаров «Тесла» по причинам неполадок в аккумуляторном блоке сокращается по мере выхода новых модификаций.

Емкость батареи

С оценкой емкостного показателя аккумуляторов не все однозначно. По мере развития линейки эта характеристика проделала путь от 60 до 105 кВт*ч, если брать наиболее заметные версии. Соответственно, по официальным данным на текущий момент пиковая емкость аккумулятора «Тесла» составляет порядка 100 кВт*ч. Однако по результатам проверки первых владельцев электрокаров с таким оснащением выяснилось, что, к примеру, модификация на 85 кВт*ч фактически располагает объемом 77 кВт*ч.

Есть и обратные примеры, в которых обнаруживается превышение объема. Так, модель батареи на 100 кВт*ч при детальном исследовании оказалась наделенной емкостью в 102,4 кВт*ч. Также выявляются и нестыковки в определении количества активных элементов питания. В частности, имеют место расхождения в оценках количества ячеек батареи. Специалисты связывают это с тем, что аккумулятор «Тесла» постоянно модернизируется, вбирает новые улучшения и доработки. В самой компании отмечают, что ежегодно новые версии блока претерпевают изменения в архитектуре, электронных компонентах и системе охлаждения. Но в каждом случае деятельность инженеров ставит целью улучшение эксплуатационных качеств продукта.

Модификация PowerWall

Как уже говорилось, параллельно с линейкой автомобильных аккумуляторов компания «Тесла» развивает и сегмент накопителей энергии, предназначенных для бытовых нужд. Одной из последних и самых ярких разработок в этом сегменте стал тоже литий-ионный блок PowerWall. Его можно использовать и в качестве постоянного источника энергии для покрытия определенных энергетических задач и как резервный блок с функцией автономного генератора. Данный аккумулятор «Тесла» представлен в разных исполнениях, которые отличаются емкостью. Так, наиболее популярны модели на 7 и 10 кВт*ч.

Что касается эксплуатационных качеств, то мощностный потенциал составляет 3,3 кВт при напряжении 350-450 В и силе тока 9 А. Масса блока - 100 кг, поэтому о мобильности аккумулятора можно забыть. Хотя не стоит отметать возможность применения блока на даче в сезонное время. О повреждениях батареи при транспортировке волноваться не стоит, поскольку разработчики особое внимание уделяют физической защите корпуса. Единственное, что может огорчить новоиспеченного пользователя данной продукции «Тесла» - время зарядки аккумулятора, которое составляет порядка 10-18 ч в зависимости от версии накопителя.

Модификация PowerPack

Данная система базируется на элементах PowerWall, но предназначена для обслуживания предприятий. То есть речь идет о коммерческой версии энергетического накопителя, который поддается масштабированию и способен обеспечивать высокую производительность целевого объекта. Достаточно сказать, что объем батареи составляет 100 кВт, хотя и эта емкость не является максимальной. Разработчики предусмотрели гибкую систему объединения нескольких блоков с возможностью обеспечения от 500 кВт до 10 МВт.

Более того, и одиночные аккумуляторы PowerPack совершенствуются в своих эксплуатационных качествах. Не так давно было заявлено о появлении второго поколения коммерческого аккумулятора «Тесла» характеристики в плане мощности достигли уже 200 кВт, а КПД - 99%. Отличается данный резерв хранения энергии и технологическими свойствами.

Инженеры для обеспечения возможности расширения объема применили новый инвертор реверсивного типа. Благодаря этому новшеству увеличилась и мощность, и производительность блока. В ближайшее время компания планирует предложить и концепцию введения ячеек PowerPack в структуру вспомогательных солнечных элементов Solar Roof. Это даст возможность восполнять энергетический потенциал аккумулятора не через магистральные линии электроснабжения, а за счет бесплатной солнечной энергии в непрерывном режиме.

Где производится аккумулятор «Тесла»?

По заявлениям производителя, литий-ионные батареи изготавливает его собственная фабрика Gigafactory. Причем сам процесс сборки реализуется совместно с фирмой Panasonic. К слову, и комплектующие для аккумуляторных сегментов также поставляет японская компания. На мощностях Gigafactory, в частности, выпускается новейшая серия питающих блоков, предназначенных для третьего поколения электрокаров Model. По некоторым расчетам, совокупность объема выпускаемых батарей на максимальном производственном цикле должна составить 35 ГВт*ч в год. Для сравнения, этот объем занимает половину от всех мощностей выпускаемых в мире элементов питания. Обслуживать столь высокий потенциал будут 6500 работников предприятия, хотя в будущем планируется создать еще порядка 20 тыс. рабочих мест.

При этом надо отметить, что аккумулятор «Тесла» модель S имеет высокую степень защиты от взлома, что практически минимизирует риски появления на рынке контрафактных аналогов. К тому же и сам процесс изготовления предполагает участие высокоточных роботизированных агрегатов. Очевидно, что повторить технологию сегодня способны только корпорации такого же уровня, как и «Тесла». Впрочем, заинтересованным фирмам это и не нужно, так как они занимаются собственными разработками в этом направлении.

Стоимость аккумуляторов

Цены на аккумуляторы фирмы «Тесла» также регулярно меняются, что связано с удешевлением технологий производства и выходом все новых компонентов с более высокими эксплуатационными характеристиками. Еще несколько лет назад батарею для электрокара Model S можно было приобрести за 45 000$. На данный момент элементы стоят 3 000-5 000$. Аналогичные ценники распространяются на устройства для домашнего использования PowerWall. А вот самым дорогим является коммерческий аккумулятор «Тесла», цена которого составляет 25 000$. Но и это касается лишь версии первого поколения.

Аналоги от конкурентов

Как уже отмечалось, «Тесла» не является монополистом в сегменте. На рынке немало аналогичных предложений, которые могут быть менее известны, но по характеристикам вполне конкурентоспособны. Так, альтернативу системе PowerWall предлагает корейская фирма LG, разработавшая элементы Chem RESU. Блок емкостью 6,5 кВт*ч оценивается в 4 000$. Накопители с диапазоном 6-23 кВт*ч предлагает Sunverge. Этот продукт отличается возможностью мониторинга заряда и подключением к солнечным панелям. Его стоимость варьируется в среднем от 10 000$ до 20 000$. Фирма ElectrIQ предлагает домашние энергетические накопители емкостным потенциалом 10 кВт*ч. Блок стоит 13 000$, однако в эту стоимость входит также инвертор.

Осваивают инновационное направление и другие автомобильные производители, которые еще плотнее теснят на рынке аккумулятор «Тесла» в разных модификациях. Среди конкурентов этого звена особенно отмечаются Nissan и Mercedes. В первом случае предлагается линейка аккумуляторов XStorage емкостью 4,2 кВт*ч. К особенностям этих элементов стоит отнести высокую степень экологической безопасности, что укладывается в требованиях новейших европейских стандартов производства автомобилей. В свою очередь, Mercedes выпускает небольшие элементы по 2,5 кВт*ч, но их можно объединять в более производительные блоки, мощность которых достигает 20 кВт*ч.

В заключение

Производитель «Тесла», безусловно, является самым популярным разработчиком инновационных систем энергоснабжения и экологического автотранспорта. Но, открывая новые горизонты в мире технологий, и эта фирма сталкивается с серьезными препятствиями. В частности электрокары Tesla Model S с литий-ионными батареями регулярно критикуются специалистами за недостаточно высокую безопасность в плане защиты от возгораний элементов питания. Хотя в последних версиях инженеры сделали существенные доработки в этом отношении.

По-прежнему сохраняется и проблема недоступности аккумуляторов для массового потребителя. И если с бытовыми накопителями эта ситуация меняется за счет удешевления элементов, то идея сопряжения блоков с солнечными панелями пока не может быть успешной на рынке из-за высокой стоимости. Возможности аккумуляции бесплатной энергии наиболее перспективны и выгодны для пользователей, но приобретение таких систем не по силам большинству даже заинтересованных потребителей. Это же касается и других направлений, в которых предполагается задействование альтернативных источников энергии. Принцип их работы дает массу преимуществ, но достигаются они только за счет сложного высокотехнологичного оборудования.

В конце апреля компания Tesla представила аккумуляторы для дома. Что это: очередная революция от американской корпорации или логичное звено на пути к построению умного и независимого дома? Давайте разберемся вместе.

Илона Маска по-праву можно назвать революционером в мире технологий. Еще 10 лет назад мало кто верил в то, что электромобили попадут на массовый рынок, а уже сегодня Tesla Model S – седан, которым не прочь был бы завладеть каждый автолюбитель. Альтернатива бензиновому двигателю была найдена давно, но вот «ломать целую индустрию» долго никто не решался.

Вопрос добычи и потребления электроэнергии в XXI веке стоит особо остро. Сегодня от нее в буквальном смысле зависит существование человечества. Традиционная классификация добычи энергии имеет два глобальных ответвления:

• добыча с использованием коммерческих источников : уголь, горючие сланцы, нефть, газ (по сути, именно они и являются основой современной энергетики, покрывая 90% суммарных запросов со стороны предприятий и населения), ядерные, гидро, геотермальные, солнечные, волновые и приливные станции.
• добыча с использование некоммерческих источников : сельскохозяйственные и промышленные отходы, мускульная сила, дрова.

Несмотря на кризис топливных ресурсов, которым пестрили заголовки газет в начале 70-х годов, спустя почти 50 лет в принципах добычи электроэнергии мало что изменилось. Растет население, растет потенциальная необходимость в электроэнергии, а как следствие – все больше и больше загрязняется планета. И можно спорить о том, что наступит раньше – энергетический кризис или экологическая катастрофа, но лучшим выходом из данной ситуации является кардинальный пересмотр всей энергодобывающей отрасли и принципов обеспечения населения электроэнергией.

Энергия и инфраструктура Tesla

30 апреля Илон Маск презентует решение, которое должно благоприятно отразиться не только на окружающей среде, но и на кошельках потребителей. Tesla Powerwall заботится об окружающей среде, кардинально снижая выбросы углекислого газа и позволяет забыть о внушительных счетах за электроэнергию. С последним пунктом мы разберемся немного позже, а пока посмотрим на мир, который нам предлагает Tesla.

Идея накопления электроэнергии и автономное обеспечение домов – не новинка. Немало владельцев загородных коттеджей покрыли крыши своего жилья солнечными панелями, обеспечив питание с помощью свинцово-кислотных аккумуляторов . И вот первое преимущество Tesla Powerwall.

Количество рабочих циклов заряда-разряда у свинцово-кислотного аккумулятора едва достигает 800, в то время как литий-ионный может похвастать 1000-1200 циклами. По соотношению «вес-емкость» литий-ионный аккумулятор почти в 5 раз превосходит свинцово-кислотный. Именно это и позволило компании Tesla создать броский дизайн своей новой линейки продукции.

Дизайн и формфактор . Да, мнение о любом продукте у человека складывается от его внешнего вида. Скругленные края, минимальная толщина (по меркам конкурирующих продуктов) корпуса, наличие ассортимента цветовых решений. Даже не вникая в принципы работы Tesla Powerwall, начинаешь думать о том, как бы она дополнила ваш гараж. Tesla Powerwall крепится на стену и занимает минимум пространства.

Целостная экосистема . Представленные аккумуляторы Tesla Powerwall поставляются в двух модификациях емкостью 7 и 10 кВт*ч по цене в $3000 и $3500 соответственно. В случае, если потребитель ощущает явный недостаток емкости, он всегда может дополнить арсенал батарей покупкой еще одной, тем самым наращивая суммарную емкость вплоть до 90 кВт*ч (допускается подключение до 9 батарей). Подключение не требует досконального изучения принципов построения электросетей: один кабель решает все проблемы.

Решение для предприятий и бизнеса . Вместе с Powerwall был представлен и продукт, способный решить проблему обеспечения фабрик, заводов и целой промышленности – аккумуляторы Tesla Powerpack . Их особенность – способность бесконечного наращивания потенциальной емкости вплоть до нескольких Гигаватт*ч.

Планы по полной альтернативной электрификации. Илон Маск – человек, который привык мыслить глобально. Именно поэтому презентация аккумуляторов Tesla не преследует единственную цель по реализации продукта ограниченному кругу заинтересовавшихся пользователей. Речь идет о масштабной и тотальной электрификации всей планеты Земля с помощью аккумуляторов. Для обеспечения всей планеты энергией Tesla достаточной 900 миллионов батарей Powerpack.

Забота об экологии, полный отказ от производства электроэнергии, источником которой будут служить исчерпаемые природные ресурсы приводящие к выбросу вредных веществ в атмосферу и полная автономность любого, даже самого отдаленного уголка планеты – все это реалии уже сегодняшнего дня. Но до того момента, пока наступит (если наступит вообще) глобальный переход на электроэнергию, черпаемую от солнца, ветра, приливов и накапливаемую в аккумуляторы, потенциального покупателя интересует вопрос: выгодно ли приобретение Tesla Powerwall сегодня?

Сухие цифры

Итак, давайте посчитаем экономическую целесообразность приобретения инновационного продукта от Tesla. Стоит ли «овчинка выделки» и как поведет себя окупаемость в условиях России и США.

Условия рассчетов:

• примем ежесуточное потребление электроэнергии владельцем Tesla Powerwall равным 10 кВт , т.е. полной емкости батареи хватает на сутки потребления;
• стоимость Tesla Powerwall – $3 500 , что по курсу, актуальному на момент публикации данных расчетов составляет 175 000 рублей (с учетом округления и по курсу 50,01 руб за $1);
• к стоимости Tesla Powerwall прибавим необходимость покупки инвертора, стоимость которого составляет около $1500 – 75 000 руб;
• учтем потери при подключении Tesla Powerwall в цепочке аккумулятор – преобразователь тока – инвертор . Общий КПД системы составит 87% . Т.е. изначально потребителю доступны не 10 кВт*ч, а лишь 8,7.
• при двухзонной тарификации (тарифы «день/ночь») примем дневное потребление энергии на уровне 5 кВт*ч (57,5% от максимального ресурса Tesla Powerwall), а вечернее – на уровне 3,7 кВт*ч (42,5%).

Ситуация в США:

На территории США действует двухзонный тариф по оплате электроэнергии:

С 14:00 до 19:00 стоимость 1 кВт*ч электроэнергии составляет $0,2032 (10,16 руб).
C 19:00 до 14:00 стоимость резко падает до $0,0463 (2,31 руб) за 1 кВт*ч.

При потреблении 5 кВт*ч в дневное и 3,7 кВт*ч в «ночное» время ежесуточные расходы при использовании стандартной электросети составят:

5кВт*ч * 10,16 руб + 3,7кВт*ч * 2,31 руб = 50,82 руб + 8,54 руб = 59,36 руб/сутки.
59,34 руб * 365 дней = 21 659 руб в год.

Стандартная литий-ионная батарея теряет около 6% (0,6 кВт) своей первоначальной емкости (т.е. 10 кВт) в год. С каждым годом ее емкость будет сокращаться и уже спустя 3-4 года лишь одной Tesla Powerwall будет недостаточно. Вот примерные расчеты того, как поведет себя батарея с течением времени.

Годы эксплуатации: максимальный срок службы батареи составляет 15 лет.
Максимальная емкость: уменьшается на 6% (0,6 кВт) от первоначальной емкости каждый год.
Стоимость электроэнергии: рассчитана из соотношения дневных/ночных тарифов по указанным выше ценах.
Экономия: какую сумму позволяет сэкономить Tesla Powerwall в год.
Растраты на доп. энергию: мы условились, что ежесуточно потребляем 8,7 кВт. Недостающую электроэнергию (вызванную деградацией аккумулятора) компенсируем электросетью общего пользования.

За 15 лет использования, даже без учета растрат на дополнительную энергию, Tesla Powerwall не окупается . Если учесть, что стоимость кВт*часа электроэнергии на территории России ниже примерно на 60%, говорить о целесообразности такого приобретения вряд ли стоит. Напомню, что покупка комплекта Tesla Powerwall обошлась в 250 000 руб и это без учета солнечных панелей.

Размышления

Предложенное компанией Tesla энергонезависимое решение – это правильный взгляд в будущее без выбросов и беспощадного использования природных ресурсов. Увы, для конечного потребителя заявленная на Tesla Powerwall стоимость не станет экономически выгодным приобретением. К покупке аккумулятора потребуется прибавить «цену ладана и свечей» в виде солнечных панелей, преобразователя и инвертора, а деградация литий-ионных аккумуляторов попросту не позволит покрыть изначальные расходы . Но если вы готовы инвестировать в будущее, готовы сделать шаг навстречу «зеленой планете» и цена вопроса не является определяющей – время Tesla Powerwall для вас уже настало.

И не забываем, что утилизация любого аккумулятора тоже стоит денег. Порой немалых.

Простецкий расчёт экономики батареи tesla model S

Известно, что батарея собирается из серийных аккумуляторов 18650 Li-Ion 3.7v. Производитель Sanyo (он же Panasonic), ёмкость каждой банки предположительно 2600mAh, а вес 48г. Скорее всего есть альтернативные поставки, но ТТХ должны быть ~одинаковые и основная масса на конвейер идёт всё-таки от мирового лидера.

(В серийных машинах аккумуляторные сборки выглядят совсем не так =)
Говорят, вес полной батареи ~ 500кг (понятно, что зависит от ёмкости). Отбросим защитный панцирь, систему подогрева/охлаждения, мелочи и проводку весом, ну допустим, кг 100. Остаётся ~ 400кг аккумуляторов. При весе одной банки 48г выходит грубо ~8000-10000 банок.
Проверим предположение:
85000 ватт-часов / 3.7 вольта = ~23000 ампер-часов
23000/2,6 = ~8850 банок
То есть ~425кг
Значит, грубо сходится. Можем утверждать, что там элементы ~2600mAh в кол-ве порядка 8к.
Вот и на фильм наткнулся уже после расчётов =). Здесь туманно сообщают, что батарея состоит из более чем 7 тысяч ячеек.

Теперь мы легко сможем прикинуть финансовую сторону вопроса.
Каждая банка рядовому покупателя в розницу СЕГОДНЯ стоит ~$6,5.
Чтобы не быть голословным, подтверждаю скрином. Парные комплекты по $13,85:


Оптовая цена с завода будет, видимо, почти в 2 раза ниже. То есть где-то по $3,5-4 за шт. можно купить даже на одну бибику (8000-9000 штук – это уже серьёзный опт).
И выходит, что стоимость самих аккумуляторных ячеек для батареи составляет сегодня ~$30 000. Разумеется, Тесле они достаются значительно дешевле.
По спецификации производителя (Sanyo), мы имеем 1000 гарантированных циклов перезарядки. Вообще-то там написано минимум 1000, но дело в том, что для ~8000 банок как раз и будет актуален минимум.
Таким образом, если взять стандартный средний пробег машины за год 25000км (то есть где-то ~1-2 зарядки в неделю), мы получим приблизительно 13 лет до ПОЛНОЙ непригодности на 100%. Но почти половину ёмкости эти банки теряют уже через 4 года в таком режиме (этот факт зафиксирован для данного типа батарей). Фактически по гарантии они ещё рабочие, но у машины половина пробега. Эксплуатация в таком виде теряет всякий смысл.
Значит, где-то $30-40к за 4 года нормального наката улетают в утиль. На фоне этого любые расчёты расходов на зарядку выглядят смешно (там будет на ~$2-4к электроэнергии за всю жизнь батареи =).
Даже из этих грубых цифр можно прикинуть перспективы вытеснения «ДВС-вонючек» с авторынка.
Для похожего на model S седана с ДВС на 25000км в год уйдёт ~$2500-3000 на бензин. За 4 года соответственно ~$10-14к.

Выводы

Бонус. Как изменится глобальный рынок?

На бескрайний просторах интернета наткнулся на крайне занимательную статью о том как пару американцев "распотрашили" аккумуляторный блок автомобиля Tesla Model S.

Тесла Моторс является создателем поистине революционных экомобилей, которые не только выпускаются серийно, но и обладают уникальными показателями, позволяющими их использование буквально ежедневно. Сегодня мы заглянем внутрь батареи электромобиля Tesla Model S узнаем как она устроена и раскроем магию успеха этого аккумулятора.

По данным североамериканского Агентства по защите окружающей среды (ЕРА), Model S достаточно одного подзаряда батарей объемом 85 кВт*ч для преодоления более 400 км, что является самым значимым показателем среди подобных автомобилей, представленных на специализированном рынке. Для разгона до 100 км/час электрокару достаточно лишь 4,4 секунды.

Залогом успеха данной модели является наличие литий-ионных батарей, основные составляющие которых поставляются для Тесла компанией Panasonic. Аккумуляторы Тесла овеяны легендами. И поэтому один из обладателей такой батареи решился нарушить ее целостность и выяснить, что она представляет из себя внутри. Кстати, стоимость подобной батареи равна 45 000 USD.

Аккумулятор расположен в днище, благодаря чему Тесла обладает низким центром тяжести и прекрасной управляемостью. Присоединяется он к кузову посредством кронштейнов.

Батарея Tesla. Разбираем

Батарейный отсек формируют 16 блоков, которые параллельно соединены и ограждены от окружающей среды посредством металлических пластин, а также, пластиковой накладкой, предотвращающей попадание воды.

До того, как полностью ее разобрать, было замерено электрическое напряжение, подтвердившее рабочее состояние батареи.

Сборка аккумуляторов отличается высокой плотностью и точностью подгонки деталей. Весь процесс комплектации проходит в полностью стерильном помещении, с использованием роботов.

Каждый блок состоит из 74 элементов, по виду крайне схожих с простыми пальчиковыми батарейками (литий-ионные ячейки Panasonic), разделенных на 6 групп. При этом, выяснить схему их размещения и работы почти нереально - это большой секрет, а значит, сделать реплику данной батареи будет крайне трудно. Китайский аналог аккумулятора Tesla Model S мы врядли увидим!

В роли положительного электрода служит графит, а отрицательного - никель, кобальт и оксид алюминия. Указанный объем электрического напряжения в капсуле составляет 3,6В.

Самый мощный из имеющихся аккумуляторов (его объем составляет 85 кВт*ч) состоит из 7104 подобных батарей. И весит он порядка 540 кг, а его параметры равны 210 см в длину, 150 см в ширину и 15 см в толщину. Количество энергии, вырабатываемой всего одним блоком из 16, равно количеству, производимому сотней аккумуляторов от портативных компьютеров.

При сборке своих батарей Тесла применяют элементы, произведенные в различных странах, таких, как Индия, КНР, Мексика, но финальная доработка и комплектация производятся в Соединенных Штатах. Компания предоставляет гарантийной обслуживание своей продукции на срок до 8 лет.

Таким образом вы узнали из чего состоит аккумулятор Tesla Model S и принцип его работы. Благодарим за внимание.

Для понимания поясню, этот аккумуляторный блок состоит из нескольких тысяч самых обычных и весьма распространенных литий ионных аккумуляторов типа 18650. Эти ИП отлично подходят для мощных фонариков, или для резервной подзарядки гаджетов через специальных переходник. И если кто не знает Литий Ионные аккумуляторы в случае повреждения склонны в самовоспламенению и взрывам, столб огня от теслы взорвавшейся в Лос-Анджелесе из за простреленного во время погони аккумулятора, будет виден на Гаваях.

Весной 2015 года компания Tesla показала публике новый аккумулятор для дома. По своей сути он представляет собой новый этап развития корпорации. Эта батарея является очередным шагом на пути к созданию умного дома, который будет не зависеть от внешних коммуникаций.

История создания

Добыча и потребление электрической энергии в 21 веке является одной из важнейших проблем. От нее во многом зависят перспективы всего человечества. Традиционно получение электроэнергии осуществляется двумя путями:

1. коммерческим (переработка угля, нефти, газа, ядерной энергии, использование воды и солнечной энергии);
2. некоммерческим (переработка промышленных отходов, дров, использования мускульной силы).

Причем, на коммерческие источники приходится более 90% всей добычи электроэнергии. Такая тенденция наблюдается не один десяток лет, несмотря на существенный кризис топливных ресурсов и загрязнение атмосферы. Если не начать исправлять ситуацию, то может наступить либо кризис энергии, либо глобальная экологическая катастрофа. Поэтому, компания тесла решила внести свою лепту в усовершенствование систем добычи и использования электроэнергии путем разработки инновационного аккумулятора.

Проектом по созданию этой уникальной батареи тесла руководил сам Элон Маск, которого можно считать революционером в сфере информационных технологий. Действительно, еще 10 лет назад практически никто не верил в успех электромобилей. Однако, стараниями Элона Маска удалось создать популярный качественный электромобиль Tesla Model S, который захочет купить каждый автомобилист. Оказалось, что несмотря на монополию двигателей внутреннего сгорания, альтернатива жидкому топливу была найдена уже давно. Просто никто не решался менять устоявшиеся традиции. Вслед за успехом электромобилей компания тесла решила заняться разработкой бытового аккумулятора.

Решение об этом было презентовано 30 апреля самим Элоном Маском. Такая революционная разработка должна не только положительно отразиться на окружающей среде, но и на экономике в целом. Новый аккумулятор назван Tesla Powerwall. Он позволит вам уменьшить выбросы углекислого газа в атмосферу и существенно уменьшить расходы на электроэнергию. То есть, по сути, компания тесла занялась продолжением идеи по автономному обеспечению домов, что уже не является чем-то уникальным. Уже сегодня многие владельцы загородных домов покрывают крыши своих жилищ солнечными панелями, которые питают собой свинцово-кислотные аккумуляторы. Новый аккумулятор от компании тесла должен стать гораздо более эффективным и экономически выгодным.

Характеристики аккумуляторов Powerwall

Батарея Powerwall может брать энергию как от солнечных панелей, так и от других источников энергии. Система может иметь емкость 7 и 10 кВт. Соответственно, первый вариант подходит для ежедневного применения, а второй - для создания энергетических запасов. По подсчетам специалистов среднестатистическая американская семья, живущая в отдельном доме с тремя спальнями, которая будет эксплуатировать батарею тесла, расходует примерно 3200 кВт в час. Поэтому, полностью заряженный аккумулятор может обеспечивать такой дом примерно на 4-5 часов.

Предполагается, что установка батарей тесла будет осуществляться совместно с фирмой Solar City. Эта компания занимается изготовлением и монтажом солнечных батарей, а ее крупнейшим акционером также является гениальный Элон Маск. В последующем планируется задействовать и других партнеров, которые будут участвовать в развитии проекта. По данным финансовых экспертов, продажа новых батарей может принести компании Tesla почти $4,5 млрд. Это связано с тем, что многие крупные фирмы смогут использовать новые аккумуляторы в своих целях. Именно для них и будет разработана система Powerpack, которая будет включать в себя целый набор аккумуляторных блоков емкостью по 100 кВт в час. В промышленных целях эти батареи могут быть объединены в общую систему емкостью 10 МВт в час и даже больше. Компания Tesla уже сообщила о том, что оборудование уже начало тестироваться в американских фирмах Walmart и Cargill.

Преимущества батареи Tesla Powerwall

Применение литий-ионных аккумуляторных элементов

Использование литий-ионных аккумуляторов является важным инновационным решением, которое было взято за основу для создания батареи Powerwall.Эта батарея значительно превосходит по многим параметрам традиционные кислотно-свинцовые образцы. Так, свинцово-кислотный аккумулятор имеет не более 800 циклов разрядки и зарядки. В то же время, литий-ионная батарея обладает 1000-1200 циклами зарядки и разрядки. Кроме того, литий-ионный аккумулятор в несколько раз лучше свинцового по соотношению веса и емкости.

Приятный дизайн

Именно благодаря небольшим размерам батарея компании тесла получила красивый и стильный дизайн. Разработчики Tesla Powerwall решили, что этот продукт должен создавать приятное перовое впечатление, которое в итоге может стать определяющим. Данное изделие отличается округлыми краями и относительно небольшой толщиной по сравнению с конкурентами. Кроме того, для этих аккумуляторных батарей создатели предлагают большое разнообразие цветовых решений. Поэтому, даже без учета технических характеристик, Tesla Powerwall обязательно привлечет ваше внимание. Это устройство можно закрепить прямо на стену, где оно будет заниматься минимум пространства.

Целостная экоструктура

Новый аккумулятор Powerwall представлен в двух модификациях, каждая из которых имеет емкость 7 и 10 кВт в час. Их стоимость составляет 3 тысячи и 3,5 тысяч долларов соответственно. В принципе, если потребителю по каким-то причинам не будет хватать емкости, то он может добавить в систему еще несколько батарей, нарастив общую емкость до 90 кВт в час. То есть, максимально вы сможете подключить до 9 батарей. Для того, чтобы подключить эти аккумуляторы, не нужно досконально изучать принципы построения электрических сетей. Здесь вы сможете решить все проблемы одним кабелем.

Эффективное решение для бизнеса и промышленности

Параллельно с Powerwall была представлена и другая система, которая предназначается для обеспечения электроэнергией промышленных объектов. Это новинка получила название Tesla Powerpack. Особенность этой батареи заключается в возможности бесконечного наращивания потенциальной емкости, достигая нескольких Гигаватт в час. Этот аккумулятор был создан под руководством Илона Маска, который привык мыслить масштабно. Поэтому, эта батарея была презентована не столько для отдельных пользователей, сколько для всей системы электрификации в целом. Для того, чтобы обеспечить всю планету энергией компания тесла собирается создать более 900 миллионов аккумуляторов Powerpack.

Эта система будет заботиться об экологии, что позволит полностью отказаться от промышленной выработки электроэнергии при помощи ископаемых ресурсов. Все это позволит уменьшить выброс внешних веществ в окружающую среду. Кроме того, аккумулятор Tesla Powerpack позволит добиться полной автономии любого промышленного объекта.

Расчет окупаемости в России

Перед тем, как приобрести аккумулятор компании тесла, следует понять, станет ли это выгодным именно для вас. Если принять количество потребляемой энергии в сутки за 10 кВт в час, то это будет равно использованию полной емкости аккумулятора за сутки. Цена батареи Tesla Powerwall составляет 3,5 тысячи, что по действующему курсу составляет примерно 175 тысяч рублей. Кроме того, не стоит забывать о необходимости приобретения инвертора, который по современным меркам стоит 1,5 тысячи долларов. Также не нужно забывать о потерях, которые могут иметь место в электрической цепи, состоящей из аккумулятора, преобразователя тока и инвертора. При этом, суммарный КПД аккумулятора тесла составляет примерно 87%. Поэтому, пользователь получает не все 10 кВт в час, а только 8,7 кВт в час.

С учетом двухзонной тарификации дневное потребление энергии составляет 5 кВт в час, что составляет 57% от максимального ресурса оборудования Tesla Powerwall. Вся остальная энергия при этом идет на вечернее потребление. При таком расчете в сутки использования электросети расходы за год составят примерно 22 тысячи рублей в год в США и более чем на треть меньше на территории России. Дальше нужно учесть, что обычная литий-ионная батарея традиционно теряет примерно 6% от своей первоначальной емкости в течение года. Поэтому, со временем емкость батареи будет постепенно уменьшаться, и уже через несколько вы не сможете справляться одним аккумулятором Tesla Powerwall.

Получается, что с учетом всех расходов аккумулятор Tesla Powerwall в нашей стране не окупает себя даже за 15 лет. Суммарная стоимость оборудования даже без солнечных панелей составляет примерно 250 тысяч рублей.

Размышления на тему

По мнению многих специалистов, новая разработка компании представляет собой интересный вариант, позволяющий добиться энергонезависимости. Это устройство позволит рассчитывать на будущее, лишенное вредных выбросов с постоянным истощением природных ископаемых. Однако, на сегодняшний день стоимость данного оборудования является слишком высокой, чтобы оно было выгодным в нашей стране. Кроме того, если к стоимости добавить еще и цену преобразователя, инвертора и солнечных панелей, то ситуация окажется еще менее радужной. В то же время, многие готовы инвестировать в свое будущее уже сейчас, чтобы создать таким способом зеленую планету. Для этой цели Tesla Powerwall подходит наилучшим образом. Кроме того, можно рассчитывать на дальнейшее снижение стоимости аккумуляторов тесла в дальнейшем.

Конечно, идея Элона Маска не является полностью инновационной, так как в мире на сегодняшний день существует множество вариантов домашних батарей. Однако, по мнению Маска, все эти аккумуляторы является слишком дорогими, неудобными и не слишком надежными. Поэтому, основной целью компании тесла является популяризация этих аккумуляторов и уменьшение их цены.

По мнению экспертов, новые батареи Powerwall должны понравится тем семьям и предприятиям, которые уже имеют установленные на крыше солнечные панели. Сам Маск считает, что только в одной Калифорнии насчитывается не менее 300 частных домов, которые оснащены солнечными системами. Поэтому, всех их можно смело оборудовать аккумуляторами тесла. Также, подобные батареи станут отличным вариантом для зданий, которые нуждаются в постоянном бесперебойном питании. Это касается госпиталей, военных организаций и так далее. Благодаря накоплению солнечной энергии можно сделать солнечные батареи более эффективными и востребованными. Например, если раньше многие отказывались от солнечных панелей, так как они работали только при ярком солнечном свете, то теперь ситуация может измениться. Благодаря использованию аккумуляторов, энергия может накапливаться в течение дня и использоваться вечером, что является более рациональным.

Недостатки

Ключевым недостатком аккумулятора тесла является его высокая стоимость. Кроме того, за установку батареи придется дополнительно заплатить еще несколько тысяч долларов. Согласитесь, что такую роскошь сможет позволить себе не каждая семья. Поэтому, по мнению Элона Маска нужно показать людям, что при помощи этого устройства можно существенно сэкономить. Для этого предполагается уменьшить начальную стоимость прибора примерно на 30 %. Это станет возможным тогда, когда завершится строительство нового завода компании Tesla в Неваде. В целом, эксперты настроены оптимистично, так как, по их мнению, за последние несколько десятков лет стоимость электрической энергии в основном падает и в ближайшем будущем не намечается предпосылок для увеличения этой цены. Именно поэтому в скором времени разработка компании тесла в виде уникального домашнего аккумулятора станет действительно популярной и востребованной.