Sådan fungerer Tesla Powerwall

I april 2015, Tesla Motors udløste en højspændings-tråd-buzz blandt solenergibrugere og forsyningsindustrien wonks ved at annoncere sin indtog i hjemmet og industrielle batterimarked. Virksomheden ville tilbyde to hjemmebatterier, en 7 kilowattime Powerwall til daglig brug ($ 3, 000) og a10 kwh -version til backup -strøm ($ 3, 500), samt et skalerbart 400 kwh kommercielt/nyttebatteri til store bygninger [kilde:CNN].

Inden for den første uge, virksomheden havde samlet 38, 000 reservationer til Powerwalls og 2, 500 ordrer på større strømpakker [kilder:Geuss; Randall]. Magten til brummen var håbet om, at Teslas nye produkter kan starte forbrugernes flagende interesse for solopbevaring ved at genbalancere ligningen pr. Kilowatt til fordel for bankenergi.

At nå dette vendepunkt er afgørende for solens fremtid. Selvom solteknologi har gjort store fremskridt, dens største ulempe er den samme:Solceller skal høste energi, mens solen skinner. Det betyder, indtil vi begynder at parkere solpaneler i rummet og stråler strøm tilbage til Jorden, solbrugere skal bruge deres nætter på at koble sig til nettet, forbruge generatorstrøm eller genindføre pionerdage. Ideelt set, de kunne gemme dagens solenergi til "selvforbrug" om natten, men de batterier, der i øjeblikket er på markedet, lader noget tilbage at ønske.

Hovedsagelig, de er for dyre. Omkostninger kan nå op på $ 600 pr. Kwh lagerplads, med $ 100 pr. kwh, der markerer en slags industriel lydbarriere. For at sætte det i perspektiv, den gennemsnitlige amerikanske husstand bruger omkring 30 kwh om dagen. Fra marts 2015, den gennemsnitlige boligudgift for at drikke fra nettet klokken 12,35 øre pr kwh, eller omkring $ 3,71 pr. dag [kilder:USEIA; USEIA].

Ligesom de genopladelige batterier i dit kamera eller din mobiltelefon, disse energiceller kan kun genoplades så mange gange, før de nedbrydes. Det giver nuværende husholdnings- og industrielle batterier en levetid på omkring 3-10 år og holder batteriomkostningerne høje [kilder:Aziz; NMSEA]. Mange amerikanske solbrugere, både bolig og erhverv, finde ud af, at det simpelthen bedre kan betale sig at sælge overskydende energi til elnettet i løbet af dagen og købe det tilbage om natten [kilder:Galbraith; Geuss; NMSEA]. Men til de grønne, denne bytte, som bytter grøn energi til fossil brændstofkraft, er en irriterende djævels handel.

Hvis Powerwall giver håb til nogle solforbrugere om, at en bedre handel er på vej, så giver det også energi til Teslas fremtidsudsigter, både på bil- og energimarkederne. For at nedbringe omkostningerne til Tesla Motors side af virksomheden, som i øjeblikket mister $ 15, 000 pr. Solgt Model S, virksomheden har brug for at komme ind i batteriforretningen i stor stil [kilde:Helman]. En større efterspørgsel efter Tesla Energy batteriteknologi, noget af det er bygget på den samme batteriryg som Model S, kunne hjælpe med at finansiere vigtige fabriks- og FoU -faciliteter. De resulterende stordriftsfordele kan også ændre markedet for solbatterier.

Men ikke alle er overbeviste om, at hypen er berettiget, i hvert fald ikke endnu.

1. Behovet for et bedre solbatteri
2. Det virkelige marked for Powerwall
3. Bundlinjen til Powerwall

Behovet for et bedre solbatteri

Der er ingen tvivl om, at interessen for solbaseret strøm stiger. Alene i 2014, solceller i USA toppede 2013 -niveauet med 6,2 gigawatt. Det er en 30 procent bump, der sandsynligvis vil fortsætte ind i 2015, ansporet af at droppe omkostninger, incitamentsprogrammer og stigningen i leasingplaner [kilde:Cusick og ClimateWire]. I de næste fem år, solenergi tegner sig for mere end 50 procent af energien i Californien (i solskinstimer) [kilde:Randall].

Men solenergi, ligesom de fleste vedvarende kilder, forbliver en blandet pose. Ligesom tidlige paneler næppe driblede saft nok til at retfærdiggøre deres omkostninger, nuværende lagringsmuligheder giver kun mening for et lille undergruppe af solbrugere [kilde:Cusick og ClimateWire]. I fjerntliggende områder, hvor netforbindelser kører til det dyre og uregelmæssige, selv klodset batterier giver mening. Det samme gælder for høje omkostninger, lavforbrugslande som Tyskland, eller på Hawaii, hvor de betaler tre gange så meget for energi som fastlandere gør [kilder:Galbraith; Geuss; Helman; Randall].

Men i resten af ​​USA, energipriser forbliver billige nok til, at de fleste husstande har det bedre med at holde sig til model med tilbagekøb, en swap først muliggjort af Public Utility Regulatory Policies Act (PURPA) af 1978. Til hensigt at reformere rentestrukturer, støtte kraftvarmeproduktion og bøje alternativ energi, PURPA åbnede også døren for mindre enheder til at udfordre energimonopoler [kilde:NMAH]. Et effektivt og omkostningseffektivt batteri kan udvide dette hul, og det er her Tesla kommer ind.

I øjeblikket, Tyske solceller låner $ 2, 200 pr. Kwh for lagringsprodukter leveret af det østrigske selskab Fronius Energy [kilde:Galbraith]. Det inkluderer et stort mini-køleskab i størrelse, en energimåler og en stor inverter i stor rygsæk til at konvertere batteriets jævnstrøm (DC) tilbage til vekselstrøm (AC), som huset kan bruge. Sammenlign det med Teslas slanke, vægmonteret Powerwall, som tilbyder et 7 kwh dagligt cyklusbatteri til $ 3, 000 (inverter ikke inkluderet), og du begynder at se, hvorfor Fronius har indgået et partnerskab med Tesla for at levere Powerwall til sine kunder [kilder:Fronius International; Galbraith].

Men Fronius og Tesla er langt fra de eneste spil i byen. De møder hård konkurrence fra kontantrige, dokumenterede virksomheder som Samsung SDI og LG Chem, samt mindre virksomheder, hvoraf nogle, som opstartsstamme, har gjort indhug med et større værktøj eller to [kilde:Groom].

Hvad angår Hawaii, Tesla planlægger at tilbyde den daglige cyklus med batteri i 2016, samme år flytter det ind i Asien-Stillehavsområdet. Solborgere i Aloha -staten, der i øjeblikket betaler 37 cent per kwh i forhold til det amerikanske gennemsnit på 12,5, ville betale en anslået 15 cent per kwh ved hjælp af Powerwall [kilder:Geuss; Helman; Randall].

Det lyder alt sammen lovende. Så hvorfor har nogle mennesker stadig tvivl?

Tesla tilbyder to Powerwall -hjemmemodeller, et 7 kwh dagligt cyklusbatteri og et 10 kwh ugentligt backupbatteri. Enhederne leverer 2 kW kontinuerligt (3,3 kW peak) ved 350-450 volt og 5,8 ampere (8,6 amp peak). For at sætte det i perspektiv, bærbare computere og Blu-ray-afspillere bruger omkring 0,015 kW, hvorimod en 7, 000 til 10, 000 Btu klimaanlæg vil optage 1,0-1,5 kW under kørsel, og 2-3 gange så meget under opstart [kilde:DonRowe.com].

Hvis du tænker på energi som vand, derefter beskriver kilowatt rørets størrelse og kwhs definerer, hvor meget tanken vil rumme - eller hvor mange "gallons" du bruger over tid. Dermed, et 1,0 kW klimaanlæg vil optage halvdelen af ​​din strømledning og dræne din 7 kwh energitank på mindre end 7 timer. Vær opmærksom på, selvom, at apparater kun trækker strøm under kørsel, så selv energitunge apparater som mikrobølger kan fungere, hvis de administreres korrekt.

Powerwalls arbejder med enfasede eller trefasede elnet og er klassificeret til indendørs eller udendørs brug og til temperaturer på minus 4 til 110 F (minus 20 til 43 C). Powerwalls måler 51,2 x 33,9 x 7,1 tommer (130 centimeter x 86 centimeter x 18 centimeter) og leveres med 10 års garanti. DC/AC -inverteren sælges separat.

Det virkelige marked for Powerwall

Hjem batterikøbere står over for et problem, der er kendt for alternative strømbrugere, nemlig, at besparelserne ikke opvejer omkostningerne, i hvert fald ikke endnu. Mange kritikere hævder, at alle undtagen de mest sparsommelige apparater hurtigt vil sluge de 2 kilowatt, batterierne siver ud, især når der køres varmeapparater eller klimaanlæg under brownouts, men ikke at alle er enige om denne score (se tidligere sidepanel) [kilder:Galbraith; Geuss; Randall; Tesla Motors].

Alligevel, det er fornuftigt at bruge bilbatterier til at drive hjem og ingeniører har sparket idéen i gang siden mindst 2010. Elektriske bilbatterier, som vækker langt mere juice ud end hjemmet, beholde omkring 75 procent af deres kapacitet, når de udskiftes-mere end nok til at drive et hus i god størrelse [kilder:Sherman; Wald].

Men den anvendelsesform, der har det største løfte lige nu, er mindre bolig og mere kommerciel:Teslas skalerbare 400 kwh forretnings-/nyttebatterier, består af de samme grundceller, Tesla Motors bruger i sin Model S [kilder:CNN; Vance]. For forsyningsselskaber, årsagen har at gøre med maksimal energibehov.

Det viser sig, at forsyningsselskaber finder timerne og dagene med højeste energibehov næsten lige så dyrt og irriterende som vi gør. Det er fordi, for at holde trit med den ekstra trækning, energiselskaber skal opretholde særlige topværker, aka højttalerplanter eller spidser , der sidder inaktiv meget af tiden. At gøre tingene værre, disse planter, som skal tænde og slukke hurtigt, brænde dyr naturgas (selvom nogle kører på fyringsolie eller vandkraft). Billig, pålidelige batterier kan gøre det muligt for forsyningsselskaber at sprede belastningen, lagring af billig energi uden for spidsbelastninger og udlevering i spidsbelastningstiden [kilder:Illinois EPA; Oglethorpe Power; Randall].

Et par hjælpemidler, herunder Southern California Electric og Texas-baserede OnCor, testkører allerede denne fremgangsmåde [kilde:Randall]. Hvis det griber ind, dit hus kan snart køre på batteri, uanset om du køber en Powerwall eller ej.

I mellemtiden, virksomheder som Walmart, Amazon og Google tester Teslas batterier som en måde at sænke energiomkostningerne, få mest muligt ud af ren energi på stedet og levere strømbackups til operationer og datacentre [kilder:Randall; Vance].

Kort sagt, prognoserne for nytte- og forretningssiden ser godt ud, og det kunne få forbrugersiden til at se stadig bedre ud. Men skal husstandsbrugere vente på, at markedskræfterne udfører deres magi, eller kan grønne guruer lave en sag til Tesla Powerwalls i dag?

Litiumion, eller Li-ion, batterier findes i forskellige varianter. Teslas 7 kwh nikkel-mangan batteri og dets 10 kwh nikkel-kobolt backup bruger begge Li-ion celler, men hver kendetegnes ved blandingen af ​​materialer, der udgør dens katode (elektroden, hvormed strøm forlader en celle) [kilder:Geuss; Randall].

Teslas biler bruger NCA -batterier med katoder lavet af lithium, nikkel, kobolt og aluminiumoxid. Dens 10 kwh Powerwall indeholder sandsynligvis en version af denne celle med høj energi-densitet. Omvendt dets 7 kwh NMC batterier anvender et nikkel, mangan- og koboltoxidkatode, som lader dem cykle effektivt og oftere [kilder:Fehrenbacher; Geuss; Global belysning; Randall].

Bundlinjen til Powerwall

Kort efter Teslas store meddelelse, kritikere tog noget af glansen af ​​Powerwalls stilfulde linseformede etui, argumenterede for, at enhederne kun gav økonomisk mening som legetøj til velhavende, grønne tidlige adoptanter [kilde:Helman]. Selv den største amerikanske taginstallatør, SolarCity, hvis formand og største aktionær er Tesla CEO Elon Musk, valgte ikke i første omgang at levere Powerwalls til nuværende kunder, siger, at de endnu ikke er omkostningseffektive [kilder:Geuss; Randall; Vance]. I stedet, virksomheden planlægger at tilbyde batterierne til sine hawaiianske kunder i 2016 [kilder:Geuss; Helman; Randall]. Det vil også give nye kunder mulighed for at tilmelde sig Powerwall som en del af et ni-årigt, $ 5, 000 lejeplan, eller at købe det selv til $ 7, 140 - et stort ryk i forhold til Teslas $ 3, 000 prisskilt [kilder:Galbraith; Downing og Goossens; Randall].

Hvorfor den ekstra omkostning? Vi kan spekulere i, at nogle af de ekstra kontanter dækker leasinggebyrer og omkostninger ved en inverter. Tesla hævder, at dens Powerwall ikke kræver vedligeholdelse, men andre detaljer, der påvirker batteriernes levetid, forbliver uklare og ubevisede, så nogle af prisen kan omfatte udskiftningsomkostninger. Nuværende dybcyklusbatterier skal udskiftes omtrent fire gange i løbet af solpanelers levetid. Det er også muligt, at i betragtning af Powerwalls 2 kW -strøm, SolarCity planlægger at udstyre sine kunder med to enheder hver [kilde:Helman].

Powerwall -adoptere kan trimme meget fedt, og muligvis få deres spil til at betale sig, ved at eje deres eget udstyr eller ved at samle fællesskabets ressourcer, men igen, dette er stort set spekulativt [kilder:Helman; Gangemi].

For nu, Teslas indtog på batterimarkedet er en satsning, og en stor. På den positive side, Tesla har allerede indgået partnerskaber med virksomhedernes tunge hitters, og dets prispunkt ser attraktivt ud for forsyningsselskaber. De grønne og gadget -junkier i verden vil deltage uanset hvad og, hvad angår bang per buck, ingen anden boligcelle er egnet til at holde Teslas batterikasse. Hvis omkostningerne ved lithium-ion-batterier fortsætter med at falde lige så hurtigt som for solcelleanlæg, så kunne fremtiden for Teslas stationære batterier virkelig se lys ud [kilde:Randall].

Det sagt, i absolutte tal forbliver Powerwall dyr. I øvrigt, det selskab, der gør det, er på vej til at miste $ 500 millioner i 2015, brænder gennem penge som dækgummi og sport den slags overampede aktiekurser, der ville få en dot-com til at rødme-alt sammen kunne tilføre et bæredygtighedsfirma, der ikke er særlig bæredygtigt [kilder:Helman].

Tesla Powerwalls bliver tilgængelig i sensommeren 2015 i USA, engang samme år i Europa og tidligt i det næste i Asien-Stillehavsområdet [kilde:Galbraith]. Efter det, kun tiden vil vise, om Teslas batterier rykker i nettet eller suser ud.

At bevæge sig væk fra Panasonic og Samsung batterier og producere sine egne er en vigtig del af Teslas planer. For at foretage skiftet, virksomheden bygger et batterifacilitet på 5 milliarder dollar i det nordlige Nevada [kilder:Randall; Vance]. Denne såkaldte gigafactory er planlagt til at begynde produktionen i 2017 og forventes at slippe 30 gigawatt-timers batterikapacitet årligt-mere end hele den globale produktion i 2013 [kilde:Gies]. Men kritikere har udtrykt bekymring over, at Teslas udråbte net-nul-energi-facilitet vil sprøjte vand i en region, der ikke har råd til at miste et fald, og de stiller spørgsmålstegn ved, om fabrikken kan gøre det rent eller bæredygtigt [kilde:Chereb].

Masser mere information

Forfatterens note:Sådan fungerer Tesla Powerwall

Den virkelige historie om Tesla Energy er uden tvivl gigafabrikken, der i øjeblikket er under opførelse i det nordlige Nevada. Hvis man skal tro dets produktionsfremskrivninger, Verden må faktisk kæmpe for at producere nok lithium til at følge med - i hvert fald hvis den vil holde kulstofaftrykket nede. Men hvis det kan lade sig gøre, og hvis de kan klare ikke at slå Renos vandforsyning konkurs, fordelene ved batteriteknologi kan virkelig være transformerende.

Flere store links

• Batteristørrelsesberegner - engros solceller
• Ofte stillede spørgsmål om Deep Cycle Battery - Northern Arizona Wind &Sun
• Typer af litiumionbatterier-Battery University

relaterede artikler

• Sådan fungerer strømnet
• 10 Green Structural Engineering Marvels
• 10 grunde til, at Tesla er en videnskabelig gud
• Sådan fungerer elbiler
• Sådan fungerer futurologi
• Sådan fungerer litiumionbatterier
• Hvad er den økonomiske indvirkning af hybridbiler?

Kilder

• Aziz, John. "Har solenergi et batteriproblem?" Ugen. 22. september kl. 2014. (15. maj, kl. 2015) http://theweek.com/articles/444064/does-solar-energy-have-battery-problem
• Chereb, Sandra. "Tesla -batterifabrik nær Reno vil sluge vand." Las Vegas Review-Journal. 20. december kl. 2014. (19. maj, kl. 2015) http://www.reviewjournal.com/news/water-environment/tesla-battery-factory-near-reno-will-gulp-water
• CNN. "Tesla vil forsyne dit hjem med et batteri." 22. april kl. 2015. (18. maj, kl. 2015) http://money.cnn.com/2015/04/22/technology/tesla-home-battery/
• Cusick, Daniel og ClimateWire. "Solenergi ser en hidtil uset bom i USA" Videnskabelig amerikansk. 10. marts 2015. (18. maj, kl. 2015) http://www.scientificamerican.com/article/solar-power-sees-unprecedented-boom-in-u-s/
• Don Rowe Inverter Salg. (3. juni kl. 2015) https://www.donrowe.com/usage-chart-a/259.htm
• Downing, Louise og Ehren Goossens. "Musks SolarCity først i kø til Tesla -batterier." Bloomberg Business. 1. maj kl. 2015. (15. maj, kl. 2015) http://www.bloomberg.com/news/articles/2015-05-01/musk-s-solarcity-customers-first-in-line-to-get-tesla-batteries
• Fehrenbacher, Katie. "Hvorfor Teslas netbatterier vil bruge to forskellige kemikalier." Formue. 18. maj kl. 2015. (19. maj, kl. 2015) https://fortune.com/2015/05/18/tesla-grid-batteries-chemistry/
• Fronius International. "Fronius energipakke tilgængelig fra juni." 28. januar, 2015. (13. maj, kl. 2015) http://www.fronius.com/cps/rde/xchg/fronius_international/hs.xsl/83_20054_ENG_HTML.htm?inc=108602.htm#.VVNoZvlVhBd
• Fuhs, Michael. "Prognose 2030:Lagret elektricitet til $ 0,05/kwh." PV Magazine. 26. september kl. 2014. (15. maj, kl. 2015) http://www.pv-magazine.com/news/details/beitrag/forecast-2030—stored-electricity-at-005-kwh_100016581/#axzz3aE6sTSiv
• Galbraith, Kate. "Med Tesla ind på markedet, Håbet til hjemmebatterier vokser. "The New York Times. 13. maj, 2015. (13. maj, kl. 2015) http://www.nytimes.com/2015/05/14/business/international/with-tesla-entering-market-hopes-for-home-batteries-grow.html
• Gangemi, Jeffrey. "Sælger strøm tilbage til nettet." Bloomberg Business. 5. juli kl. 2006. (15. maj, kl. 2015) http://www.bloomberg.com/bw/stories/2006-07-05/selling-power-back-to-the-grid
• Geuss, Megan. "Tesla har allerede 38, 000 reservationer til Powerwall, men Use Case er smal. "Ars Technica. 6. maj, 2015. (13. maj, kl. 2015) http://arstechnica.com/business/2015/05/tesla-already-has-38000-reservations-for-the-powerwall-but-use-case-is-narrow/
• Gies, Erica. "Litiumproducent jagter Teslas dristige batteriplan." New York Times. 16. marts 2014. (15. maj, kl. 2015) http://www.nytimes.com/2014/03/17/business/energy-environment/lithium-producer-chases-teslas-bold-battery-plan.html
• Brudgom, Nichola. "Tesla står over for konkurrence om kunder, Tilskud. "Reuters. 4. maj, 2015. (2. juni, 2015) http://www.reuters.com/article/2015/05/04/tesla-motors-batteries-competition-idUSL1N0XS2AH20150504
• Helman, Christopher. "OKAY, Så måske er Teslas Powerwall ikke 'kun' for rige, Grønne mennesker. "Forbes. 11. maj, 2015. (15. maj, kl. 2015) http://www.forbes.com/sites/christopherhelman/2015/05/11/ok-so-maybe-teslas-powerwall-isnt-only-for-rich-green-people/
• Illinois Environmental Protection Agency. "Faktablad om højttalerkraftværker." (15. maj kl. 2015) http://www.epa.state.il.us/air/fact-sheets/peaker-power-plant.html
• Belysning Global. "Oversigt over litium-ion-batterier." Tekniske noter. Vol. 10. maj 2012. (19. maj, kl. 2015) https://www.lightingglobal.org/wp-content/uploads/bsk-pdf-manager/67_Issue10_Lithium-ionBattery_TechNote_final.pdf
• Nationalmuseet for amerikansk historie. "Lov om offentlige forsyningsregler." (19. maj, kl. 2015) http://americanhistory.si.edu/powering/past/history4.htm
• New Mexico Solar Energy Association. "Beregn omkostningerne ved solcelleanlæg (Solar Solar Electricity)." (15. maj kl. 2015) http://www.nmsea.org/Curriculum/7_12/Cost/calculate_solar_cost.htm
• Oglethorpe Power Corp. "Typer af kraftværker:Topplanter." (15. maj kl. 2015) http://www.opc.com/PoweringGeorgia/TypesofPowerPlants/PeakingPlants/index.htm
• Randall, Tom. "Teslas nye batteri fungerer ikke så godt med solceller." Bloomberg Business. 6. maj kl. 2015. (13. maj, kl. 2015) http://www.bloomberg.com/news/articles/2015-05-06/tesla-s-new-battery-doesn-t-work-that-well-with-solar
• Sherman, Don. "Når elektriske bilbatterier dør, Hvor ender de? "The New York Times. 11. juni, 2010. (15. maj, kl. 2015) http://www.nytimes.com/2010/06/13/automobiles/13RECYCLE.html
• Tesla Motors. "Gigafactory." 26. februar kl. 2014. (19. maj, kl. 2015) http://www.teslamotors.com/blog/gigafactory
• Tesla Motors. "Planlagt Gigafactory 2020 -produktion overstiger 2013 global produktion." 2013. (19. maj, kl. 2015) http://www.teslamotors.com/sites/default/files/blog_attachments/gigafactory.pdf
• Tesla Motors. "Tesla Energy." 2015. (13. maj, kl. 2015) http://www.teslamotors.com/presskit
• Tesla Motors. "Powerwall Tesla hjemmebatteri." 2015. (13. maj, kl. 2015) http://www.teslamotors.com/powerwall
• U.S. Energy Information Administration (USEIA). "Gennemsnitlig detailpris for elektricitet, Månedligt "http://www.eia.gov/electricity/data/browser/#/topic/7?agg=2, 0, 1 &geo =g &freq =M
• U.S. Energy Information Administration (USEIA). "Hvor meget elektricitet bruger et amerikansk hjem?" http://www.eia.gov/tools/faqs/faq.cfm?id=97&t=3
• Wald, Matthew. "Et efterliv for elbilen." New York Times. 14. november kl. 2012. (15. maj, kl. 2015) http://green.blogs.nytimes.com/2012/11/14/an-afterlife-for-the-electric-car/