Характеристика батареї для будинку. Тягові літій-іонні батареї Tesla, що всередині? Ефективне рішення для бізнесу та промисловості

Наприкінці квітня компанія Tesla представила акумулятори для дому. Що це: чергова революція від американської корпорації чи логічна ланка на шляху до побудови розумного та незалежного будинку? Давайте розберемося разом.

Ілона Маска по-праву можна назвати революціонером у світі технологій. Ще 10 років тому мало хто вірив у те, що електромобілі потраплять на масовий ринок, а вже сьогодні Tesla Model S - седан, яким не проти був би заволодіти кожен автолюбитель. Альтернатива бензинового двигунабула знайдена давно, але «ламати цілу індустрію» довго ніхто не наважувався.

Питання видобутку та споживання електроенергії у XXI столітті стоїть особливо гостро. Сьогодні від неї в буквальному значенні залежить існування людства. Традиційна класифікація видобутку енергії має два глобальні відгалуження:

• видобуток з використанням комерційних джерел: вугілля, горючі сланці, нафта, газ (по суті, саме вони є основою сучасної енергетики, покриваючи 90% сумарних запитів з боку підприємств і населення), ядерні, гідро, геотермальні, сонячні, хвильові та приливні станції.
• видобуток з використання некомерційних джерел: сільськогосподарські та промислові відходи, м'язова сила, дрова.

Незважаючи на кризу паливних ресурсів, яким рясніли заголовки газет на початку 70-х років, майже через 50 років у принципах видобутку електроенергії мало що змінилося. Зростає населення, зростає потенційна потреба в електроенергії, а як наслідок – дедалі більше забруднюється планета. І можна сперечатися про те, що настане раніше – енергетична криза чи екологічна катастрофа, але найкращим виходом із цієї ситуації є кардинальний перегляд усієї енергодобувної галузі та принципів забезпечення населення електроенергією.

Енергія та інфраструктура Tesla

30 квітня Ілон Маск презентує рішення, яке має сприятливо позначитися не лише на довкіллі, а й на гаманцях споживачів. Tesla Powerwallдбає про навколишнє середовище, кардинально знижуючи викиди вуглекислого газу і дозволяє забути про значні рахунки за електроенергію. З останнім пунктом ми розберемося трохи пізніше, а поки що подивимося на світ, який нам пропонує Tesla.

Ідея накопичення електроенергії та автономне забезпечення будинків – не новинка. Чимало власників заміських котеджів покрили дахи свого житла сонячними панелями, забезпечивши харчування за допомогою свинцево-кислотних акумуляторів. І ось перша перевага Tesla Powerwall.

Кількість робочих циклів заряду-розряду у свинцево-кислотного акумулятораледве сягає 800, тоді як літій-іонний може похвалитися 1000-1200 циклами. За співвідношенням «вага-ємність» літій-іонний акумулятор майже в 5 разів перевищує свинцево-кислотний. Саме це дозволило компанії Tesla створити яскравий дизайн своєї нової лінійки продукції.

Дизайн та формфактор. Так, думка про будь-який продукт у людини складається від неї зовнішнього вигляду. Заокруглені краї, мінімальна товщина (за мірками конкуруючих продуктів) корпусу, наявність асортименту колірних рішень. Навіть не вникаючи в принципи роботи Tesla Powerwall, починаєш думати про те, як вона доповнила ваш гараж. Tesla Powerwall кріпиться на стіну і займає мінімум простору.

Цілісна екосистема. Представлені акумулятори Tesla Powerwall поставляються у двох модифікаціях ємністю 7 і 10 кВт*год. $3000 і $3500 відповідно. Якщо споживач відчуває явний недолік ємності, він завжди може доповнити арсенал батарей покупкою ще однією, тим самим нарощуючи сумарну ємність аж до 90 кВт*год (допускається підключення до 9 батарей). Підключення не потребує досконалого вивчення принципів побудови електромереж: один кабель вирішує всі проблеми.

Рішення для підприємств та бізнесу. Разом із Powerwall був представлений і продукт, здатний вирішити проблему забезпечення фабрик, заводів та цілої промисловості – акумулятори Tesla Powerpack. Їх особливість - здатність нескінченного нарощування потенційної ємності аж до кількох Гігават*ч.

Плани щодо повної альтернативної електрифікації.Ілон Маск – людина, яка звикла мислити глобально. Саме тому презентація акумуляторів Tesla не має єдиної мети з реалізації продукту обмеженому колу користувачів, що зацікавилися. Йдеться про масштабну та тотальну електрифікацію всієї планети Земля за допомогою акумуляторів. Для забезпечення всієї планети енергією Tesla достатньою 900 мільйонівакумуляторів Powerpack.

Турбота про екологію, повна відмова від виробництва електроенергії, джерелом якої будуть вичерпні природні ресурси, що призводять до викиду. шкідливих речовинв атмосферу та повна автономність будь-якого, навіть найвіддаленішого куточку планети – все це реалії вже сьогодення. Але до того моменту, поки настане (якщо настане взагалі) глобальний перехід на електроенергію, що черпається від сонця, вітру, припливів і накопичується в акумуляторі, потенційного покупця цікавить питання: чи вигідне придбання Tesla Powerwall сьогодні?

Сухі цифри

Отже, порахуємо економічну доцільність придбання інноваційного продукту від Tesla. Чи варто «овчинка вичинки» і як поведеться окупність в умовах Росії та США.

Умови розрахунків:

• приймемо щодобове споживання електроенергії власником Tesla Powerwall рівним 10 кВт, тобто. повної ємності батареї вистачає на добу споживання;
• вартість Tesla Powerwall – $3 500 , що за курсом, актуальним на момент публікації даних розрахунків 175 000 рублів(З урахуванням округлення та за курсом 50,01 руб за $1);
• до вартості Tesla Powerwall додамо необхідність покупки інвертора, вартість якого становить близько $1500 - 75000 руб;
• врахуємо втрати при підключенні Tesla Powerwall у ланцюжку акумулятор – перетворювач струму – інвертор. Загальний ККД системи складе 87%. Тобто. спочатку споживачеві доступні не 10 кВт * год, а лише 8,7.
• при двозонній тарифікації (тарифи «день/ніч») приймемо добове споживання енергії на рівні 5 кВт*год (57,5% від максимального ресурсу Tesla Powerwall), а вечірнє – на рівні 3,7 кВт*год (42,5%) .

Ситуація у США:

На території США діє двозонний тарифз оплати електроенергії:

З 14:00 до 19:00Ціна 1 кВт*год електроенергії становить $0,2032 (10,16 крб).
З 19:00 до 14:00Ціна різко падає до $0,0463 (2,31 руб) за 1 кВт*год.

При споживанні 5 кВт*год у денний та 3,7 кВт*год у «нічний» час щодобові витрати при використанні стандартної електромережі становитимуть:

5кВт * год * 10,16 руб + 3,7 кВт * год * 2,31 руб = 50,82 руб + 8,54 руб = 59,36 руб / добу.
59,34 руб * 365 днів = 21659 руб на рік.

Стандартна літій-іонна батарея втрачає близько 6% (0,6 кВт) своєї початкової ємності (тобто 10 кВт) на рік. З кожним роком її ємність скорочуватиметься і вже через 3-4 роки лише однієї Tesla Powerwall буде недостатньо. Ось приблизні розрахунки того, як поведеться батарея з часом.

Роки експлуатації:максимальний термін служби батареї становить 15 років.
Максимальна ємність:зменшується на 6% (0,6 кВт) від початкової ємності щороку.
Вартість електроенергії:розрахована із співвідношення денних/нічних тарифів за вказаними вище цінами.
Економія:яку суму дозволяє заощадити Tesla Powerwall на рік.
Витрати на дод. енергію:ми домовилися, що щодобово споживаємо 8,7 кВт. Недостатню електроенергію (викликану деградацією акумулятора) компенсуємо електромережею загального користування.

За 15 років використання, навіть без урахування витрат на додаткову енергію, Tesla Powerwall не окупається. Якщо врахувати, що вартість кВт*години електроенергії на території Росії нижча приблизно на 60%, говорити про доцільність такого придбання навряд чи варто. Нагадаю, що покупка комплекту Tesla Powerwall обійшлася в 250 000 рублів і це без урахування сонячних панелей.

Роздуми

Запропоноване компанією Teslaенергонезалежне рішення – це правильний погляд у майбутнє без викидів та нещадного використання природних ресурсів. На жаль, для кінцевого споживача заявлена ​​на Tesla Powerwall вартість не стане економічно вигідним придбанням. До покупки акумулятора потрібно додати ціну ладану і свічок у вигляді сонячних панелей, перетворювача та інвертора, а деградація літій-іонних акумуляторів просто не дозволить покрити початкові витрати. Але якщо ви готові інвестувати в майбутнє, готові зробити крок назустріч зеленій планеті і ціна питання не є визначальною – час Tesla Powerwall для вас вже настав.

І не забуваємо, що утилізація будь-якого акумулятора теж коштує грошей. Деколи чималих.

Нове покоління акумуляторів Tesla розробляється у секретній зоні

Олександр Клімнов, фото Tesla та Teslarati.com

Сьогодні компанія Tesla Inc. дуже старанно працює над наступним поколінням вже своїх власних акумуляторних батарей. Вони повинні зберігати значно більшу кількість енергії та одночасно стати набагато дешевше.

Нові акумуляторні батареї можуть почати застосовуватися на перспективному пікапі Tesla (малюнок можливої ​​зовнішності пікапа, який за іншими даними може стати і брутальнішим, оскільки повинен буде змісти з ринку нинішній бестселер Америки Ford F-series)

Каліфорнійці були тими, хто створив перші придатні для серійного виробництва електромобілів енергоємні літій-іонні акумуляторні батареї, таким чином кардинально наростивши їх запас ходу. У той час акумулятори моделі Roadster - первістка марки Tesla, складалися з тисяч звичайних пальчикових акумуляторів для ноутбуків, зараз для електромобілів літій-іонні акумулятори створюються спеціально. Зараз їх випускають безліч виробників, але передова технологія Tesla, як і раніше, дозволяє їй залишатися лідером у сегменті енергоємних АКБ. Однак у світові ЗМІ почала просочуватися перша інформація про наступне ще потужніше покоління батарей Tesla.

Технологічний прорив через поглинання бізнесу
Революційний стрибок з точки зору розвитку конструкції акумуляторів Tesla, ймовірно, відбудеться завдяки придбанню Tesla Inc. фірми Maxwell Technologies із Сан-Дієго. Компанія Maxwell виробляє суперконденсатори (іоністери) та активно досліджує технологію твердотільних (сухих) електродів. За заявою Maxwell при використанні цієї технології вже на прототипах батарей досягнуто енергоємності на рівні 300 Вт ч/кг. Завдання на майбутнє – прорив на рівень енергоємності понад 500 Вт год/кг. Крім того, собівартість виробництва твердотільних акумуляторів має стати на 10-20% нижчою, ніж на використовувані нині компанією Tesla з рідким електролітом. Каліфорнійська компанія повідомила також про ще один бонус – прогнозоване подвоєння терміну служби батареї. Таким чином, Tesla зможе досягти заповітного 400-мильного (643,6 км) пробігу своїх електромобілів та досягти повної конкурентоспроможності зі звичайними автомобілями за ціною.

Новий суперкар Tesla Roadster 2020 року зможе досягти заявленого запасу ходу в 640 км тільки на принципово нових акумуляторах.

Tesla запланувала власне виробництво АКБ?
Німецький сайт журналу Auto motor und sport повідомляє про затяті чутки про розгортання Tesla власного виробництва акумуляторних батарей. Досі акумуляторні елементи (комірки) каліфорнійцям постачав японський виробник Panasonic – для Model S та Model X вони імпортуються безпосередньо з Японії, а для Model 3 осередки виробляються на підприємстві Gigafactory 1 в американському штаті Невада. Виробництвом на Gigafactory 1 спільно управляють Panasonic та Tesla. Однак останнім часом це призвело до величезних розбіжностей, оскільки Panasonic, очевидно, був розчарований показниками продажів Tesla, а також побоювався, що каліфорнійці не розширюватимуть. дане виробництвоакумуляторів у майбутньому.

Інтригою запуску компактної Tesla Model Y у 2020 році стало джерело надходження акумуляторів

Зокрема, ритмічне постачання акумуляторів для анонсованої вже на осінь 2020 Model Y поставлене під сумнів генеральним директором Panasonic Казухіро Цуга. В даний час Panasonic взагалі припинила свої інвестиції у Gigafactory 1. Можливо, Tesla хоче стати незалежною від японців за рахунок освоєння власного виробництва акумуляторних елементів.
Tesla на сьогодні виступає лідером у галузі технологій акумуляторів високої ємності для електромобілів і каліфорнійці мають намір відстояти цю свою принципову конкурентну перевагу. Вирішальним кроком може стати покупка компанії Maxwell Technologies, але це залежить від того, наскільки фахівцям з Сан-Дієго реально вдалося просунутися до виведення на ринок революційної технології твердотільних акумуляторів.

Якщо революційна технологія твердотільних АКБ справді відбудеться, то можливо, що й електротягач Tesla Semi стане бестселером на вантажному ринку, як Model 3 на легковому

Поки що багато автовиробників налаштовуються на власне виробництво акумуляторних елементів. Схоже, що і Tesla хоче стати більш незалежною від свого постачальника Panasonic і тому також проводить дослідження у цій галузі.
З появою в достатній кількості революційних високоенергоємних твердотільних акумуляторів Tesla отримає рішучу перевагу на ринку і, нарешті, випустить давно обіцяні її власником Ілоном Маск реально дешеві та «дальнобійні» електромобілі, що викличе лавиноподібне зростання ринку BEV.
За даними джерел CNBC, секретна лабораторія Tesla розміщена в окремій будівлі неподалік заводу Tesla у Фрімонті (фото за заставкою). Раніше проходили повідомлення про закриту «зону-лабораторію», що знаходилася на другому поверсі підприємства. Ймовірно, нинішній акумуляторний підрозділ – наступник тієї колишньої лабораторії, але ще більш засекречений.

Справжнього прориву на автомобільному ринку Teslaзможе досягти тільки, якщо її лінійка моделей стане ще більш «дальнобійною» при значному зниженні ціни

За даними аналітиків IHS Markit – найдорожчий елемент сучасного електромобіля – акумуляторна батарея, але більшість грошей за них отримує не Tesla, а Panasonic.
Інсайдери поки що не в змозі повідомити реальні досягнення секретної лабораторії Tesla. Передбачається, що Ілон Маск поділиться наприкінці року під час традиційного сеансу конференц-зв'язку з інвесторами.
Раніше повідомлялося, що Tesla планує продавати по 1000 електромобілів Tesla Model 3 за добу. Цьогорічний місячний рекорд Tesla з постачання Model 3 складає 90 700 електромобілів. Якщо компанії вдасться поставити в червні заплановану кількість електромобілів, цей рекорд може бути побитий.

Тесла Моторс є творцем воістину революційних екомобілів, які не тільки випускаються серійно, але й мають унікальні показники, що дозволяють їх використання буквально щодня. Сьогодні ми заглянемо всередину батареї електромобіля Tesla Model S, дізнаємось як вона влаштована і розкриємо магію успіху цього акумулятора.

За даними північноамериканського Агентства захисту довкілля(ЕРА), Model S досить одного підзаряду батарей об'ємом 85 кВт*год для подолання понад 400 км, що є найбільш значним показником серед таких автомобілів, що представлені на спеціалізованому ринку. Для розгону до 100 км/год електрокар достатньо лише 4,4 секунди.

Запорукою успіху даної моделі є наявність літій-іонних батарей, основні складові яких поставляються до Тесла компанією Panasonic. Акумулятори Тесла овіяні легендами. І тому один із власників такої батареї зважився порушити її цілісність і з'ясувати, що вона є всередині. До речі, вартість подібної батареї дорівнює 45 000 USD.

Акумулятор розташований у днищі, завдяки чому Тесла має низький центр тяжіння і чудову керованість. Приєднується він до кузова за допомогою кронштейнів.

Батарея Tesla. Розбираємо

Батарейний відсік формують 16 блоків, які паралельно з'єднані та захищені від навколишнього середовища за допомогою металевих пластин, а також, пластиковою накладкою, що запобігає потраплянню води.

До того, як повністю її розібрати, була виміряна електрична напруга, що підтвердила робочий стан батареї.

Складання акумуляторів відрізняється високою щільністюі точністю припасування деталей. Весь процес комплектації відбувається у повністю стерильному приміщенні, з використанням роботів.

Кожен блок складається з 74 елементів, на вигляд вкрай схожих з простими пальчиковими батарейками (літій-іонні осередки Panasonic), розділених на 6 груп. При цьому з'ясувати схему їх розміщення та роботи майже нереально - це великий секрет, а значить, зробити репліку даної батареї буде вкрай важко. Китайський аналогакумулятора Tesla Model S ми навряд побачимо!

У ролі позитивного електрода служить графіт, а негативного - нікель, кобальт та оксид алюмінію. .

Найпотужніший з наявних акумуляторів (його об'єм становить 85 кВт * год) складається з 7104 подібних батарей. І важить він близько 540 кг, а його параметри дорівнюють 210 см завдовжки, 150 см завширшки і 15 см завтовшки. Кількість енергії, що виробляється всього одним блоком з 16, дорівнює кількості, що виробляється сотнею акумуляторів від портативних комп'ютерів.

При складанні своїх батарей Тесла застосовують елементи, вироблені в різних країнах, таких як Індія, КНР, Мексика, але фінальна доробка та комплектація виробляються у Сполучених Штатах. Компанія надає гарантійне обслуговування своєї продукції на строк до 8 років.

Таким чином ви дізналися з чого складається акумулятор Tesla Model S та принцип його роботи. Дякуємо за увагу!

Головна проблема електрокарів – це зовсім не інфраструктура, а самі «батарейки». Зарядки поставити на кожному паркуванні не так складно. Та й потужності електромереж підтягнути цілком реально. Якщо хтось у це не вірить, згадайте вибухове зростання стільникових мереж. Оператори буквально за 10 років розгорнули інфраструктуру в усьому світі в рази складніше і дорожче, ніж потрібно для електрокарів. Тут буде і «нескінченний» грошовий потік та перспективи розвитку, тож протягнуть тему швидко і без великого шуму.

Простецький розрахунок економіки батареї tesla model S

Спочатку розберемося «з чого зроблено цей ваш хот дог». На жаль, на сайті виробника дані ТТХ публікуються для покупця, який не любить згадувати навіть закон Ома, тому довелося пошукати інформацію і зайнятися своїми грубими прикидками.
Що ми знаємо про цю батарею?
Є три варіанти, які маркуються за кіловат-годин: 40, 60 і 85 кВтг (40 вже знято з виробництва).

Відомо, що батарея збирається із серійних акумуляторів 18650 Li-Ion 3.7v. Виробник Sanyo (він же Panasonic), ємність кожної банки приблизно 2600mAh, а вага 48г. Швидше за все є альтернативні поставки, але ТТХ повинні бути ~ однакові і основна маса на конвеєр йде все-таки від світового лідера.

(У серійних машинах акумуляторні збирання виглядають зовсім не так =)
Говорять, вага повної батареї ~ 500кг (зрозуміло, що залежить від ємності). Відкинемо захисний панцир, систему підігріву/охолодження, дрібниці та проводку вагою, ну припустимо, кг 100. Залишається ~ 400кг акумуляторів. При вазі однієї банки 48г виходить близько 8000-10000 банок.
Перевіримо припущення:
85000 ват-годин / 3.7 вольта = ~23000 ампер-годин
23000/2,6 = ~8850 банок
Тобто ~425кг
Значить, грубо сходиться. Можемо стверджувати, що там елементи ~2600mAh у кількості порядку 8к.
Ось і на фільм натрапив уже після розрахунків =). Тут туманно повідомляють, що батарея складається з понад 7 тисяч осередків.

Тепер ми легко зможемо прикинути фінансову сторону питання.
Кожна банка пересічному покупцю в роздріб сьогодні коштує ~$6,5.
Щоб не бути голослівним, підтверджую скріном. Парні комплекти по $13,85:


Оптова ціна із заводу буде, мабуть, майже вдвічі нижчою. Тобто десь $3,5-4 за шт. можна купити навіть на одну бібіку (8000-9000 штук – це вже серйозний опт).
І виходить, що вартість самих акумуляторних осередків для батареї становить сьогодні ~ $ 30 000. Зрозуміло, Тесле вони дістаються значно дешевше.
За специфікацією виробника (Sanyo), ми маємо 1000 гарантованих циклів перезаряджання. Взагалі там написано мінімум 1000, але справа в тому, що для ~8000 банок якраз і буде актуальним мінімум.
Таким чином, якщо взяти стандартний середній пробігмашини за рік 25000км (тобто десь ~1-2 зарядки на тиждень), ми отримаємо приблизно 13 років до ПОВНОЇ непридатності на 100%. Але майже половину ємності ці банки втрачають вже через 4 роки у такому режимі (цей факт зафіксовано для такого типу батарей). Фактично за гарантією вони ще робітники, але у машини половина пробігу. Експлуатація в такому вигляді втрачає будь-який сенс.
Значить, десь $30-40к за 4 роки нормального накату відлітають в брухт. На тлі цього будь-які розрахунки витрат на зарядку виглядають смішно (там буде на ~$2-4к електроенергії за все життя батареї =).
Навіть із цих грубих цифр можна прикинути перспективи витіснення «ДВС-смердючок» з авторинку.
Для схожого на model S седана з ДВС на 25000 км на рік піде ~ $ 2500-3000 на бензин. За 4 роки відповідно ~ $ 10-14к.

Висновки

Доки ціна на батареї не впаде в 2,5 рази (або ціни на паливо не зростуть у 2,5 рази =), про масове захоплення ринку говорити рано.
Проте перспективи чудові. Виробники акумуляторів нарощуватимуть ємність. Батареї стануть легшими. У них буде менше рідкоземельних металів.
Як тільки для схожих банок (3.7v) доступна оптова ціна за ємність 1000mAh скоротиться до $0.6-0.5, почнеться масовий рух в електрокарі(Бензин стане ~ дорівнює за витратами).
Рекомендую моніторити й інші форм-фактори «батарейок». Можливо, ціни на них змінюватимуться нерівномірно.
Я припускаю, що таке зниження цін відбудеться ще до нової революції у технологіях хімічних акумуляторів. Це буде швидкий еволюційний процес, який займе 2-5 років.
Залишається, звісно, ​​ризик різкого підвищення попиту такі батареї. Як наслідок - дефіцит сировини чи постачання, але мені здається, все обійдеться. Подібні ризики сильно переоцінювали в минулому, і в результаті якось налагоджувалося.
Тут слід відзначити ще один цікавий момент. Tesla не просто запаює банки по 8к в одну консерву. Акумулятори проходять складне тестування, підбираються один до одного, створюється якісний ланцюг, додається хитра система охолодження, купа контролерів, датчиків та інше, поки недоступне рядовому покупцю, начинка високого струму. Так що купити нову батареюбуде дешевше у Tesl"и, ніж економити і брати всяку байду. І виходить, що Tesla відразу підписала всіх покупців на розхідники, які коштують у 10 разів дорожче, ніж сама енергія заряду. Це хороший бізнес =).
Інша річ, що скоро з'являться конкуренти. Наприклад, BMW вже ось-ось розпочне випуск електричної i-серії (швидше за все, вкладуся в акції BMW замість Tesl'и на довгі роки). Ну а далі – більше.

Бонус. Як зміниться світовий ринок?

З погляду основної сировини для виробництва авто різко впаде споживання сталі. Алюміній з ДВЗ перекочує в корпусні деталі, тому що зі сталі робити корпуси електрокарів вже не можна (занадто важкі). Без ДВЗ не потрібні складні та важкі сталеві компоненти. У машині (і в інфраструктурі) буде значно більше міді, більше полімерів, більше електроніки, але майже не буде сталі (мінімум у тягових елементах + ходова та броня. Все). Навіть обгортки акумуляторів обійдуться без жерсті =).
Майже до нуля скоротиться витрата олій, мастил, рідин та всяких присадок. Піде в історію смердюче паливо. Однак полімерів потрібно буде все більше, тому Газпром залишається на коні =). Загалом нафту нераціонально «спалювати». З неї можна робити тверді та довговічні вироби найвищого технологічного рівня. Отже вік вуглеводнів не закінчиться на електрокарах, але реформи на цьому ринку будуть серйозні та болючі.

Батарея "Тесли" відома усьому світу, завдяки прориву компанії у сфері електромобілів. Ідея не нова і освоюється багато років провідними автомобільними фірмами. Однак американські конструктори змогли оптимізувати цей напрямок, беручи до уваги інтереси споживача. Великою мірою це стало можливим за рахунок інноваційних систем енергопостачання, орієнтованих на повну замінузвичних моторів внутрішнього згоряння. Розглянемо особливості та різновиди даного накопичувача.

Застосування

Розробка нових видів акумуляторів типу li-ion обумовлена ​​завданнями підвищення експлуатаційних показниківелектрокарів. У зв'язку з цим базова лінійка моделі Tesla S орієнтована забезпечення транспортного засобуінноваційними джерелами харчування. Особливістю літієво-іонних батарей стало використання комбінованого режиму роботи, в якому допускається чергування подачі енергії від двигуна внутрішнього згоряння та АБ. При цьому інженери компанії продовжують розробку машин, які повністю незалежні від звичного виду пального.

Інженери не обмежуються виключно створенням живлячих елементів для автомобільного транспорту. Вже випущено кілька версій акумуляторних батарей “Тесла” для побутової та комерційної експлуатації. Якщо варіант для електрокара націлений на підтримку роботи ходових пристроїв та бортової електроніки, то стаціонарні накопичувальні модифікації позиціонуються як автономні джерела електроенергії. Можливості зазначених елементів дозволяють їх використовувати для обслуговування домашньої техніки. Додатково проводять дослідження з акумуляції сонячної енергії. Роботи поки що знаходяться на етапі розробки.

Пристрій

Акумуляторні батареї “Тесла” мають унікальну структуру та спосіб розміщення активних компонентів. Основною відмінністю від аналогом є літієво-іонна конфігурація. Подібні елементи застосовуються у конструкції мобільних приладів та електричного інструменту. Як АБ для автомобілів їх вперше використовували інженери фірми "Тесла". Весь блок ділиться на 74 відсіки, що зовні нагадують пальчикові батарейки. Залежно від конфігурації акумулятора, він включає конструкцію від 6 до 16 сегментів. Позитивний заряд надходить від графітового електрода, негативний момент утворюють кілька хімічних компонентів, включаючи нікель, кобальт і оксид алюмінію.

У машину АКБ Tesla інтегруються за допомогою фіксації донної частини транспортного засобу. Подібне розташування забезпечує занижений центр ваги електромобіля, підвищуючи керованість. Як кріплення використовуються спеціальні кронштейни. В даний час подібних рішень не так багато, тому часто порівнюють вказану деталь із традиційною акумуляторною батареєю.

Важливі моменти стосуються безпеки та способу розміщення. Перший фактор гарантується завдяки високоміцному корпусу, в якому монтується батарея. Крім того, кожен блок оснащується огородженням у вигляді металевих пластин. При цьому виконується ізоляція не всієї внутрішньої частини, а кожного елемента окремо. Також потрібно відзначити наявність накладки із пластику, що запобігає попаданню всередину води.

1. Перетворювач.
2. Високовольтне проведення.
3. Основний зарядний пристрій.
4. Додаткова заряджання.
5. Роз'єм.
6. Модуль.

Характеристики батареї "Тесла"

Найпотужніша варіація АБ для електричного автомобіля складається з 7104 маленьких батарей. Нижче наведено параметри вказаного елемента:

• Довжина/товщина/ширина – 2100/150/1500 мм.
• Показник електричної напруги – 3,6 Ст.
• Обсяг живлення, що виробляється однією секцією, ідентичний потенційним показникам ста персональних комп'ютерів.
• Вага батарей "Тесла" - 540 кг.
• Час проїзду однією заряді на середньому елементі силою 85 кВт/год – близько 400 км.
• Набір швидкості до 100 км/год – 4,4 секунди.

За вказаних характеристик виникає резонне питання, наскільки довговічні зазначені конструкції, адже висока продуктивністьпередбачає інтенсивне зношування активних деталей. Слід зазначити, що виробник свою продукцію дає вісім років гарантії. Швидше за все, робочий ресурс аналізованих АБ буде таким самим.

Поки що власники електричних машинщо неспроможні підтвердити чи спростувати цей факт. Крім того, є результати досліджень, які свідчать, що параметр потужності акумулятора відрізняється її помірною втратою. У середньому цей показник становить близько 5% на 80 тисяч кілометрів. Є й інші факти, які свідчать, що власники зазначеного транспортного засобу щодо проблем у батарейному відсіку звертаються дедалі рідше, з виходу нових моделей.

Місткість батареї “Тесла” (модель S)

Оцінювати ємнісну характеристику акумуляторів необхідно з урахуванням розвитку. Протягом удосконалення лінійки показник змінювався від 60 до 105 кВт/год. Офіційна інформація свідчить, що пікова ємність акумулятора становить близько 100 кВт/год. Як свідчать відгуки власників, реальний параметр буде дещо нижчим. Наприклад, батарея Тесла на 85 кВт, фактично видає не більше 77 кВт.

В історії наводяться й обернені приклади, що підтверджують перевищення обсягу. Відомі випадки, коли 100-кіловатна АБ наділялися ємністю близько 102 кВт. Іноді виявляються протиріччя визначенні активних живильних компонентів. Переважно розбіжності спостерігаються в оцінках числа осередків блоку. Пов'язано це з тим, що акумулятор постійно модернізується та допрацьовується, обладнаний інноваційними елементами.

Компанія-виробник стверджує, що щороку оновлені модифікації зазнають трансформацій в електронних деталях, охолоджувальній системі, архітектурі. Кінцеве завдання конструкторів – досягнення максимально можливих якісних характеристик виробу.

Версія "Пауер Волл" (Power Wall)

Як уже згадувалося раніше, поряд з випуском акумуляторів автомобіля "Тесла" компанія виробляє побутові версії накопичувачів енергії. Однією з продуктивних та останніх модифікацій став літієво-іонний варіант Power Wall. Він призначений вироблення енергії як постійного джерела чи експлуатується, як резервна конструкція на кшталт автономного генератора. Модель представлена ​​в кількох варіаціях, що відрізняються ємністю та службовцями для виконання певних енергетичних завдань. Найпопулярнішими версіями є установки на 7 та 10 кВт/год.

Щодо експлуатаційних параметрів, можна відзначити, що «Пауер Волл» має потужність 3,3 кВт з робочою напругою 350-450 ват, сила струму – 9 А. Вага конструкції становить 100 кілограм, отже, про її мобільність не йдеться. Однак як варіант, наприклад, для дачі в літній час блок цілком підходить. Транспортується вузол без проблем, оскільки конструктори приділяють велику увагу механічному захисту корпусної частини. До певних недоліків можна віднести тривалий період заряджання акумулятора (12-18 годин), залежно від модифікації накопичувача.

Модель "Пауер Пак" (Power Pack)

Зазначена система заснована на попередньої версії, проте орієнтована комерційне призначення. Це означає, що така батарея Тесла використовується для обслуговування підприємств. Вона є енергетичним накопичувачем, що піддається масштабуванню і забезпечує підвищену продуктивність системи на цільовому об'єкті. Слід зазначити, що об'єм акумулятора становить 100 кВт, при цьому зазначена ємність не відноситься до максимального показника. Інженери передбачили гнучку конструкцію агрегації кількох установок із можливістю отримання значення від 500 кВт до 10 МВт.

Поодинокі модифікації також модернізуються щодо якості експлуатації. Вже вчинила офіційна інформаціяпро появу другої генерації комерційних АБ, у яких параметр потужності становив 200 кВт, а коефіцієнт корисної діїнаблизився до 99%. Зазначений накопичувач енергії відрізняється технологічними показниками. Щоб розширити обсяги, розробники використовували реверсивний інвертор.

Зазначене нововведення дало можливість підвищити одночасно потужність та продуктивність системи. У планах компанії розробка та впровадження осередків "Пауер Пак" в конструкцію додаткових сонячних компонентів типу Solar Roof. Такий підхід дозволяє відновлювати енергетичний потенціал батареї не через спеціальні магістралі, а за допомогою безкоштовного сонячного потоку в безперервному режимі.

Виробничі потужності

Інноваційні акумулятори виготовляються на власному комбінаті Tesla Gigafactory. Складальна процедура організована за участю представників фірми "Панасонік" (постачання комплектуючих елементів для сегментів блоків). На вказаному підприємстві виробляються нові конструкції систем живлення, орієнтованих на третю генерацію електричних автомобілів Model.

Передбачається, що сукупність числа виробів на граничному виробничому циклі складе до 35 ГВт/год. Варто підкреслити, що вказаний обсяг є половиною всіх параметрів елементів живлення, що випускаються у світі. Поточне обслуговування здійснюється колективом із 6,5 тисяч осіб. Надалі планується додатково створити ще 20 тисяч робочих місць.

Серед особливостей відзначають високий рівень захисту від злому акумуляторної батареї. Це нівелює можливі ризикинаповнення ринку контрафактними варіантами. Крім того, сама процедура виробництва передбачає участь у процесі високоточної роботизованої техніки. Немає сумнівів, що відобразити всі технологічні виробничі нюанси нині здатні лише корпорації рівня “Тесли”. Більшість зацікавлених організацій не потребують плагіату, оскільки інтенсивно ведуть власні розробки.

Цінова політика

Вартість батареї “Тесли” також постійно варіюється через здешевлення виробничих технологій та у зв'язку з виходом оновлених комплектуючих елементів з підвищеними експлуатаційними параметрами. Два-три роки тому тип накопичувального пристосування продавався в межах 45 тисяч доларів (близько 3 млн рублів). Зараз блоки мають ціну близько п'яти тисяч доларів (330 000 рублів).

Приблизно така сама вартість у домашніх аналогів конфігурації «Пауер Волл». До найдорожчих версій зараховують комерційну акумуляторну батарею. Наприклад, перше покоління зазначеного приладу можна придбати за 20-25000 $ (приблизно 1327000 - 1650000 рублів).

Конкуруючі модифікації

Компанія "Тесла" не є монополістом з випуску li-ion акумуляторів. Незважаючи на те, що на ринку інші марки не такі відомі, їх параметри цілком конкурентні. Серед популярних представників:

• Корейська корпорація LG виробляє накопичувачі Chem Resu, що є аналогами теслівських PowerWall (система об'ємом 6,5 кВт/год коштує близько 4 тисяч доларів або 265 000 рублів).
• Продукт від Sunverge має діапазон потужності від 6 до 23 кВт/год, відрізняється можливістю моніторингу заряду та приєднання до сонячних панелей (ціна становить 10-20 тисяч доларів або 665 000 – 1 327 000 рублів).
• компанія ElectrIQ реалізує побутові накопичувальні акумулятори ємністю 10 кВт/год (разом з інвертором виріб коштуватиме 13000 доларів або 865 000 рублів).
• Серед автомобільних конкурентів виділяються такі фірми, як "Нісан", "Мерседес".

Перший автогігант виготовляє серію акумуляторних батарей типу XStorage (робочий об'єм – 4,2 кВт/год). До нюансів зазначеної модифікації зараховують високий рівеньекологічної безпеки, що повністю відповідає світовим стандартам з випуску легкових машин. У "Мерседеса" виготовляються компактні версії по 2,5 кВт/год. При цьому їх можна поєднувати у збільшені продуктивні системи ємністю 20 кВт/год.

Особливості

Батареї електромобіля "Тесла" та їх побутові аналоги для масового споживача не надто доступні. З системами "Пауер Волл" ситуація дещо змінюється за рахунок здешевлення компонентів. А ось ідея агрегації з блоками сонячних панелей поки що успішно не може бути реалізована через високу вартість. Безперечно, можливість акумуляції безкоштовного джерела енергії вигідна для споживачів, проте купівля подібних конструкцій не по кишені більшості зацікавлених користувачів.

Схожа історія і з іншими альтернативними накопичувачами, принцип роботи та використання яких дає масу плюсів, але потребує застосування високотехнологічних пристроїв та пристроїв.

Підсумок

На ринку акумуляторів для електрокарів, "Тесла" є безумовним лідером. Багато в чому це пов'язано з використанням у виробництві екологічно чистого транспортуінноваційне обладнання. При цьому інженери провідної компанії стикаються із певними перешкодами. Наприклад, серію Model S з літієво-іонними елементами критикують за слабкий захист щодо загоряння елементів живлення.

Однак конструктори постійно удосконалюють свої моделі та конструктивно ставляться до критики. Наприклад, після єдиного за всю історію експлуатації електромобілів загоряння АБ на машини стали встановлювати порожнистий алюмінієвий брус (для захисту від перешкод на дорожньому покритті), щит з пресованого алюмінію та титанову плиту. Всім, хто купив машини до цього удосконалення, запропоновано їх доукомплектувати безкоштовно на станціях ТО.