بطاريات تسلا. كيف تعمل بطارية Tesla Model S.

قمنا بمراجعة تكوين البطارية جزئيًا موديل تسلاسبسعة 85 كيلوواط ساعة. تذكر أن العنصر الرئيسي للبطارية هو خلية بطارية ليثيوم أيون للشركة باناسونيك ، 3400 مللي أمبير ، 3.7 فولت.

خلية باناسونيك حجم ١٨٦٥٠

يوضح الشكل خلية نموذجية. في الواقع ، تم تعديل الخلايا في تسلا بشكل طفيف.

بيانات الخلية موازىإنضم إلى مجموعات من 74 قطعة. عند الاتصال بالتوازي ، يكون جهد المجموعة مساويًا لجهد كل عنصر من العناصر (4.2 فولت) ، وتكون سعة المجموعة مساوية لمجموع سعات العناصر (250 آه).

بالإضافة إلى ذلك ست مجموعاتالاتصال في السلسلة إلى الوحدة. في هذه الحالة ، يتم جمع جهد الوحدة من الفولتية للمجموعات ويساوي حوالي 25 فولت (4.2 فولت * 6 مجموعات). تظل القدرة 250 آه. أخيرا، يتم توصيل الوحدات في سلسلة لتشكيل بطارية. في المجموع ، تحتوي البطارية على 16 وحدة (إجمالي 96 مجموعة). يتم تلخيص جهد جميع الوحدات بإجمالي 400 فولت (16 وحدة * 25 فولت).

حمولة هذه البطارية عبارة عن محرك كهربائي غير متزامن بقوة قصوى تبلغ 310 كيلو واط. نظرًا لأن P = U * I ، في الوضع الاسمي عند جهد 400 فولت ، فإن التيار I = P / U = 310000/400 = 775 A يتدفق في الدائرة. للوهلة الأولى ، قد يبدو أن هذا تيار مجنون لمثل هذه "البطارية". ومع ذلك ، لا تنسَ أنه مع الاتصال الموازي وفقًا لقانون كيرشوف الأول ، أنا = I1 + I2 + ... في ، حيث n هو عدد الفروع المتوازية. في حالتنا ، n = 74. نظرًا لأننا نعتبر المقاومة الداخلية للخلايا داخل المجموعة متساوية بشكل مشروط ، فإن التيارات فيها ستكون هي نفسها.وفقًا لذلك ، يتدفق التيار مباشرة عبر الخلية في = I / n = 775/74 = 10.5 أ.

هل هو كثير أم قليلا؟ جيد أو سيء؟ للإجابة على هذه الأسئلة ، دعنا ننتقل إلى خاصية التفريغ لبطارية ليثيوم أيون. أمريكي الحرفيينبعد تفكيك البطارية ، أجرى سلسلة من الاختبارات. على وجه الخصوص ، يوضح الشكل تذبذبات الجهد أثناء تفريغ خلية مأخوذة من حقيقي تسلا موديل اس، التيارات: 1 أ ، 3 أ ، 10 أ.

الارتفاع المفاجئ في منحنى 10 أ يرجع إلى التبديل اليدويتحميل على 3A. كان مؤلف التجربة يحل مشكلة أخرى بالتوازي ، ولن نتعمق فيها.

كما يتضح من الشكل ، فإن التفريغ بتيار 10 أمبير يلبي تمامًا متطلبات جهد الخلية. يتوافق هذا الوضع مع التفريغ وفقًا لمنحنى 3C. وتجدر الإشارة إلى أننا أخذنا الحالة الأكثر خطورة ، عندما تكون قوة المحرك قصوى. واقعيًا ، نظرًا لاستخدام محرك ثنائي المحرك تمامًا نسبة والعتادمخفضات ، ستعمل السيارة بتفريغ 2 ... 4 أمبير (1 درجة مئوية). فقط في لحظات التسارع الحاد للغاية ، عند القيادة صعودًا بسرعة عالية ، يمكن أن يصل تيار الخلية إلى ذروة تبلغ 12 ... 14 أ.

ما هي الفوائد الأخرى التي يوفرها؟ لهذا الحمل في حالة التيار المباشريمكن اختيار المقطع العرضي للموصل النحاسي 2 مم. kv. تسلا موتورزهنا يقتل عصفورين بحجر واحد. تؤدي جميع الموصلات الموصلة أيضًا وظيفة الصمامات. وفقًا لذلك ، ليست هناك حاجة لاستخدام نظام حماية باهظ الثمن ، بالإضافة إلى استخدام الصمامات. الموصلات الموصلة نفسها في حالة وجود تيار زائد بسبب ذوبان المقطع العرضي الصغير ومنع حدوث حالة طارئة. لقد كتبنا المزيد عن هذا.

في الشكل ، الموصلات 507 هي نفس الموصلات.

أخيرًا ، لنفكر في السؤال الأخير الذي يقلق عقول زماننا ويثير موجة من الجدل. لماذا تستخدم تسلا بطاريات الليثيوم أيون؟

إبداء تحفظ على الفور في هذا الشأن على وجه التحديد سأعبر عن رأيي الشخصي. قد لا تتفق معه.)

دعونا نجري تحليل مقارن أنواع مختلفةالبطاريات.

من الواضح أن بطارية الليثيوم أيون تتمتع بأعلى أداء محدد. أفضل بطارية من حيث كثافة الطاقة ونسبة الكتلة / الحجم ، للأسف ، لا توجد بعد في الإنتاج الضخم. هذا هو السبب في تسلااتضح أن هذه البطارية المتوازنة توفر احتياطي طاقة يصل إلى 500 كم.

السبب الثاني ، في رأيي ، هو التسويق. ومع ذلك ، في المتوسط ، يبلغ مورد هذه الخلايا حوالي 500 دورة شحن-تفريغ. وهذا يعني أنه مع الاستخدام النشط للسيارة ، سيتعين عليك استبدال البطارية بعد عامين كحد أقصى. على الرغم من أن الشركة حقًا

يعد فقدان سعة البطارية أثناء التشغيل من مشكلات السيارات الكهربائية ، على الرغم من حقيقة أن هذه العملية هي المعيار لأي أجهزة مزودة ببطاريات ليثيوم أيون. ومع ذلك ، وجد خبراء بلج إن أمريكا أن السيارة الكهربائية استثناء في هذا الصدد.

نعم لقد فعلوا دراسة مستقلة، مما أظهر أن فقدان الطاقة في بطارية الطراز S حتى أثناء فترات التشغيل الطويلة يعد ضئيلًا. على وجه الخصوص ، تفقد حزمة بطارية هذه السيارة في المتوسط 5٪ من قوتها بعد تجاوز علامة 50،000 ميل (80،000 كم) ، وعلى مسافة تزيد عن 100،000 ميل (160،000 كم) - أقل من 8٪ على الإطلاق . أجريت الدراسة على أساس بيانات من 500 سيارة كهربائية من طراز Tesla Model S ، كان المدى الإجمالي منها أكثر من 12 مليون ميل (20 مليون كيلومتر).

بالإضافة إلى ذلك ، أجرت شركة Plug-in America دراسة أخرى ، أظهرت أنه في السنوات الأربع (منذ دخول طراز Tesla Model S إلى السوق) ، كان عدد المكالمات إلى محطات خدمة Tesla بسبب مشاكل في البطارية أو المحرك الكهربائي أو الشاحن. انخفاض كبير في الجهاز.

قد تختلف سعة البطارية اعتمادًا على عدة عوامل ، مثل عدد المرات التي يتم فيها شحن السعة بالكامل ، وفترات الوقت التي يتم قضاؤها في حالة عدم الشحن ، وعدد الشحنات السريعة. تُظهر بيانات Plugin America أيضًا أن معدلات الاستبدال للمكونات الرئيسية قد تحسنت بشكل ملحوظ:

هذه البيانات مشجعة ، ولكن على الرغم من ذلك ، تواصل Tesla العمل على تحسين تقنيات البطارية والخلية. بدأت الشركة تعاونًا علميًا مع مجموعة Jeff Dahn Research Group في جامعة Dalhousie. يتخصص هذا القسم في إطالة عمر خلايا بطارية ليثيوم أيون ، وهدفه هو زيادة عمر البطارية إلى أقصى حد مع فقدان القليل من الطاقة.

لاحظ أن بطارية Tesla Model S ، وكذلك السيارة نفسها منذ 2014 ، تتمتع بضمان لمدة 8 سنوات وبدون قيود على الأميال. ثم أوضح رئيس شركة Tesla ، Elon Musk ، اعتماد مثل هذا القرار على النحو التالي: "إذا كنا نعتقد حقًا أن المحركات الكهربائية كثيرة أكثر موثوقية من المحركات الاحتراق الداخلي، مع عدد أقل من الأجزاء المتحركة ... فإن سياسة الضمان الخاصة بنا يجب أن تعكس ذلك. "

جيل جديد بطاريات تسلاوضعت في منطقة سرية

الكسندر كليمنوف ، الصورة تسلا و Teslarati.com

اليوم Tesla Inc. تعمل جاهدة على الجيل القادم من البطاريات الخاصة بها. يجب أن يخزنوا طاقة أكبر بكثير وفي نفس الوقت يصبحوا أرخص بكثير.

يمكن البدء في استخدام البطاريات الجديدة في شاحنة بيك أب واعدة تسلا

كان سكان كاليفورنيا هم من صنعوا أول مادة صالحة للاستعمال سلسلة الإنتاجالسيارات الكهربائية المزودة ببطاريات ليثيوم أيون كثيفة الاستهلاك للطاقة ، مما يؤدي إلى زيادة مداها بشكل كبير. في ذلك الوقت ، كانت بطاريات طراز Tesla Roadster ، البكر لعلامة Tesla التجارية ، تتكون من آلاف بطاريات AA العادية لأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، والآن يتم إنشاء بطاريات ليثيوم أيون خصيصًا للسيارات الكهربائية. يتم إنتاجها الآن من قبل العديد من الشركات المصنعة ، لكن التكنولوجيا المتقدمة لشركة Tesla لا تزال تسمح لها بالبقاء رائدة في قطاع البطاريات المتعطشة للطاقة. ومع ذلك ، بدأت المعلومات الأولى حول الجيل التالي الأكثر قوة من بطاريات تسلا تتسرب إلى وسائل الإعلام العالمية.

اختراق تكنولوجي من خلال اكتساب الأعمال
من المحتمل أن تأتي قفزة ثورية إلى الأمام فيما يتعلق بتصميم بطارية Tesla من الاستحواذ على Tesla Inc. ماكسويل تكنولوجيز في سان دييغو. تقوم ماكسويل بتصنيع المكثفات الفائقة (الأيونات) وهي تبحث بنشاط عن تقنية القطب الكهربي للحالة الصلبة (الجافة). وفقًا لماكسويل ، عند استخدام هذه التقنية ، تم تحقيق استهلاك طاقة يبلغ 300 واط / كجم على نماذج البطاريات. التحدي في المستقبل هو اختراق مستوى كثافة الطاقة لأكثر من 500 واط / كجم. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون تكلفة إنتاج بطاريات الحالة الصلبة أقل بنسبة 10-20٪ من تلك المستخدمة حاليًا بواسطة Tesla مع إلكتروليت سائل. كما أعلنت الشركة التي تتخذ من كاليفورنيا مقراً لها عن مكافأة أخرى ، وهي مضاعفة عمر البطارية المتوقع. وبهذه الطريقة ، ستتمكن Tesla من تحقيق النطاق المطلوب لسياراتها الكهربائية البالغ 400 ميل (643.6 كم) وتحقيق القدرة التنافسية الكاملة للأسعار مع السيارات التقليدية.

لن تتمكن سيارة 2020 Tesla Roadster الخارقة الجديدة من الوصول إلى نطاقها المعلن البالغ 640 كيلومترًا باستخدام بطاريات جديدة تمامًا

لقد خططت تسلا لإنتاج البطاريات الخاصة بها؟
أبلغ الموقع الألماني لمجلة Auto motor und sport عن شائعات مستمرة حول طرح شركة Tesla الخاصة لإنتاج البطاريات. حتى الآن ، تم توفير خلايا البطارية (الخلايا) لسكان كاليفورنيا الصانع الياباني Panasonic - بالنسبة للطراز S والنموذج X ، يتم استيرادهما مباشرة من اليابان ، وبالنسبة للطراز 3 ، يتم تصنيع الخلايا في Gigafactory 1 في ولاية نيفادا الأمريكية. تتم إدارة الإنتاج في Gigafactory 1 بشكل مشترك من قبل Panasonic و Tesla. ومع ذلك ، فقد أدى ذلك إلى جدل كبير مؤخرًا ، حيث شعرت باناسونيك بخيبة أمل على ما يبدو من أرقام مبيعات تسلا ، كما أنها تخشى ألا يوسع سكان كاليفورنيا أعمال البطاريات هذه في المستقبل.

كانت دسيسة إطلاق طراز Tesla Model Y الصغير في عام 2020 مصدر البطاريات

على وجه الخصوص ، تم التشكيك في الإمداد الإيقاعي للبطاريات للطراز Y الذي تم الإعلان عنه بالفعل لخريف عام 2020 من قبل الرئيس التنفيذي لشركة Panasonic Kazuhiro Tsuga. أوقفت باناسونيك الآن استثمارها في Gigafactory 1 تمامًا. ربما تريد Tesla أن تصبح مستقلة عن اليابانيين من خلال تطوير إنتاجها الخاص خلايا البطارية.
أصبحت Tesla الآن رائدة في تكنولوجيا البطاريات عالية السعة للسيارات الكهربائية ، وسكان كاليفورنيا مصممون على الدفاع عن هذه الميزة التنافسية الأساسية. قد يكون شراء Maxwell Technologies هو الخطوة الحاسمة ، لكنه يعتمد على الكيفية التي يحرز بها المتخصصون في سان دييغو تقدمًا في طرح تقنية بطاريات الحالة الصلبة الثورية في السوق.

إذا حدثت بالفعل التكنولوجيا الثورية لبطاريات الحالة الصلبة ، فمن الممكن أن يصبح الجرار شبه الكهربائي Tesla من أكثر السيارات مبيعًا في سوق الشاحنات ، مثل الطراز 3 في سيارة الركاب.

حتى الآن ، يقوم العديد من صانعي السيارات بإعداد إنتاجهم الخاص لخلايا البطاريات. يبدو أيضًا أن Tesla تريد أن تصبح أكثر استقلالية عن مورّدها Panasonic وبالتالي فهي تجري أيضًا أبحاثًا في هذا المجال.
مع ما يكفي من بطاريات الحالة الصلبة الثورية عالية الطاقة ، ستتمتع Tesla بميزة سوقية حاسمة وستطلق أخيرًا المركبات الكهربائية الرخيصة وطويلة المدى التي وعد بها مالكها ، Elon Muskov منذ فترة طويلة ، مما سيؤدي إلى نمو انهيار جليدي في سوق السيارات الكهربائية.
وفقًا لمصادر CNBC ، يقع مختبر Tesla السري في مبنى منفصل بالقرب من مصنع Tesla's Fremont (صورة لقطة شاشة). في السابق ، كانت هناك تقارير عن "منطقة-معمل" مغلق يقع في الطابق الثاني من المشروع. من المحتمل أن يكون قسم البطارية الحالي هو خليفة ذلك المختبر السابق ، ولكنه أكثر تصنيفًا.

يمكن أن تحقق Tesla اختراقًا حقيقيًا في سوق السيارات فقط إذا أصبح خط موديلاتها "بعيد المدى" بدرجة أكبر مع انخفاض كبير في الأسعار.

وفقًا لمحللي IHS Markit ، فإن أغلى عنصر في السيارة الكهربائية الحديثة هو البطارية ، ولكن ليس Tesla ، لكن Panasonic تحصل على معظم الأموال مقابلها.
لم يتمكن المطلعون بعد من الإبلاغ عن الإنجازات الحقيقية لمختبر Tesla السري. من المفترض أن يشاركها Elon Musk في نهاية العام خلال المكالمة الجماعية التقليدية مع المستثمرين.
في وقت سابق ، أفيد أن Tesla تخطط لبيع 1000 سيارة كهربائية Tesla Model 3 يوميًا. سجل تسلا الشهري الحالي لتسليم الموديل 3 هو 90700 سيارة كهربائية. إذا تمكنت الشركة من تسليم العدد المخطط من السيارات الكهربائية في يونيو ، فيمكن تحطيم هذا الرقم القياسي.

تشتهر شركة Tesla ، أولاً وقبل كل شيء ، باختراق في مجال السيارات الكهربائية. لطالما أتقن أكبر عمالقة السيارات مفهوم النقل الصديق للبيئة ، لكن المهندسين الأمريكيين تمكنوا من تقريب الفكرة أكثر من أي شخص آخر إلى المصالح الحقيقية للمستهلك. إلى حد كبير ، تم تسهيل ذلك من خلال أنظمة الإمداد بالطاقة ، والتي كان من المفترض أن تحل محل محرك الاحتراق الداخلي التقليدي تمامًا. وخط بطاريات ل سيارة كهربائية تسلايمثل الطراز S مرحلة جديدة في تطوير القطاع.

تطبيقات البطارية

كانت الدوافع الرئيسية لتطوير بطاريات جديدة بشكل أساسي بسبب مهام زيادة الأداء سيارات كهربائية. لذلك ، يركز الخط الأساسي على توفير النقل بنظام إمداد طاقة مبتكر. على وجه الخصوص ، تُستخدم إصدارات بطارية الليثيوم أيون الرئيسية لطرازات Tesla Model S. ميزتها هي استبعاد ما يسمى بالمبدأ الهجين لتشغيل البطارية ، حيث يُسمح بإمداد الطاقة المتناوب للجهاز من حزمة البطارية ومحرك الاحتراق الداخلي. تهدف الشركة إلى جعل إمدادات الطاقة للسيارات الكهربائية مستقلة تمامًا عن الوقود التقليدي.

ومع ذلك ، لا يقتصر المطورون على أنظمة طاقة المركبات. حتى الآن ، تم تشكيل العديد من السلاسل باستخدام بطاريات مصممة للاستخدام المنزلي والتجاري الثابت. وإذا كانت بطارية Tesla للسيارة تركز على دعم وظيفة تشغيل التروس والإلكترونيات الموجودة على متن الطائرة ، فيمكن اعتبار نماذج بطاريات تخزين الطاقة مصادر عالمية ومستقلة لإمدادات الطاقة. إمكانات هذه العناصر كافية لخدمة ، على سبيل المثال ، الأجهزة المنزلية. يجري أيضًا تطوير مفهوم تخزين الطاقة الشمسية ، ولكن حتى الآن لا يوجد حديث عن استخدام واسع النطاق لهذه الأنظمة.

جهاز البطارية

البطاريات لها هيكل خاص وترتيب العناصر النشطة. بادئ ذي بدء ، تعتمد إمدادات الطاقة على أساس الليثيوم أيون. لطالما استخدمت هذه العناصر كأجهزة محمولة وأدوات كهربائية ، ولكن مهمة تزويد المركبات بالطاقة تم اكتشافها لأول مرة من قبل مطوري بطارية تسلا. بالنسبة للسيارة ، يتم استخدام كتلة تتكون من 74 مكونًا تشبه بطاريات AA. يتم تقسيم الكتلة بأكملها إلى عدة أقسام (من 6 إلى 16 حسب الإصدار). يعمل الجرافيت كقطب كهربائي موجب ، وتعطي مجموعة كاملة من مواد الحشو الكيميائية ، بما في ذلك أكسيد الألومنيوم والكوبالت والنيكل ، شحنة سالبة.

فيما يتعلق بالتكامل في تصميم السيارة ، يتم إرفاق حزمة البطارية بالجزء السفلي. بالمناسبة ، هذا الموضع هو الذي يزود المركبات الكهربائية بمركز ثقل منخفض ، ونتيجة لذلك ، يوفر التعامل الأمثل. يتم إجراء التثبيت المباشر باستخدام أقواس كاملة.

نظرًا لوجود عدد قليل من نظائرها لمثل هذه الحلول اليوم ، إذن ، أولاً وقبل كل شيء ، قد تظهر فكرة مقارنة بطارية Tesla بالبطاريات التقليدية. وبهذا المعنى ، فإن مسألة الأمن ، على الأقل ، لمثل هذه الطريقة في التنسيب تنشأ منطقيًا. يتم حل مهمة توفير الحماية من خلال علبة عالية القوة ، حيث يتم وضع بطارية Tesla. يوفر الجهاز الخاص بكل كتلة أيضًا وجود ألواح معدنية مغلقة. علاوة على ذلك ، ليست المقصورة الداخلية نفسها هي التي يتم عزلها ، ولكن كل جزء على حدة. لهذا ، يجدر إضافة وجود بطانة بلاستيكية ، مصممة خصيصًا لمنع اختراق الماء تحت العلبة.

تحديد

أقوى نسخة من بطارية السيارة الكهربائية Tesla تضم حوالي 7104 بطاريات صغيرة بطول 210 سم وسمك 15 سم وعرض 150 سم. الجهد الكهربائي في الكتلة هو 3.6 فولت. وللمقارنة ، فإن كمية الطاقة المتولدة من أحد أقسام البطارية تتوافق مع الجهد الناتج من بطاريات مئات أجهزة الكمبيوتر المحمولة. لكن وزن بطارية تسلا مثير للإعجاب - حوالي 540 كجم.

ماذا تعطي هذه الخصائص للسيارة الكهربائية؟ وفقًا للخبراء ، تتيح لك البطارية التي تبلغ سعتها 85 كيلووات في الساعة (المتوسط في تشكيلة الشركة المصنعة) القيادة لمسافة 400 كيلومتر تقريبًا بشحنة واحدة. مرة أخرى ، للمقارنة ، منذ وقت ليس ببعيد ، قاتل أكبر صانعي السيارات في الجزء "الأخضر" من أجل مؤشرات 250-300 كيلومتر من المسار الذي يمكن التغلب عليه دون إعادة الشحن. ديناميكيات السرعة مثيرة للإعجاب أيضًا - يتم تحقيق 100 كم / ساعة في 4.4 ثانية فقط.

بالطبع ، مع مثل هذه الخصائص ، تنشأ مسألة طول عمر البطارية ، حيث يشير الأداء العالي إلى معدل تآكل مماثل للعناصر النشطة. وتجدر الإشارة على الفور إلى أن الشركة المصنعة تمنح ضمانًا لمدة 8 سنوات على بطارياتها. من المحتمل أن يكون العمر الفعلي لبطارية تسلا متشابهًا ، لكن حتى الآن لا يستطيع حتى أول مالكي السيارات الكهربائية تأكيد أو نفي هذا المؤشر.

من ناحية أخرى ، هناك دراسات تشير إلى فقدان معتدل لطاقة البطارية. في المتوسط ، تفقد الكتلة 5٪ من سعتها لكل 80000 كيلومتر. هناك مؤشر آخر يشير إلى أن عدد الطلبات من مستخدمي سيارات تسلا الكهربائية بسبب مشاكل في البطارية آخذ في الانخفاض مع إصدار تعديلات جديدة.

قدرة البطارية

مع تقييم مؤشر السعوية للبطاريات ، ليس كل شيء واضحًا. مع تطور الخط ، انتقلت هذه الخاصية من 60 إلى 105 كيلو واط في الساعة ، إذا أخذنا الإصدارات الأكثر شهرة. وفقًا للبيانات الرسمية ، في الوقت الحالي ، تبلغ السعة القصوى لبطارية Tesla حوالي 100 كيلو واط ساعة. ومع ذلك ، وفقًا لنتائج فحص المالكين الأوائل للسيارات الكهربائية بهذه المعدات ، اتضح ، على سبيل المثال ، أن تعديل 85 كيلو وات في الساعة يحتوي بالفعل على 77 كيلو وات في الساعة.

هناك أيضًا أمثلة عكسية يتم فيها اكتشاف زيادة في الحجم. وبالتالي ، تبين أن نموذج بطارية 100 كيلو وات في الساعة ، بناءً على دراسة مفصلة ، يتمتع بسعة 102.4 كيلو واط في الساعة. هناك أيضًا تناقضات في تحديد عدد البطاريات النشطة. على وجه الخصوص ، هناك اختلافات في تقديرات عدد خلايا البطارية. يعزو الخبراء ذلك إلى حقيقة أن بطارية Tesla تخضع للترقية باستمرار ، وتستوعب التحسينات والتحسينات الجديدة. تلاحظ الشركة نفسها أن الإصدارات الجديدة من الكتلة تخضع كل عام لتغييرات في الهندسة المعمارية والمكونات الإلكترونية ونظام التبريد. لكن في كل حالة ، يهدف نشاط المهندسين إلى تحسين أداء المنتج.

تعديل PowerWall

كما سبق ذكره ، بالتوازي مع الحاكم بطاريات سياراتتعمل Tesla أيضًا على تطوير شريحة من أجهزة تخزين الطاقة المصممة للاحتياجات المنزلية. أحد أحدث التطورات وأكثرها لفتًا للانتباه في هذا القطاع هو الليثيوم أيون باور وول. يمكن استخدامه كمصدر ثابت للطاقة لتغطية مهام طاقة معينة وكوحدة احتياطية بوظيفة مولد مستقل. يتم تقديم بطارية تسلا هذه في إصدارات مختلفة والتي تختلف في السعة. لذا ، فإن الطرازات الأكثر شيوعًا هي 7 و 10 كيلو واط في الساعة.

بالنسبة للأداء ، تبلغ قدرة الطاقة المحتملة 3.3 كيلوواط عند جهد 350-450 فولت والتيار 9 أ. كتلة الكتلة 100 كجم ، لذلك يمكنك أن تنسى حركة البطارية. على الرغم من أنه لا يجب استبعاد إمكانية استخدام الكتلة في البلد خلال الموسم. لا داعي للقلق بشأن تلف البطارية أثناء النقل ، لأن المطورين انتباه خاصإعطاء الحماية المادية للبدن. الشيء الوحيد الذي يمكن أن يزعج مستخدمًا جديدًا لمنتج Tesla هذا هو وقت شحن البطارية ، والذي يتراوح بين 10 و 18 ساعة ، اعتمادًا على إصدار محرك الأقراص.

تعديل PowerPack

يعتمد هذا النظام على عناصر PowerWall ، ولكنه مصمم لخدمة المؤسسات. أي أننا نتحدث عن نسخة تجارية من تخزين الطاقة ، وهي قابلة للتطوير وقادرة على توفير أداء عالٍ للكائن المستهدف. يكفي أن نقول أن حجم البطارية 100 كيلو واط ، رغم أن هذه السعة ليست هي الحد الأقصى. قدم المطورون نظامًا مرنًا للجمع بين عدة وحدات مع القدرة على توفير من 500 كيلوواط إلى 10 ميغاواط.

علاوة على ذلك ، يتم تحسين أداء بطاريات PowerPack الفردية. منذ وقت ليس ببعيد ، تم الإعلان عن ظهور الجيل الثاني من بطارية تسلا التجارية ، وقد وصلت الخصائص من حيث الطاقة بالفعل إلى 200 كيلوواط ، والكفاءة 99٪. هذا الاحتياطي من تخزين الطاقة والخصائص التكنولوجية تختلف.

استخدم المهندسون عاكسًا جديدًا من النوع القابل للانعكاس لضمان إمكانية توسيع الحجم. بفضل هذا الابتكار ، زادت قوة وأداء الوحدة. في المستقبل القريب ، تخطط الشركة لتقديم مفهوم إدخال خلايا PowerPack في هيكل الخلايا الشمسية الإضافية Solar Roof. سيسمح ذلك بتجديد الطاقة الكامنة للبطارية ليس من خلال خطوط إمداد الطاقة الرئيسية ، ولكن بسبب الطاقة الشمسية المجانية في الوضع المستمر.

أين تصنع بطارية تسلا؟

وفقًا للشركة المصنعة ، يتم تصنيع بطاريات الليثيوم أيون بواسطة Gigafactory الخاصة بها. علاوة على ذلك ، يتم تنفيذ عملية التجميع نفسها بالاشتراك مع باناسونيك. بالمناسبة ، يتم توفير ملحقات قطاعات البطارية أيضًا بواسطة شركة يابانية. في مرافق Gigafactory ، على وجه الخصوص ، أحدث سلسلةوحدات تزويد الطاقة مصممة للجيل الثالث من طراز السيارات الكهربائية. وفقًا لبعض الحسابات ، يجب أن يكون الحجم الإجمالي للبطاريات المنتجة في دورة الإنتاج القصوى 35 جيجاوات ساعة في السنة. للمقارنة ، يشغل هذا الحجم نصف سعات البطاريات المنتجة في العالم. سيخدم 6500 موظف في المؤسسة مثل هذه الإمكانات العالية ، على الرغم من أنه من المخطط في المستقبل خلق حوالي 20 ألف وظيفة أخرى.

في الوقت نفسه ، تجدر الإشارة إلى أن طراز بطارية Tesla S يتمتع بدرجة عالية من الحماية ضد القرصنة ، مما يقلل عمليًا من مخاطر ظهور نظائرها المزيفة في السوق. بالإضافة إلى ذلك ، تتضمن عملية التصنيع نفسها مشاركة وحدات آلية عالية الدقة. من الواضح أن الشركات من نفس مستوى Tesla هي فقط القادرة على تكرار التكنولوجيا اليوم. ومع ذلك ، فإن الشركات المهتمة لا تحتاج إلى هذا ، لأنها منخرطة فيه التطورات الخاصةفي هذا الاتجاه.

تكلفة البطارية

تتغير أسعار بطاريات Tesla أيضًا بانتظام ، وهو ما يرتبط بتقنيات الإنتاج الأرخص وإصدار مكونات جديدة بسعر أعلى الخصائص التشغيلية. قبل بضع سنوات ، كان من الممكن شراء بطارية لسيارة كهربائية طراز S مقابل 45000 دولار. في الوقت الحالي ، تبلغ تكلفة العناصر 3000 دولار - 5000 دولار. تنطبق علامات الأسعار المماثلة على أجهزة PowerWall للاستخدام المنزلي. لكن أغلى بطارية Tesla التجارية ، يبلغ سعرها 25 ألف دولار. لكن هذا ينطبق فقط على إصدار الجيل الأول.

نظائرها من المنافسين

كما لوحظ بالفعل ، فإن تسلا ليست احتكارًا في هذا القطاع. هناك العديد من العروض المماثلة في السوق ، والتي قد تكون أقل شهرة ، ولكنها تنافسية للغاية من حيث الخصائص. وبالتالي ، يتم تقديم بديل لنظام PowerWall من قبل شركة LG الكورية ، التي طورت عناصر Chem RESU. وحدة 6.5 كيلو واط في الساعة تقدر قيمتها بـ 4000 دولار. تقدم Sunverge بطاريات ذات نطاق يتراوح من 6 إلى 23 كيلووات في الساعة. يتميز هذا المنتج بالقدرة على مراقبة الشحن والتوصيل بألواح الطاقة الشمسية. تتراوح تكلفتها في المتوسط من 10000 دولار إلى 20000 دولار. تقدم شركة ElectrIQ أجهزة تخزين الطاقة المنزلية بقدرة سعوية تبلغ 10 كيلو واط في الساعة. تبلغ تكلفة الوحدة 13000 دولار ، لكن هذا السعر يشمل أيضًا العاكس.

إتقان الاتجاه الابتكاري وغيره مصنعي السيارات، والتي تعتبر أكثر إحكامًا في السوق بالنسبة لبطارية Tesla في تعديلات مختلفة. من بين المنافسين في هذا الرابط ، نلاحظ بشكل خاص نيسان ومرسيدس. في الحالة الأولى ، يتم تقديم خط من بطاريات التخزين XStorage بسعة 4.2 كيلووات في الساعة. تشمل ميزات هذه العناصر درجة عالية من السلامة البيئية ، والتي تتناسب مع متطلبات أحدث المعايير الأوروبية لإنتاج السيارات. بدورها ، تنتج مرسيدس عناصر صغيرة تبلغ 2.5 كيلو واط في الساعة ، ولكن يمكن دمجها في وحدات أكثر كفاءة تصل قوتها إلى 20 كيلو واط في الساعة.

أخيرا

تُعد شركة Tesla المصنعة إلى حد بعيد المطور الأكثر شهرة لأنظمة إمداد الطاقة المبتكرة والمركبات البيئية. لكن فتح آفاق جديدة في عالم التكنولوجيا ، وهذه الشركة تواجه عقبات خطيرة. على وجه الخصوص ، يتم انتقاد السيارات الكهربائية Tesla Model S المزودة ببطاريات ليثيوم أيون بشكل منتظم من قبل الخبراء بسبب السلامة العالية غير الكافية من حيث الحماية ضد حرائق البطارية. على الرغم من أن في أحدث الإصداراتقام المهندسون بإدخال تحسينات كبيرة في هذا الصدد.

لا تزال مشكلة عدم إمكانية الوصول إلى البطاريات للمستهلك الشامل قائمة. وإذا تغير هذا الموقف مع أجهزة التخزين المنزلية بسبب العناصر الأرخص ثمناً ، فإن فكرة إقران الكتل مع الألواح الشمسية لا يمكن أن تكون ناجحة في السوق حتى الآن بسبب التكلفة العالية. تعد احتمالات تخزين الطاقة المجانية هي الأكثر واعدة وفائدة للمستخدمين ، ولكن الحصول على مثل هذه الأنظمة يتجاوز قوة معظم المستهلكين المهتمين. الأمر نفسه ينطبق على المجالات الأخرى التي يتوقع فيها استخدام مصادر الطاقة البديلة. يعطي مبدأ عملهم الكثير من المزايا ، لكن لا يتم تحقيقها إلا من خلال معدات عالية التقنية متطورة.

في نهاية أبريل ، قدمت تسلا بطاريات للمنزل. ما هو: ثورة أخرى من شركة أمريكية أم رابط منطقي في طريق بناء منزل ذكي ومستقل؟ دعونا نفهمها معًا.

يمكن وصف Elon Musk بحق بأنه ثوري في عالم التكنولوجيا. حتى قبل 10 سنوات ، كان عدد قليل من الناس يعتقدون أن السيارات الكهربائية ستصل إلى السوق الشامل ، واليوم فإن Tesla Model S هي سيارة سيدان يرغب كل عشاق السيارات في امتلاكها. تم العثور على بديل لمحرك البنزين منذ فترة طويلة ، ولكن لم يجرؤ أحد على "كسر الصناعة بأكملها" لفترة طويلة.

تعتبر قضية إنتاج واستهلاك الكهرباء في القرن الحادي والعشرين حادة بشكل خاص. اليوم ، يعتمد وجود الجنس البشري حرفيًا عليه. التصنيف التقليدي لإنتاج الطاقة له فرعين عالميين:

التعدين باستخدام المصادر التجارية: الفحم ، والصخر الزيتي ، والنفط ، والغاز (في الواقع ، هم أساس الطاقة الحديثة ، ويغطي 90٪ من إجمالي الطلبات من الشركات والسكان) ، ومحطات الطاقة النووية ، والطاقة المائية ، والطاقة الحرارية الأرضية ، والطاقة الشمسية ، ومحطات الأمواج والمد والجزر.
التعدين من مصادر غير تجارية: النفايات الزراعية والصناعية ، تقوية العضلات ، الحطب.

على الرغم من أزمة موارد الوقود التي تصدرت عناوين الصحف في أوائل السبعينيات ، بعد ما يقرب من 50 عامًا ، لم يتغير الكثير في مبادئ إنتاج الكهرباء. يتزايد عدد السكان ، وتتزايد الحاجة المحتملة للكهرباء ، ونتيجة لذلك ، يصبح الكوكب أكثر تلوثًا. ويمكن للمرء أن يجادل حول ما سيحدث أولاً - أزمة طاقة أو كارثة بيئية ، لكن أفضل طريقة للخروج من هذا الوضع هي مراجعة جذرية لصناعة الطاقة بأكملها ومبادئ تزويد السكان بالكهرباء.

تسلا للطاقة والبنية التحتية

في 30 أبريل ، سيقدم Elon Musk حلاً يجب أن يكون له تأثير إيجابي ليس فقط على بيئةولكن أيضًا على محافظ المستهلك. تسلا بوويروليهتم بالبيئة ، ويقلل بشكل كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ويتيح لك نسيان فواتير الطاقة الباهظة. سنتعامل مع النقطة الأخيرة بعد قليل ، لكن الآن دعونا نلقي نظرة على العالم الذي تقدمه لنا تسلا.

فكرة تخزين الطاقة وتوفير المنازل بشكل مستقل ليست جديدة. قام العديد من مالكي البيوت الريفية بتغطية أسطح منازلهم بألواح شمسية تزودهم بالطاقة بطاريات الرصاص الحمضية. وهنا الميزة الأولى لـ Tesla Powerwall.

عدد دورات الشحن والتفريغ العاملة بطارية الرصاص الحمضيةبالكاد يصل إلى 800 ، بينما يفتخر أيون الليثيوم بـ 1000-1200 دورة. من حيث نسبة الوزن إلى السعة ، فإن بطارية الليثيوم أيون تفوق ما يقرب من 5 مرات بطارية الرصاص الحمضية. هذا ما سمح لـ Tesla بإنشاء تصميم جذاب لخط إنتاجها الجديد.

عامل التصميم والشكل. نعم ، رأي الشخص في أي منتج يتكون من وجهة نظره مظهر خارجي. حواف مستديرة ، الحد الأدنى لسماكة الجسم (وفقًا لمعايير المنتجات المنافسة) ، وجود مجموعة متنوعة من الألوان. حتى بدون الخوض في مبادئ Tesla Powerwall ، تبدأ في التفكير في الكيفية التي ستكمل بها المرآب الخاص بك. يتم تثبيت Tesla Powerwall على الحائط ولا يشغل مساحة كبيرة.

النظام البيئي الشامل. يتم توفير بطاريات Tesla Powerwall المعروضة في نسختين بسعة 7 و 10 كيلووات في الساعة بسعر $3000 و $3500 على التوالى. إذا شعر المستهلك بنقص واضح في السعة ، فيمكنه دائمًا استكمال ترسانة البطاريات عن طريق شراء واحدة أخرى ، وبالتالي زيادة السعة الإجمالية حتى 90 كيلو وات في الساعة (يمكن توصيل ما يصل إلى 9 بطاريات). الاتصال لا يتطلب دراسة شاملة لمبادئ بناء الشبكات الكهربائية: كابل واحد يحل جميع المشاكل.

حل للمؤسسات والشركات. إلى جانب Powerwall ، تم أيضًا تقديم منتج يمكنه حل مشكلة إمداد المصانع والمصانع والصناعة بأكملها - البطاريات حزمة الطاقة تسلا. تكمن خصوصيتها في القدرة على زيادة السعة المحتملة بشكل لا نهائي حتى عدة جيجاوات في الساعة.

خطط كهربة بديلة كاملة.إيلون ماسك شخص معتاد على التفكير عالميًا. هذا هو السبب في أن عرض بطاريات Tesla ليس له غرض وحيد هو بيع المنتج إلى دائرة محدودة من المستخدمين المهتمين. نحن نتحدث عن كهربة واسعة النطاق وشاملة لكوكب الأرض بأكمله بمساعدة البطاريات. لتزويد الكوكب بأكمله بما يكفي من طاقة تسلا 900 مليونبطاريات powerpack.

الاهتمام بالبيئة ، الرفض التام لإنتاج الكهرباء ، التي يكون مصدرها موارد طبيعية قابلة للنضوب مما يؤدي إلى انبعاثات مواد مؤذيةفي الغلاف الجوي والاستقلالية الكاملة لأي ، حتى أبعد ركن من الكوكب - كل هذه هي حقائق اليوم. ولكن حتى اللحظة التي يأتي فيها (إن وجد) انتقال عالمي إلى الكهرباء المستمدة من الشمس والرياح والمد والجزر والمتراكمة في البطاريات ، المشتري المحتملأنا مهتم بالسؤال: هل من المربح شراء Tesla Powerwall اليوم؟

أرقام جافة

لذلك ، دعونا نحسب الجدوى الاقتصادية لشراء منتج مبتكر من تسلا. هل تستحق اللعبة كل هذا العناء وكيف سيتصرف المردود في ظروف روسيا والولايات المتحدة.

شروط الدفع:

لنأخذ استهلاك الكهرباء اليومي لمالك Tesla Powerwall على قدم المساواة 10 كيلو واط، بمعنى آخر. بكامل طاقتهابطارية تدوم ليوم واحد من الاستهلاك ؛
تكلفة Tesla Powerwall - $3 500 ، وهو بسعر الصرف الساري وقت نشر هذه الحسابات 175000 روبل(مع مراعاة التقريب وبنسبة 50.01 روبل لكل 1 دولار) ؛
نضيف إلى تكلفة Tesla Powerwall الحاجة إلى شراء عاكس ، تبلغ تكلفته حوالي 1500 - 75000 روبل ؛
ضع في الاعتبار الخسائر عند توصيل Tesla Powerwall في السلسلة البطارية - محول التيار - العاكس. عام ستكون كفاءة النظام 87٪. أولئك. في البداية ، لا يتوفر 10 كيلو واط في الساعة ، ولكن يتوفر فقط 8.7 للمستهلك.
مع نظام الفوترة من منطقتين (التعريفات "النهارية / الليلية") ، سوف نأخذ استهلاك الطاقة اليومي عند مستوى 5 كيلو واط في الساعة (57.5٪ من الحد الأقصى لمورد Tesla Powerwall) ، واستهلاك الطاقة المسائي عند مستوى 3.7 كيلو واط في الساعة (42.5٪) ).

الوضع في الولايات المتحدة:

صالح في الولايات المتحدة الأمريكية تعريفة منطقتينلفواتير الكهرباء:

من الساعة 14:00 إلى الساعة 19:00

من الساعة 19:00 إلى الساعة 14:00

مع استهلاك 5 كيلو واط ساعة في النهار و 3.7 كيلو واط ساعة في "الليل" ، فإن التكاليف اليومية باستخدام شبكة كهرباء قياسية ستكون:

5 كيلوواط * ساعة * 10.16 روبل + 3.7 كيلو واط * ساعة * 2.31 روبل = 50.82 روبل + 8.54 روبل = 59.36 روبل / يوم.
59.34 روبل * 365 يوم = 21659 روبل في السنة.

تفقد بطارية الليثيوم أيون القياسية حوالي 6٪ (0.6 كيلو واط) من سعتها الأصلية (أي 10 كيلو واط) سنويًا. ستنخفض سعتها كل عام ، وبعد 3-4 سنوات لن يكون جدار Tesla Powerwall واحدًا كافيًا. هنا حسابات تقريبيةكيف تتصرف البطارية بمرور الوقت.

سنوات العمل:أقصى عمر للبطارية هو 15 عامًا.
السعة القصوى:ينخفض بنسبة 6٪ (0.6 كيلو وات) من السعة الأصلية كل عام.
تكلفة الكهرباء:محسوبة من نسبة أسعار النهار / الليل بالأسعار المذكورة أعلاه.
إنقاذ:مقدار ما توفره Tesla Powerwall سنويًا.
الإنفاق الإضافي طاقة:اتفقنا على أننا نستهلك 8.7 كيلوواط في اليوم. يتم تعويض الكهرباء المفقودة (الناتجة عن تدهور البطارية) بواسطة شبكة الكهرباء العامة.

أكثر من 15 عامًا من الاستخدام ، حتى دون مراعاة هدر الطاقة الإضافية ، Tesla Powerwall لا تؤتي ثمارها. بالنظر إلى أن تكلفة كيلوواط ساعة من الكهرباء في روسيا أقل بنحو 60٪ ، فلا يستحق الحديث عن مدى ملاءمة هذا الاستحواذ. دعني أذكرك أن شراء مجموعة Tesla Powerwall كلف 250000 روبل وهذا لا يشمل الألواح الشمسية.

خواطر

يعتبر حل تسلا المستدام ذاتيًا هو الطريقة الصحيحة للتطلع إلى مستقبل خالٍ من الانبعاثات والاستخدام بلا رحمة للموارد الطبيعية. للأسف ، بالنسبة للمستهلك النهائي ، لن تكون التكلفة المعلنة على Tesla Powerwall عملية استحواذ مربحة اقتصاديًا. لشراء بطارية ، ستحتاج إلى إضافة "سعر البخور والشموع" على شكل ألواح شمسية ومحول وعاكس ، ويكون تحلل بطاريات الليثيوم أيون بكل بساطة لن تغطي التكاليف الأولية. ولكن إذا كنت مستعدًا للاستثمار في المستقبل ، فأنت على استعداد لاتخاذ خطوة نحو "الكوكب الأخضر" وسعر المشكلة ليس حاسمًا - لقد حان وقت Tesla Powerwall بالفعل.

ولا تنس أن التخلص من أي بطارية يكلف مالًا أيضًا. احيانا كثيرا.