Bateria "Tesla": urządzenie, cechy, zastosowanie

Firma "Tesla" znana jest przede wszystkim jako przełom w dziedzinie samochodów elektrycznych. Koncepcja transportu przyjaznego dla środowiska była od dawna opanowana przez największych gigantów samochodowych, ale amerykańskim inżynierom udało się przybliżyć koncepcję rzeczywistych interesów konsumenta. W dużym stopniu ułatwiały to systemy zasilania, które miały całkowicie zastąpić tradycyjny silnik spalinowy. Linia baterii elektrycznych Tesla Model S stanowiła nowy etap w rozwoju tego segmentu.

Wykorzystanie baterii

Głównymi przyczynami rozwoju całkowicie nowych akumulatorów były zadania polegające na zwiększeniu wydajności samochodów elektrycznych. Dlatego podstawowa linia koncentruje się na zapewnieniu transportu za pomocą innowacyjnego systemu zaopatrzenia w energię. W szczególności dla Modele Tesla Model S. stosowane są flagowe wersje litowo-jonowe. Ich cechą jest eliminacja tak zwanej hybrydowej zasady działania baterii, w której dozwolone jest alternatywne zasilanie maszyny z akumulatora i silnika spalinowego. Firma dąży do tego, aby zasilanie samochodów elektrycznych było całkowicie niezależne od tradycyjnego paliwa.

Jednak deweloperzy nie ograniczają się do systemu zasilania pojazdu. Do chwili obecnej powstało kilka serii z akumulatorami przeznaczonymi do stacjonarnego użytku domowego i komercyjnego. A jeśli bateria Tesli dla samochodu koncentruje się na obsłudze funkcjonujących układów jezdnych i elektroniki pokładowej, wówczas modele akumulatorów energii można uznać za uniwersalne i autonomiczne źródła zasilania. Pojemność tych elementów jest wystarczająca do serwisowania, na przykład urządzeń domowych. Rozwija się również koncepcja akumulacji energii słonecznej, ale jak dotąd nie ma mowy o szerokim rozpowszechnieniu takich systemów.

Urządzenie bateryjne

Baterie mają specjalną strukturę i konfigurację lokalizacji aktywnych elementów. Przede wszystkim zasilacze są wyróżniane w oparciu o podstawę litowo-jonową. Takie elementy są od dawna używane jako źródło zasilania urządzenia mobilne i elektronarzędzia, ale po raz pierwszy twórcy baterii Tesli odkryli zadanie dostarczania im transportu. W przypadku samochodu stosuje się blok składający się z 74 elementów, które przypominają zewnętrzne baterie palców. Cały blok podzielony jest na kilka segmentów (od 6 do 16 w zależności od wersji). Grafit działa jak elektroda dodatnia, a cała grupa wypełniaczy chemicznych, w tym tlenek glinu, kobalt i nikiel, daje ładunek ujemny.

W odniesieniu do integracji z konstrukcją samochodu, akumulator jest przymocowany do dna. Nawiasem mówiąc, właśnie to umieszczenie zapewnia pojazdom elektrycznym zredukowany środek ciężkości, a co za tym idzie, optymalną sterowność. Bezpośrednie mocowanie odbywa się za pomocą kompletnych wsporników.

Ponieważ obecnie istnieją tylko analogi podobnych rozwiązań, przede wszystkim może dojść do porównania akumulatora Tesli z tradycyjnymi akumulatorami. I w tym sensie powstaje logiczne pytanie o bezpieczeństwo, co najmniej tej metody umieszczania. Zadanie zapewnienia ochrony jest rozwiązane przez wysoce wytrzymały futerał, w którym jest zamknięta bateria Tesli. Urządzenie każdej jednostki zapewnia również obecność otaczających metalowych płytek. Co więcej, nie jest oddzielona sama wewnętrzna komora, ale każdy segment oddzielnie. Do tego należy dodać obecność plastikowej wyściółki, która została specjalnie zaprojektowana, aby wyeliminować przenikanie wody pod obudową.

Specyfikacje techniczne

Najmocniejsza wersja baterii do elektrycznego samochodu "Tesla" obejmuje około 7104 mini-baterii, ma 210 cm długości, 15 cm grubości i 150 cm szerokości. Napięcie w jednostce wynosi 3,6 V. Dla porównania, ilość energii wytworzonej przez jedną sekcję baterii odpowiada potencjałowi wyprodukowanemu przez baterie setek komputerów przenośnych. Ale waga baterii "Tesla" jest imponująca - około 540 kg.

Co daje te cechy samochodów elektrycznych? Według obliczeń specjalistów, akumulator o mocy 85 kWh (średnio w składzie producenta) pozwala na przejechanie około 400 km na jednym ładowaniu. Ponownie, dla porównania, nie tak dawno temu, najwięksi producenci samochodów w "zielonym" segmencie walczyli o wskaźniki 250-300 km, które można pokonać bez doładowania. Imponująca i szybka dynamika - 100 km / h są rekrutowane w zaledwie 4,4 sekundy.

Oczywiście przy takich właściwościach powstaje pytanie o trwałość baterii, ponieważ wysoka wydajność oznacza odpowiednią szybkość zużycia aktywnych elementów. Natychmiast należy zauważyć, że producent udziela 8-letniej gwarancji na baterie. Prawdopodobnie rzeczywisty czas pracy baterii "Tesla" będzie taki sam, ale do tej pory nawet pierwsi właściciele pojazdów elektrycznych nie mogą potwierdzić ani zaprzeczyć tej liczbie.

Z drugiej strony istnieją badania wykazujące umiarkowaną utratę mocy baterii. Średnio jednostka traci 5% mocy wyjściowej 80 tys. Km. Istnieje jeszcze jeden wskaźnik wskazujący, że liczba wniosków od użytkowników samochodów elektrycznych "Tesla" ze względu na problemy z akumulatorem maleje wraz z pojawieniem się nowych wersji.

Pojemność baterii

Ocena pojemnościowego wskaźnika baterii nie jest jednoznaczna. Jak rozwinął linijka, charakterystyka ta wzrosła z 60 do 105 kWh, jeśli weźmiemy najbardziej godne uwagi wersje. Odpowiednio, zgodnie z oficjalnymi danymi, obecna maksymalna pojemność baterii Tesli wynosi około 100 kWh. Jednakże, zgodnie z wynikami testów pierwszych właścicieli pojazdów elektrycznych z takim wyposażeniem, okazało się, że na przykład modyfikacja 85 kWh rzeczywiście ma moc 77 kWh.

Istnieją odwrotne przykłady, w których wykryto nadmiar objętości. Tak więc model baterii na 100 kWh w szczegółowym badaniu okazał się być wyposażony w 102,4 kWh. Odkryto również i niespójności w określaniu liczby aktywnych baterii. W szczególności istnieją rozbieżności w oszacowaniach liczby ogniw akumulatora. Eksperci przypisują to faktowi, że bateria Tesli jest ciągle ulepszana, wprowadzając nowe ulepszenia i ulepszenia. Sama firma zauważa, że ​​każdego roku nowe wersje urządzenia podlegają zmianom w architekturze, komponentach elektronicznych i systemach chłodzenia. Jednak w każdym przypadku aktywność inżynierów ma na celu poprawę wydajności produktu.

Modyfikacja PowerWall

Jak już wspomniano, Tesla, równolegle do linii akumulatorów samochodowych, również rozwija segment urządzenia do magazynowania energii przeznaczone na potrzeby domowe. Jednym z najnowszych i najbardziej znaczących wydarzeń w tym segmencie był także blok litowo-jonowy PowerWall. Może być używany jako stałe źródło energii do pokrycia określonych zadań energetycznych oraz jako jednostka zapasowa z autonomiczną funkcją generatora. Ta bateria "Tesla" prezentowana jest w różnych wersjach, które różnią się pojemnością. Najbardziej popularne modele to 7 i 10 kWh.

Jeśli chodzi o wydajność, potencjał mocy wynosi 3,3 kW przy napięciu 350-450 V i prądzie 9 A. Masa jednostki wynosi 100 kg, więc można zapomnieć o mobilności baterii. Chociaż nie należy lekceważyć możliwości korzystania z urządzenia w sezonie w sezonie letnim. Nie należy obawiać się uszkodzenia akumulatora podczas transportu, ponieważ programiści zwracają szczególną uwagę na fizyczną ochronę obudowy. Jedyną rzeczą, która może zdenerwować nowego użytkownika tego produktu "Tesla" - czas ładowanie akumulatora która wynosi około 10-18 godzin w zależności od wersji napędu.

Modyfikacja PowerPack

System ten opiera się na elementach PowerWall, ale jest przeznaczony do obsługi przedsiębiorstw. Oznacza to, że mówimy o komercyjnej wersji magazynu energii, który jest zdolny do skalowania i jest w stanie zapewnić wysoką wydajność docelowego obiektu. Wystarczy powiedzieć, że pojemność baterii wynosi 100 kW, chociaż ta pojemność nie jest maksymalna. Deweloperzy dostarczyli elastyczny system łączenia kilku jednostek o mocy od 500 kW do 10 MW.

Co więcej, pojedyncze akumulatory PowerPack również poprawiają ich wydajność. Nie tak dawno temu pojawiła się druga generacja komercyjnego akumulatora Tesli, osiągi osiągnęły 200 kW, a sprawność 99%. Ta rezerwa magazynowania energii i właściwości technologicznych jest różna.

Inżynierowie, aby zapewnić możliwość zwiększenia głośności zastosowanego nowego falownika. Dzięki tym innowacjom zarówno moc, jak i pojemność urządzenia wzrosły. W niedalekiej przyszłości firma planuje przedstawić koncepcję wprowadzenia ogniw PowerPack do struktury pomocniczych ogniw słonecznych Solar Roof. Daje to możliwość uzupełnienia potencjału energii baterii nie przez główne linie zasilające, ale kosztem darmowej energii słonecznej w trybie ciągłym.

Gdzie jest produkowana bateria Tesli?

Według producenta, akumulatory litowo-jonowe produkuje własną fabrykę Gigafactory. Ponadto sam proces montażu realizowany jest we współpracy z firmą Panasonic. Nawiasem mówiąc, komponenty do segmentów baterii są również dostarczane przez japońską firmę. W obiektach Gigafactory powstaje najnowsza seria jednostek napędowych trzeciej generacji samochodów elektrycznych Model. Według niektórych obliczeń całkowita objętość akumulatorów wyprodukowanych w maksymalnym cyklu produkcyjnym powinna wynosić 35 GWh rocznie. Dla porównania, ta objętość zajmuje połowę całej wyprodukowanej energii w świecie akumulatorów. 6500 pracowników przedsiębiorstwa będzie obsługiwać tak duży potencjał, choć w przyszłości planowane jest stworzenie około 20 tysięcy miejsc pracy.

Należy zauważyć, że model baterii S Tesla ma wysoki stopień ochrony przed włamaniem, co praktycznie minimalizuje ryzyko związane z podrabianymi odpowiednikami na rynku. Ponadto sam proces produkcyjny obejmuje wysoce precyzyjne jednostki robotyczne. Oczywiście, tylko korporacje na tym samym poziomie co Tesla są w stanie dziś powtórzyć technologię. Jednak zainteresowane firmy nie potrzebują go, ponieważ są zaangażowane we własny rozwój w tym kierunku.

Koszt baterii

Ceny baterii Tesli również zmieniają się regularnie, co wiąże się z tańszymi technologiami produkcji i wydaniem wszystkich nowych komponentów o wyższej wydajności. Kilka lat temu można było kupić baterię do samochodu elektrycznego Model S za 45 000 USD. W tej chwili przedmioty kosztują 3 000-5 000 USD. Podobne cenniki dotyczą urządzeń AGD PowerWall. Ale najdroższa jest komercyjna bateria "Tesla", której cena to 25 000 $. Ale dotyczy to tylko wersji pierwszej generacji.

Analogi od konkurentów

Jak już wspomniano, "Tesla" nie jest monopolistą w tym segmencie. Istnieje wiele podobnych ofert na rynku, które mogą być mniej znane, ale są dość konkurencyjne w swojej charakterystyce. Tak więc alternatywą dla systemu PowerWall jest koreańska firma LG, która opracowała elementy Chem RESU. Jednostka o mocy 6,5 kWh jest szacowana na 4000 USD. Magazyn o zasięgu 6-23 kWh oferuje Sunverge. Ten produkt ma możliwość monitorowania ładowania i łączenia się z panelami słonecznymi. Jego koszt waha się średnio od 10 000 do 20 000 USD. ElectrIQ oferuje domowe urządzenia do magazynowania energii o potencjale kapacytancji 10 kWh. Jednostka kosztuje 13 000 USD, ale ta cena obejmuje również falownik.

Inni producenci samochodów również rozwijają innowacyjny kierunek, który jeszcze bardziej naciska baterię Tesli na rynku w różnych wersjach. Wśród konkurentów tego łącza są szczególnie zauważyć Nissan i Mercedes. W pierwszym przypadku proponowana linia akumulatorów XStorage o mocy 4,2 kWh. Cechy szczególne tych elementów to wysoki poziom bezpieczeństwa ekologicznego, który odpowiada wymaganiom najnowszych europejskich norm produkcji samochodów. Z kolei Mercedes produkuje małe elementy o mocy 2,5 kWh, ale można je łączyć w bardziej wydajne jednostki, których moc osiąga 20 kWh.

Podsumowując

Producent Tesla jest niewątpliwie najpopularniejszym twórcą innowacyjnych systemów zaopatrzenia w energię i ekologicznych pojazdów. Ale otwierając nowe horyzonty w świecie technologii, a ta firma napotyka poważne przeszkody. W szczególności, samochody elektryczne Tesla Model S z bateriami litowo-jonowymi są regularnie krytykowane przez ekspertów za niewystarczająco wysokie bezpieczeństwo w zakresie ochrony przed zapłonem akumulatorów. Chociaż najnowsze wersje inżynierów wprowadziły znaczną poprawę w tym zakresie.

Problem braku dostępności baterii dla masowego konsumenta również pozostaje. A jeśli ta sytuacja ulegnie zmianie w przypadku domowych urządzeń pamięci masowej ze względu na tańsze elementy, to pomysł parowania jednostek z panelami słonecznymi nie może jeszcze odnieść sukcesu na rynku ze względu na wysokie koszty. Możliwości gromadzenia darmowej energii są najbardziej obiecujące i korzystne dla użytkowników, ale zakup takich systemów jest poza zasięgiem większości zainteresowanych konsumentów. To samo dotyczy innych obszarów, w których oczekuje się wykorzystania alternatywnych źródeł energii. Zasada ich pracy daje wiele korzyści, ale są one osiągane tylko kosztem wyrafinowanego sprzętu high-tech.