Izguba zmogljivosti baterije med delovanjem je ena od težav električnih vozil, kljub temu, da je ta proces norma za vsako napravo, opremljeno z litij-ionskimi baterijami. Vendar so strokovnjaki organizacije Plug-in America ugotovili, da je električni avtomobil v tem pogledu izjema.
Tako so porabili neodvisne raziskave, ki je pokazal, da je izguba moči iz baterije modela S tudi pri dolgi kilometrini majhna. Zlasti akumulator tega avtomobila v povprečju izgubi 5% svoje zmogljivosti, potem ko avtomobil premaga oznako 50 tisoč milj (80 tisoč km) in pri vožnji več kot 100 tisoč milj (160 tisoč km) - in celo manj kot 8% ... Študija je bila izvedena na podlagi podatkov 500 električnih vozil Tesla Model S, katerih skupna kilometrina je bila več kot 12 milijonov milj (20 milijonov km).
Poleg tega je Plug-in America izvedel še eno študijo, ki je pokazala, da se je v štirih letih (odkar je Tesla model S vstopil na trg) število klicev na Tesline bencinske servise zaradi težav z baterijo, elektromotorjem ali polnilnikom občutno zmanjšalo. naprava.
Na zmogljivost baterije lahko vpliva več dejavnikov, na primer, kako pogosto je baterija popolnoma napolnjena, čas nenapolnjenosti in število hitrih polnjenj. Podatki Plugin America tudi kažejo, da so se stopnje zamenjave za glavne komponente znatno izboljšale:
Takšni podatki so spodbudni, a kljub temu Tesla še naprej dela na izboljšanju svoje baterije in tehnologije celic. Podjetje je začelo znanstveno sodelovanje z raziskovalno skupino Jeff Dahn na univerzi Dalhousie. Ta oddelek je specializiran za podaljšanje življenjske dobe litij-ionskih baterijskih celic, njegov cilj pa je maksimirati življenjsko dobo baterije z majhno izgubo energije.
Upoštevajte, da ima baterija Tesla Model S, kot tudi sam avto, garancijo 8 let od leta 2014 in brez omejitev prevoženih kilometrov. Nato je vodja Tesle Elon Musk sprejetje takšne odločitve pojasnil takole: "Če resnično verjamemo, da so elektromotorji veliko bolj zanesljivi kot motorji z notranjim zgorevanjem, z manj gibljivimi deli ... potem bi morala naša garancijska politika to odražati."
Spomladi 2015 je Tesla javnosti pokazala novo baterijo za dom. V svojem bistvu predstavlja novo stopnjo v razvoju korporacije. Ta baterija je naslednji korak k ustvarjanju pametnega doma, ki ne bo odvisen od zunanjih komunikacij.
Zgodovina ustvarjanja
Proizvodnja in poraba električne energije v 21. stoletju je eden najpomembnejših problemov. Obeti vsega človeštva so v veliki meri odvisni od tega. Tradicionalno se električna energija proizvaja na dva načina:
- komercialni (predelava premoga, nafte, plina, jedrska energija, uporaba vode in sončne energije);
- nekomercialne (predelava industrijskih odpadkov, drv, uporaba mišične moči).
Poleg tega komercialni viri predstavljajo več kot 90 % vse proizvodnje električne energije. Ta trend je opazen že več kot ducat let, kljub veliki krizi virov goriva in onesnaženosti ozračja. Če situacije ne začnete popravljati, lahko pride do energetske krize ali svetovne okoljske katastrofe. Zato se je Tesla odločila, da z razvojem inovativne baterije prispeva k izboljšanju sistemov za proizvodnjo in uporabo električne energije.
Projekt izdelave te edinstvene Tesle baterije je vodil sam Elon Musk, ki ga lahko štejemo za revolucionarja na področju informacijske tehnologije. Dejansko še pred 10 leti skoraj nihče ni verjel v uspeh električnih vozil. Vendar pa je bilo s prizadevanji Elona Muska mogoče ustvariti priljubljeno visokokakovostno električno Teslo Model S, ki bi jo želel kupiti vsak voznik. Izkazalo se je, da je bila kljub monopolu motorjev z notranjim zgorevanjem že zdavnaj najdena alternativa tekočemu gorivu. Le nihče si ni upal spremeniti ustaljenih tradicij. Po uspehu električnih vozil se je Tesla odločila razviti gospodinjsko baterijo.
Odločitev je 30. aprila predstavil sam Elon Musk. Takšen revolucionaren razvoj ne bi smel pozitivno vplivati le na okolje, ampak tudi na gospodarstvo kot celoto. Nova baterija se imenuje Tesla Powerwall. Omogočil vam bo zmanjšanje ogljičnega odtisa in znatno znižanje stroškov energije. Se pravi, je podjetje Tesla začelo nadaljevati idejo o avtonomnem zagotavljanju hiš, kar ni več nekaj edinstvenega. Številni lastniki podeželskih hiš že danes pokrivajo strehe svojih domov s sončnimi paneli, ki jih poganjajo svinčeve baterije. Teslina nova baterija bi morala biti veliko bolj učinkovita in stroškovno učinkovita.
Lastnosti baterije Powerwall
Baterija Powerwall lahko črpa energijo iz sončnih kolektorjev in drugih virov energije. Sistem ima lahko zmogljivost 7 in 10 kW. V skladu s tem je prva možnost primerna za vsakodnevno uporabo, druga pa za ustvarjanje energetskih rezerv. Strokovnjaki ocenjujejo, da povprečna ameriška družina, ki živi v samostojni hiši s tremi spalnicami, ki bo delovala na Teslino baterijo, porabi približno 3200 kWh. Zato lahko popolnoma napolnjena baterija oskrbuje takšno hišo približno 4-5 ur.
Predvideva se, da bo namestitev Teslinih baterij potekala v sodelovanju s podjetjem Solar City. To podjetje se ukvarja z izdelavo in montažo sončnih kolektorjev, njegov največji delničar pa je tudi briljantni Elon Musk. V prihodnje je predvideno vključitev drugih partnerjev, ki bodo sodelovali pri razvoju projekta. Po mnenju finančnih strokovnjakov bi lahko prodaja novih baterij Tesli prinesla skoraj 4,5 milijarde dolarjev.To je posledica dejstva, da bo mnoga velika podjetja lahko nove baterije uporabljala za svoje namene. Prav zanje bo razvit sistem Powerpack, ki bo vključeval cel sklop baterijskih sklopov z zmogljivostjo 100 kW na uro. Za industrijske namene se te baterije lahko združijo v skupni sistem z zmogljivostjo 10 MW na uro ali več. Tesla je že objavila, da so opremo že začeli testirati v ameriških podjetjih Walmart in Cargill.
Prednosti baterije Tesla Powerwall
Uporaba litij-ionskih baterijskih celic
Uporaba litij-ionskih baterij je pomembna inovacija, ki je bila vzeta za osnovo za ustvarjanje baterije Powerwall, ki bistveno presega tradicionalne izdelke s svinčevo kislino. Tako ima svinčena baterija največ 800 ciklov praznjenja in polnjenja. Hkrati ima litij-ionska baterija 1000-1200 ciklov polnjenja in praznjenja. Poleg tega je litij-ionska baterija kar nekajkrat boljša od svinčeve baterije glede na težo in kapaciteto.
Lep dizajn
Zahvaljujoč svoji majhnosti je Teslina baterija dobila lep in eleganten dizajn. Razvijalci Tesla Powerwall so se odločili, da mora ta izdelek ustvariti prijeten prvi vtis, ki bi na koncu lahko postal odločilen. Ta izdelek ima zaobljene robove in je relativno tanjši od konkurence. Poleg tega ustvarjalci ponujajo široko paleto barv za te polnilne baterije. Zato bo Tesla Powerwall tudi brez upoštevanja tehničnih lastnosti zagotovo pritegnil vašo pozornost. To napravo je mogoče namestiti neposredno na steno, kjer bo zavzela najmanj prostora.
Celostna ekostruktura
Nova baterija Powerwall je predstavljena v dveh modifikacijah, od katerih ima vsaka zmogljivost 7 in 10 kW na uro. Njihov strošek je 3 tisoč oziroma 3,5 tisoč dolarjev. Načeloma, če potrošnik iz nekega razloga nima dovolj zmogljivosti, lahko v sistem doda še več baterij, s čimer poveča skupno zmogljivost na 90 kW na uro. To pomeni, da lahko povežete največ 9 baterij. Za priključitev teh baterij vam ni treba temeljito preučiti načel gradnje električnih omrežij. Tukaj lahko rešite vse težave z enim kablom.
Učinkovita rešitev za podjetja in industrijo
Vzporedno s Powerwallom je bil predstavljen še en sistem, ki je namenjen oskrbi industrijskih objektov z električno energijo. Ta novi izdelek se imenuje Tesla Powerpack. Posebnost te baterije je v možnosti neskončnega povečanja potencialne zmogljivosti, ki doseže nekaj gigavatov na uro. Ta baterija je nastala pod vodstvom Elona Muska, ki je vajen razmišljati na veliko. Zato je bila ta baterija predstavljena ne toliko za posamezne uporabnike kot za celoten sistem elektrifikacije kot celote. Za oskrbo celotnega planeta z energijo bo Tesla ustvaril več kot 900 milijonov Powerpackov.
Ta sistem bo skrbel za okolje, ki bo popolnoma odpravilo industrijsko proizvodnjo električne energije z uporabo fosilnih virov. Vse to bo zmanjšalo izpust zunanjih snovi v okolje. Poleg tega vam bo Tesla Powerpack baterija omogočila popolno avtonomijo za kateri koli industrijski objekt.
Izračun vračila v Rusiji
Pred nakupom baterije Tesla morate razumeti, ali vam bo koristila. Če vzamemo količino porabljene energije na dan za 10 kW na uro, bo to enako porabi polne kapacitete baterije na dan. Cena baterije Tesla Powerwall je 3,5 tisoč, kar po trenutnem menjalnem tečaju znaša približno 175 tisoč rubljev. Poleg tega ne pozabite na potrebo po nakupu pretvornika, ki po sodobnih standardih stane 1,5 tisoč dolarjev. Prav tako ne pozabite na izgube, ki se lahko pojavijo v električnem tokokrogu, ki ga sestavljajo baterija, tokovni pretvornik in pretvornik. Hkrati je skupni izkoristek Tesla baterije približno 87%. Uporabnik torej ne prejme vseh 10 kW na uro, ampak le 8,7 kW na uro.
Ob upoštevanju dvoconske tarife je dnevna poraba energije 5 kW na uro, kar je 57 % največjega vira opreme Tesla Powerwall. Vso preostalo energijo porabimo za večerno porabo. S takšnim izračunom bodo na dan uporabe električnega omrežja stroški za leto približno 22 tisoč rubljev na leto v ZDA in več kot tretjino manj v Rusiji. Poleg tega morate upoštevati, da običajna litij-ionska baterija tradicionalno izgubi približno 6 % svoje prvotne zmogljivosti v enem letu. Zato se bo sčasoma zmogljivost baterije postopoma zmanjševala in po nekaj letih ne boste mogli kos eni bateriji Tesla Powerwall.
Izkazalo se je, da se ob upoštevanju vseh stroškov baterija Tesla Powerwall pri nas ne izplača niti v 15 letih. Skupni stroški opreme, tudi brez sončnih kolektorjev, znašajo približno 250 tisoč rubljev.
Razmišljanja o temi
Po mnenju mnogih strokovnjakov je nov razvoj podjetja zanimiva možnost za doseganje energetske neodvisnosti. Ta naprava vam bo omogočila, da se veselite prihodnosti brez škodljivih emisij in nenehnega izčrpavanja naravnih virov. Vendar so danes stroški te opreme previsoki, da bi bili pri nas donosni. Poleg tega, če stroškom dodate še ceno pretvornika, inverterja in sončnih kolektorjev, se bo situacija izkazala za še manj rožnato. Hkrati pa so mnogi pripravljeni vlagati v svojo prihodnost že zdaj, da bi na ta način ustvarili zeleni planet. V ta namen je najbolj primeren Tesla Powerwall. Poleg tega lahko računate na nadaljnje znižanje stroškov Teslinih baterij v prihodnosti.
Seveda ideja Elona Muska ni povsem inovativna, saj je danes na svetu veliko možnosti za domače baterije. Vendar pa so po Muskovem mnenju vse te baterije predrage, neprijetne in premalo zanesljive. Zato je glavni cilj Tesle popularizacija teh baterij in znižanje njihove cene.
Po mnenju strokovnjakov bi morale nove baterije Powerwall pritegniti tiste družine in podjetja, ki imajo na svojih strehah že nameščene sončne kolektorje. Sam Musk meni, da je samo v Kaliforniji vsaj 300 zasebnih hiš, ki so opremljene s solarnimi sistemi. Zato jih je mogoče varno opremiti s Tesla baterijami. Tudi takšne baterije bodo odlična možnost za zgradbe, ki potrebujejo stalno neprekinjeno napajanje. To velja za bolnišnice, vojaške organizacije itd. Zahvaljujoč kopičenju sončne energije so sončni paneli lahko učinkovitejši in bolj povprašeni. Na primer, če je prej veliko opuščenih sončnih kolektorjev, saj so delovali le na močni sončni svetlobi, se lahko zdaj situacija spremeni. Z uporabo polnilnih baterij lahko energijo shranjujemo podnevi in porabimo zvečer, kar je bolj učinkovito.
slabosti
Ključna pomanjkljivost Tesla baterije je njena visoka cena. Poleg tega bo treba za namestitev baterije dodatno plačati nekaj tisoč dolarjev. Strinjam se, da si vsaka družina ne more privoščiti takšnega razkošja. Zato je po besedah Elona Muska treba ljudem pokazati, da lahko s pomočjo te naprave znatno prihranite denar. Za to naj bi začetne stroške naprave znižali za približno 30%. To bo mogoče, ko bo končana gradnja Tesline nove tovarne v Nevadi. Na splošno so strokovnjaki optimistični, saj po njihovem mnenju v zadnjih desetletjih cena električne energije na splošno pada in ni predpogojev za dvig te cene v bližnji prihodnosti. Zato bo Teslin razvoj v obliki edinstvene domače baterije kmalu postal resnično priljubljen in povpraševan.
Delno smo obravnavali konfiguracijo baterije Tesla model s z zmogljivostjo 85 kW * h. Naj spomnimo, glavni element baterije je litij-ionska baterijska celica podjetja. Panasonic, 3400 mAh, 3,7 V.
Panasonicova celica 18650
Slika prikazuje tipično celico. V resnici so Tesline celice nekoliko spremenjene.
Podatki o celici vzporedno priključite se skupine po 74... Pri vzporedni povezavi je napetost skupine enaka napetosti vsakega od elementov (4,2 V), zmogljivost skupine pa je enaka vsoti kapacitet elementov (250 Ah).
Nadalje šest skupin povezati zaporedno v modul... V tem primeru se napetost modula sešteje iz napetosti skupin in je enaka približno 25 V (4,2 V * 6 skupin). Kapaciteta ostaja 250 Ah. končno, moduli so povezani zaporedno v baterijo... Baterija vsebuje skupaj 16 modulov (skupaj 96 skupin). V tem primeru se napetost vseh modulov sešteje in znaša 400 V (16 modulov * 25 V).
Obremenitev te baterije je asinhroni električni pogon z največjo močjo 310 kW. Ker P = U * I, v nazivnem načinu pri napetosti 400 V teče tok v vezju I = P / U = 310.000 / 400 = 775 A. Na prvi pogled se morda zdi, da je to nor tok za taka "baterija". Vendar ne pozabite, da je pri vzporedni povezavi po prvem Kirchhoffovem zakonu I = I1 + I2 +… In, kjer je n število vzporednih vej. V našem primeru je n = 74. Ker menimo, da so notranji upori celic znotraj skupine pogojno enaki, bodo tokovi v njih enaki. V skladu s tem tok teče neposredno skozi celico In = I / n = 775/74 = 10,5 A.
Je veliko ali malo? Dobro ali slabo? Da bi odgovorili na ta vprašanja, se obrnimo na značilnosti praznjenja litij-ionske baterije. Ameriški obrtniki so razstavili baterijo in izvedli vrsto testov. Zlasti slika prikazuje oscilograme napetosti med praznjenjem celice, vzete iz realnega Tesla model s, tokovi: 1A, 3A, 10A.
Povečanje krivulje 10A je posledica ročnega preklopa obremenitve na 3A. Avtor eksperimenta je vzporedno rešil še eno težavo, na njem se ne bomo zadrževali.
Kot je razvidno iz slike, razelektritev s tokom 10 A v celoti izpolnjuje zahteve glede napetosti celice. Ta način ustreza praznjenju 3C krivulje. Treba je opozoriti, da smo vzeli najbolj kritičen primer, ko je moč motorja največja. V resnici, ob upoštevanju same uporabe dvomotornega pogona z optimalnim prestavnim razmerjem menjalnikov, bo avtomobil deloval z izpustom 2 ... 4 A (1C). Le v trenutkih zelo močnega pospeševanja, pri vožnji navkreber z veliko hitrostjo, lahko celični tok doseže vrh pri 12 ... 14 A.
Kakšne druge ugodnosti ponuja? Za dano obremenitev v primeru enosmernega toka lahko izberemo presek bakrenega vodnika 2 mm.kv. Tesla motorji ubije dve muhi na en mah. Vsi povezovalni vodniki delujejo tudi kot varovalke. V skladu s tem ni treba uporabljati dragega zaščitnega sistema, poleg tega pa še varovalke. Sami povezovalni vodniki se ob pretoku zaradi majhnega preseka stopijo in preprečijo izredne razmere. O tem smo pisali podrobneje.
Na sliki so vodniki 507 enaki konektorji.
Končno razmislite o zadnjem vprašanju, ki vznemirja ume našega časa in povzroča val polemik. Zakaj Tesla uporablja litij-ionske baterije?
Takoj se bom pridržal, da bom izrazil svoje subjektivno mnenje o tej konkretni zadevi. Lahko se ne strinjate z njim)
Opravimo primerjalno analizo različnih vrst baterij.
Očitno ima litij-ionska baterija najvišje specifične stopnje do danes. Najboljša baterija glede na energijsko gostoto in razmerje med težo in velikostjo še ne obstaja v množični proizvodnji, žal. Zato v Tesle izkazalo se je, da naredi tako uravnoteženo baterijo, ki zagotavlja doseg do 500 km.
Drugi razlog je po mojem mnenju marketing. Kljub temu je v povprečju vir takšnih celic približno 500 ciklov polnjenja in praznjenja. To pomeni, da boste pri aktivni uporabi avtomobila morali baterijo zamenjati po največ dveh letih. Čeprav, podjetje res.
Tesla Motors je ustvarjalec resnično revolucionarnih ekoloških vozil, ki niso samo serijsko proizvedena, temveč imajo edinstvene lastnosti, ki jim omogočajo dobesedno vsakodnevno uporabo. Danes si ogledamo notranjost baterije električnega avtomobila Tesla Model S, ugotovimo, kako deluje in razkrijemo čarobnost uspeha te baterije.
Po podatkih severnoameriške agencije za varstvo okolja (EPA) model S potrebuje samo eno polnjenje 85 kWh baterij za prevoz več kot 400 km, kar je najpomembnejši pokazatelj katerega koli podobnega vozila na specializiranem trgu. Za pospešek do 100 km/h električni avtomobil potrebuje le 4,4 sekunde.
Ključ do uspeha tega modela je razpoložljivost litij-ionskih baterij, katerih glavne komponente za Teslo dobavlja Panasonic. Tesline baterije so prežete z legendami. In zato se je eden od lastnikov takšne baterije odločil, da bo kršil njeno celovitost in ugotovil, kaj je notri. Mimogrede, stroški takšne baterije so 45.000 USD.
Baterija je nameščena v podvozju, kar Tesli daje nizko težišče in odlično vodljivost. Na telo je pritrjen s pomočjo nosilcev.
Tesla baterija. Razstavljamo
Predal za baterije tvori 16 blokov, ki so vzporedno povezani in zaščiteni pred okoljem s kovinskimi ploščami ter plastičnim pokrovom, ki preprečuje vdor vode.
Pred popolnim razstavljanjem je bila izmerjena električna napetost, ki je potrdila delovno stanje baterije.
Za akumulatorski sklop je značilna visoka gostota in natančno prileganje delov. Celoten proces obiranja poteka v popolnoma čistem prostoru, z uporabo robotov.
Vsak blok je sestavljen iz 74 celic, ki so po videzu zelo podobne preprostim prstnim baterijam (litij-ionske celice Panasonic), razdeljenih v 6 skupin. Hkrati je skoraj nemogoče ugotoviti shemo njihove namestitve in delovanja - to je velika skrivnost, kar pomeni, da bo izjemno težko narediti repliko te baterije. Malo verjetno je, da bomo videli kitajski analog baterije Tesla Model S!
Pozitivna elektroda je grafit, negativna pa nikelj, kobalt in aluminijev oksid. ...
Najmočnejša baterija, ki je na voljo (njegova prostornina je 85 kWh) je sestavljena iz 7104 takšnih baterij. In tehta približno 540 kg, njegovi parametri pa so 210 cm dolgi, 150 cm široki in 15 cm debeli. Količina energije, ki jo ustvari samo ena enota od 16, je enaka količini, ki jo proizvede sto baterij prenosnih računalnikov.
Pri sestavljanju svojih baterij Tesla uporablja elemente, proizvedene v različnih državah, kot so Indija, Kitajska, Mehika, vendar je končna revizija in montaža narejena v ZDA. Podjetje zagotavlja garancijski servis za svoje izdelke do 8 let.
Tako ste izvedeli, iz česa je sestavljena baterija Tesla Model S in kako deluje. Hvala za vašo pozornost!
