Kullanım sırasında pil kapasitesinin kaybı, bu sürecin lityum iyon pillerle donatılmış herhangi bir cihaz için norm olmasına rağmen, elektrikli araçların sorunlarından biridir. Ancak Plug-in America organizasyonundan uzmanlar, elektrikli otomobilin bu konuda bir istisna olduğunu tespit etti.
Evet yaptılar bağımsız araştırma Bu da Model S bataryasındaki güç kaybının uzun çalışmalarda bile küçük olduğunu gösterdi. Özellikle, bu arabanın akü paketi, araç 50 bin mil (80 bin km) sınırını aştıktan sonra ve 100 bin milden (160 bin km) fazla - hatta daha az - sürüş yaparken gücünün ortalama% 5'ini kaybediyor. %8. Araştırma 500 elektrikli otomobilden elde edilen verilere dayanılarak yapıldı Tesla Modeli Toplam kilometresi 12 milyon milden (20 milyon km) fazla olan S.
Buna ek olarak Plug-in America, dört yıl içinde (Tesla Model S pazara girdiğinden beri) pil, elektrik motoru veya şarj cihazıyla ilgili sorunlar nedeniyle Tesla servis istasyonlarına yapılan çağrıların sayısının önemli ölçüde azaldığını gösteren başka bir çalışma daha gerçekleştirdi. . cihaz.
Pil kapasitesi frekans gibi çeşitli faktörlere bağlı olabilir Tam şarj kapasite, şarj edilmemiş durumdaki süreler ve miktar hızlı şarj cihazları. Plugin America verileri ayrıca ana bileşenlerin değiştirme oranlarının da önemli ölçüde arttığını gösteriyor:
Bu veriler cesaret verici ancak buna rağmen Tesla, pil ve hücre teknolojisini geliştirmek için çalışmaya devam ediyor. Şirket, Dalhousie Üniversitesi'ndeki Jeff Dahn araştırma grubuyla bilimsel işbirliğine başladı. Bu departman, lityum iyon pil hücrelerinin ömrünü uzatma konusunda uzmanlaşmıştır ve hedefi, çok az güç kaybıyla pil ömrünü en üst düzeye çıkarmaktır.
Tesla Model S bataryasının ve otomobilin kendisinin 8 yıl garantiye sahip olduğunu ve 2014'ten bu yana kilometre sınırlaması olmadığını unutmayın. Ardından Tesla CEO'su Elon Musk bu kararı şu şekilde açıkladı: "Eğer gerçekten elektrik motorlarının çok daha fazla olduğuna inanırsak motorlardan daha güvenilir içten yanma, daha az hareketli parçayla... o zaman garanti politikamız bunu yansıtmalıdır."
2015 baharında Tesla, halka ev için yeni bir pil gösterdi. Özünde bu yeni aşamaşirketin gelişimi. Bu pil, harici iletişime bağlı olmayacak bir akıllı ev yaratma yolunda bir sonraki adımdır.
Yaratılış tarihi
21. yüzyılda elektrik enerjisi üretimi ve tüketimi en önemli sorunlar. Tüm insanlığın geleceği büyük ölçüde buna bağlı. Geleneksel olarak elektrik iki şekilde üretilir:
- ticari (kömür, petrol, gaz, nükleer enerjinin işlenmesi, su ve güneş enerjisi kullanımı);
- ticari olmayan (endüstriyel atıkların işlenmesi, yakacak odun, kas gücünün kullanılması).
Ayrıca ticari kaynaklar, tüm elektrik üretiminin %90'ından fazlasını oluşturmaktadır. Yakıt kaynakları ve hava kirliliğindeki ciddi krize rağmen bu eğilim onlarca yıldır gözlemleniyor. Durumu düzeltmeye başlamazsak ya bir enerji krizi ya da küresel bir çevre felaketi meydana gelebilir. Bu nedenle Tesla, yenilikçi bir pil geliştirerek elektrik üretimi ve kullanımına yönelik sistemlerin geliştirilmesine katkıda bulunmaya karar verdi.
Bu eşsiz Tesla pilini yaratma projesi, bu alanda devrim niteliğinde sayılabilecek Elon Musk tarafından yürütüldü. Bilişim Teknolojileri. Nitekim bundan sadece 10 yıl öncesine kadar neredeyse hiç kimse elektrikli araçların başarısına inanmıyordu. Ancak Elon Musk'un çabalarıyla her sürücünün satın almak isteyeceği popüler, yüksek kaliteli bir elektrikli otomobil olan Tesla Model S'yi yaratmak mümkün oldu. İçten yanmalı motorların tekelinde olmasına rağmen, sıvı yakıta alternatifin uzun zaman önce bulunduğu ortaya çıktı. Sadece hiç kimse yerleşik gelenekleri değiştirmeye cesaret edemedi. Elektrikli araçların başarısının ardından Tesla, ev tipi batarya geliştirmeye karar verdi.
Bu konudaki karar 30 Nisan'da bizzat Elon Musk tarafından sunuldu. Böylesine devrim niteliğinde bir gelişmenin yalnızca çevre üzerinde değil, aynı zamanda bir bütün olarak ekonomi üzerinde de olumlu bir etkisi olmalıdır. Yeni pil Tesla Powerwall denir. Atmosfere karbondioksit emisyonunu azaltmanıza ve enerji maliyetlerini önemli ölçüde azaltmanıza olanak tanır. Yani aslında Tesla şirketi, artık benzersiz olmayan evlerin otonom sunumu fikrini sürdürmeye başladı. Bugün bile birçok kır evi sahibi, evlerinin çatılarını kurşun-asit bataryalara güç sağlayan güneş panelleriyle kaplıyor. Tesla'nın yeni pili çok daha verimli ve uygun maliyetli olmalı.
Powerwall Pil Özellikleri
Powerwall pili hem güneş panellerinden hem de diğer enerji kaynaklarından enerji alabilir. Sistem 7 ve 10 kW kapasiteye sahip olabilir. Buna göre, ilk seçenek günlük kullanıma, ikincisi ise enerji rezervleri oluşturmak için uygundur. Uzmanlara göre Tesla pilini çalıştıracak üç yatak odalı ayrı bir evde yaşayan ortalama bir Amerikalı aile, saatte yaklaşık 3.200 kW enerji tüketiyor. Bu nedenle, tam olarak şarj edilmiş bir pil, böyle bir eve yaklaşık 4-5 saat boyunca güç sağlayabilir.
Tesla pillerinin kurulumunun Solar City ile ortak yapılması bekleniyor. Bu şirket güneş panelleri imalatı ve montajı ile uğraşmaktadır ve en büyük hissedar aynı zamanda muhteşem Elon Musk. Gelecekte projenin geliştirilmesine katılacak diğer ortakların da dahil edilmesi planlanıyor. Mali uzmanlara göre, yeni pil satışının getirebileceği Tesla şirketi neredeyse 4,5 milyar dolar Bu, birçok büyük şirketin yeni pilleri kendi amaçları için kullanabilecek olmasından kaynaklanıyor. Saatte 100 kW kapasiteli bir dizi akü paketini içerecek olan Powerpack sistemi onlar için geliştirilecek. Endüstriyel amaçlar için bu piller birleştirilebilir ortak sistem saatte 10 MW ve hatta daha fazla kapasiteye sahip. Şirket Tesla zaten ekipmanın Amerikan şirketleri Walmart ve Cargill'de test edilmeye başlandığını bildirdi.
Tesla Powerwall Pilinin Faydaları
Lityum iyon pil hücrelerinin uygulamaları
Lityum-iyon pillerin kullanımı, Powerwall pilinin oluşturulmasında temel alınan önemli bir yenilikçi çözümdür.Bu pil, birçok açıdan geleneksel kurşun-asit örneklerinden önemli ölçüde üstündür. Bu yüzden, kurşun asit pili 800'den fazla deşarj ve şarj döngüsü yoktur. Aynı zamanda lityum iyon pilin 1000-1200 şarj ve deşarj döngüsü vardır. Ayrıca lityum iyon pil, ağırlık ve kapasite açısından kurşun pilden birkaç kat daha iyidir.
Güzel tasarım
Küçük boyutu sayesinde Tesla pili güzel ve şık bir tasarıma kavuştu. Tesla Powerwall'un geliştiricileri, bu ürünün, sonuçta belirleyici olabilecek hoş bir kalem izlenimi yaratması gerektiğine karar verdi. Bu ürün, rakiplerine kıyasla yuvarlatılmış kenarları ve nispeten ince kalınlığıyla öne çıkıyor. Ek olarak, yaratıcılar bu şarj edilebilir piller için çok çeşitli piller sunmaktadır. renk çözümleri. Bu nedenle dikkate alınmadan bile teknik özellikler Tesla Powerwall kesinlikle dikkatinizi çekecektir. Bu cihaz, minimum yer kaplayacağı şekilde doğrudan duvara monte edilebilir.
Bütünsel eko-yapı
Yeni Powerwall aküsü, her biri saatte 7 ve 10 kW kapasiteye sahip iki versiyonda mevcuttur. Maliyetleri sırasıyla 3 bin ve 3,5 bin dolar. Prensip olarak, tüketici herhangi bir nedenle yeterli kapasiteye sahip değilse, sisteme birkaç pil daha ekleyerek toplam kapasiteyi saatte 90 kW'a çıkarabilir. Yani maksimum 9 adete kadar pil bağlayabilirsiniz. Bu pilleri bağlamak için elektrik ağlarının yapım ilkelerini iyice incelemenize gerek yoktur. Burada tüm sorunları tek bir kabloyla çözebilirsiniz.
İşletme ve endüstri için etkili bir çözüm
Powerwall'a paralel olarak endüstriyel tesislere elektrik sağlamayı amaçlayan bir sistem daha tanıtıldı. Bu yeni ürüne Tesla Powerpack adı veriliyor. Bu pilin özelliği, potansiyel kapasitesini sonsuz bir şekilde artırarak saatte birkaç Gigawatt'a ulaşmasıdır. Bu batarya, büyük düşünmeye alışkın olan Elon Musk'ın liderliğinde oluşturuldu. Dolayısıyla bu batarya bireysel kullanıcılar için değil, bir bütün olarak tüm elektrifikasyon sistemi için sunuldu. Tesla, tüm gezegene enerji sağlamak için 900 milyondan fazla Powerpack pili üretecek.
Bu sistem çevreye duyarlı olacak ve fosil kaynakları kullanarak endüstriyel elektrik üretimini tamamen ortadan kaldıracak. Bütün bunlar dış maddelerin çevreye salınımını azaltacaktır. Ek olarak Tesla Powerpack bataryası, herhangi bir endüstriyel tesiste tam özerkliğe ulaşmanıza olanak tanıyacaktır.
Rusya'da geri ödeme hesaplaması
Tesla pili satın almadan önce bunun size faydası olup olmayacağını anlamalısınız. Günde tüketilen enerji miktarını saatte 10 kW olarak alırsak bu, akü kapasitesinin günlük olarak kullanılmasına eşit olacaktır. Fiyat Tesla pilleri Powerwall 3,5 bin, mevcut döviz kuruyla yaklaşık 175 bin ruble. Ayrıca modern standartlara göre 1,5 bin dolara mal olan bir invertör satın alma ihtiyacını da unutmayın. Ayrıca akü, akım dönüştürücü ve invertörden oluşan elektrik devresinde oluşabilecek kayıpları da unutmayın. Aynı zamanda bir Tesla pilinin toplam verimliliği yaklaşık olarak %87 civarındadır. Bu nedenle kullanıcı saatte 10 kW'ın tamamını değil, yalnızca 8,7 kW'ı alır.
İki bölgeli tarife dikkate alındığında günlük enerji tüketimi saatte 5 kW olup, bu da enerji tüketiminin %57'sine tekabül etmektedir. maksimum kaynak Tesla Powerwall ekipmanı. Geri kalan enerjinin tamamı akşam tüketimine gider. Bu hesaplamaya göre, elektrik şebekesinin kullanıldığı gün başına, yıllık harcamalar ABD'de yılda yaklaşık 22 bin ruble, Rusya'da ise üçte birinden daha az olacak. Daha sonra, tipik bir lityum iyon pilin geleneksel olarak bir yıl boyunca orijinal kapasitesinin yaklaşık %6'sını kaybettiğini dikkate almanız gerekir. Bu nedenle zamanla pil kapasitesi giderek azalacak ve birkaç süre sonra Tesla Powerwall piliyle tek başınıza başa çıkamayacaksınız.
Tüm maliyetler dikkate alındığında ülkemizdeki Tesla Powerwall bataryasının 15 yılda dahi kendini amorti etmediği ortaya çıktı. Ekipmanın toplam maliyeti, güneş panelleri olmasa bile yaklaşık 250 bin ruble.
Konuyla ilgili düşünceler
Birçok uzmana göre, yeni gelişmeşirket enerji bağımsızlığına ulaşmak için ilginç bir seçenektir. Bu cihaz gelecekte yoksun kalacağınıza güvenmenizi sağlayacak zararlı emisyonlar doğal kaynakların sürekli tükenmesi ile. Ancak günümüzde bu ekipmanın maliyeti ülkemizde karlı olamayacak kadar yüksektir. Ayrıca maliyete konvertör, invertör ve güneş panellerinin fiyatını da eklerseniz durum daha da iç açıcı olmayacaktır. Aynı zamanda pek çok kişi bu şekilde yeşil bir gezegen yaratmak için şimdiden geleceklerine yatırım yapmaya hazır. Tesla Powerwall bu amaç için en uygunudur. Ayrıca gelecekte Tesla pillerinin maliyetinin daha da düşeceğine güvenebilirsiniz.
Elbette Elon Musk'un fikri tamamen yenilikçi değil çünkü bugün dünyada ev tipi piller için pek çok seçenek var. Ancak Musk'a göre bu pillerin hepsi çok pahalı, kullanışsız ve pek de güvenilir değil. Dolayısıyla Tesla'nın asıl hedefi bu pilleri yaygınlaştırmak ve fiyatlarını düşürmek.
Uzmanlar, yeni Powerwall pillerinin halihazırda çatısında güneş panelleri bulunan ailelere ve işletmelere hitap etmesi gerektiğini söylüyor. Musk, yalnızca Kaliforniya'da güneş enerjisi sistemleriyle donatılmış en az 300 özel evin bulunduğuna inanıyor. Bu nedenle hepsi güvenli bir şekilde Tesla pilleriyle donatılabilir. Ayrıca bu tür piller mükemmel seçenek Kalıcılık gerektiren binalar için kesintisiz güç kaynağı. Bu hastaneler, askeri kuruluşlar vb. için geçerlidir. Güneş enerjisinin birikmesi sayesinde, yapmak mümkündür Solar paneller daha etkili ve talep görüyor. Örneğin, daha önce birçok kişi yalnızca parlak güneş ışığında çalıştığı için güneş panellerini reddediyordu, şimdi durum değişebilir. Pil kullanımı sayesinde enerji gündüz depolanıp akşam kullanılabiliyor ve bu da daha verimli oluyor.
Kusurlar
Tesla pilinin en önemli dezavantajı yüksek maliyetidir. Ayrıca pili takmak için birkaç bin dolar daha ödemeniz gerekecek. Her ailenin böyle bir lüksü karşılayamayacağını kabul edin. Bu nedenle Elon Musk'a göre insanlara bu cihazı kullanarak çok tasarruf edebileceğinizi göstermek gerekiyor. Bunu başarmak için cihazın başlangıç maliyetinin yaklaşık %30 oranında azaltılması bekleniyor. Bu, Tesla'nın Nevada'daki yeni tesisinin inşası tamamlandığında mümkün olacak. Genel olarak uzmanlar iyimser çünkü son birkaç on yılda elektrik enerjisinin maliyeti genel olarak düşüyor ve yakın gelecekte bu fiyatın artması için herhangi bir ön koşul bulunmuyor. Bu nedenle Tesla'nın benzersiz bir ev bataryası şeklindeki geliştirmesi yakında gerçekten popüler ve talep görecek.
Yapılandırmayı kısmen inceledik pil Tesla Modeli S 85 kW*saat kapasiteli. Pilin ana unsurunun firmanın lityum iyon pil hücresi olduğunu hatırlatalım. Panasonic, 3400 mAh, 3,7 V.
Panasonic hücresi, boyut 18650
Şekil tipik bir hücreyi göstermektedir. Gerçekte Tesla hücreleri biraz değişikliğe uğramıştır.
Hücre verileri paralel bağlanmak 74 parçadan oluşan gruplar. Paralel bağlantı ile grubun voltajı, elemanların her birinin voltajına (4,2 V) eşittir ve grubun kapasitesi, elemanların kapasitelerinin toplamına (250 Ah) eşittir.
Daha öte altı grup bağlamak modüle seri olarak. Bu durumda modül voltajı grup voltajlarından toplanır ve yaklaşık 25 V'tur (4,2 V * 6 grup). Kapasite 250 Ah olarak kalır. Nihayet, modüller bir pil oluşturacak şekilde seri olarak bağlanır. Pil toplamda 16 modül (toplam 96 grup) içerir. Tüm modüllerin voltajı toplanır ve sonuçta 400 V'a (16 modül * 25 V) ulaşır.
Bu pilin yükü asenkron bir elektrikli tahriktir maksimum güç 310kW. Nominal modda 400 V gerilimde P=U*I olduğundan devrede I=P/U=310000/400=775 A akımı akar.İlk bakışta bu çılgın bir akım gibi görünebilir. böyle bir "pil". Ancak paralel bağlantıda Kirchhoff'un birinci yasasına göre I=I1+I2+...In olduğunu unutmayın, burada n paralel dalların sayısıdır. Bizim olgumuzda n=74. Grup içinde hücrelerin iç dirençlerinin şartlı olarak eşit olduğunu düşündüğümüz için içlerindeki akımlar aynı olacaktır. Buna göre akım doğrudan hücrenin içinden akar In=I/n=775/74=10,5 A.
Çok mu yoksa az mı? İyi ya da kötü? Bu soruları cevaplamak için lityum iyon pilin deşarj özelliklerine dönelim. Pili söken Amerikalı ustalar bir dizi test gerçekleştirdi. Özellikle şekil, gerçek bir hücreden alınan bir hücrenin deşarjı sırasındaki voltaj osilogramlarını göstermektedir. Tesla Modeli S, akımlar: 1A, 3A, 10A.
10 A eğrisindeki ani yükselişin nedeni manuel anahtarlama 3A'da yükler. Deneyin yazarı paralel olarak başka bir sorunu çözdü, üzerinde durmayacağız.
Şekilden görülebileceği gibi 10 A'lik bir deşarj akımı hücre voltajı gereksinimlerini tam olarak karşılamaktadır. Bu mod 3C eğrisi boyunca deşarja karşılık gelir. Motor gücünün maksimum olduğu en kritik durumu aldığımızı belirtmekte fayda var. Gerçekte, optimum performansa sahip çift motorlu bir sürücünün kullanımı dikkate alındığında dişli oranı vites kutularında araç 2...4 A (1C) deşarjla çalışacaktır. Yalnızca çok keskin hızlanma anlarında, yokuş yukarı sürüşlerde yüksek hız hücre akımı zirvede 12...14 A'ya ulaşabilir.
Bu başka ne gibi faydalar sağlıyor? Belirli bir yük için şu durumda doğru akım bakır iletkenin kesiti 2 mm2 olarak seçilebilir. Tesla Motorları burada bir taşla iki kuş vuruyor. Tüm bağlantı iletkenleri aynı zamanda sigorta görevi de görür. Buna göre kullanmaya gerek yoktur. pahalı sistem koruma, ek kullanım sigortalar. Küçük kesitleri nedeniyle, aşırı akım durumunda bağlantı iletkenleri erir ve Acil durum. Bu konuda daha fazlasını yazdık.
Şekilde 507 iletkenleri aynı konnektörlerdir.
Son olarak çağımızın zihinlerini endişelendiren ve tartışma dalgasına neden olan son soruyu ele alalım. Tesla neden lityum iyon pil kullanıyor?
Hemen bir rezervasyon yapayım ki özellikle bu konu hakkında subjektif fikrimi belirteyim. Onunla aynı fikirde olmanıza gerek yok)
Hadi gerçekleştirelim Karşılaştırmalı analiz farklı şekiller piller.
Açıkçası, lityum iyon pil günümüzde en yüksek spesifik performansa sahiptir. Daha iyi pil enerji yoğunluğu ve kütle/boyut oranı açısından, ne yazık ki şu ana kadar seri üretim bulunmuyor. Bu yüzden Tesla'nın 500 km'ye kadar güç rezervi sağlayan böyle dengeli bir pil yapmak mümkündü.
Bana göre ikinci neden ise pazarlamadır. Yine de ortalama olarak bu tür hücrelerin kaynağı yaklaşık 500 şarj-deşarj döngüsüdür. Bu da eğer aracı aktif olarak kullanıyorsanız en fazla iki yıl sonra aküyü değiştirmeniz gerekeceği anlamına geliyor. Yine de şirket gerçekten .
Tesla Motors, yalnızca seri üretilmeyen, aynı zamanda her gün kelimenin tam anlamıyla kullanılmasına olanak tanıyan benzersiz özelliklere sahip, gerçekten devrim niteliğindeki eko-arabaların yaratıcısıdır. Bugün pilin içine bir göz atacağız Tesla'nın elektrikli otomobili Model S'in nasıl çalıştığını öğreneceğiz ve bu pilin başarısının büyüsünü ortaya çıkaracağız.
Kuzey Amerika Koruma Ajansı'na göre çevre(EPA), Model S, 400 km'den fazla yol kat etmek için 85 kWh'lik pillerin bir kez şarj edilmesini gerektirir; bu, özel pazarda sunulan benzer otomobiller arasında en önemli göstergedir. Elektrikli otomobilin 100 km/s hıza ulaşması yalnızca 4,4 saniyeye ihtiyaç duyuyor.
Bu modelin başarısının anahtarı, ana bileşenleri Tesla'ya Panasonic tarafından sağlanan lityum iyon pillerin varlığıdır. Tesla pilleri efsanelerin eseridir. Ve böylece böyle bir pilin sahiplerinden biri, bütünlüğünü ihlal etmeye ve içinin nasıl olduğunu bulmaya karar verdi. Bu arada böyle bir pilin maliyeti 45.000 USD.
Pilin alt kısımda yer alması Tesla'ya alçak bir ağırlık merkezi ve mükemmel yol tutuşu sağlıyor. Braketler kullanılarak gövdeye tutturulur.
Tesla'nın pili. Hadi halledelim
Pil bölmesi paralel bağlanan ve metal plakalar vasıtasıyla ortamdan korunan 16 bloktan ve ayrıca su girişini engelleyen plastik kaplamadan oluşuyor.
Tamamen sökmeden önce elektrik voltajı ölçüldü ve pilin çalışma durumu doğrulandı.
Pil düzeneği, parçaların yüksek yoğunluğu ve hassas uyumuyla öne çıkıyor. Toplama işleminin tamamı tamamen steril bir odada robotlar kullanılarak gerçekleştirilir.
Her blok, görünüş olarak basit olanlara son derece benzeyen 74 öğeden oluşur. AA piller(Panasonic lityum iyon hücreleri), 6 gruba ayrılmıştır. Aynı zamanda, bunların yerleşim ve çalışma düzenini bulmak neredeyse imkansızdır - bu büyük bir sırdır, bu da bu pilin bir kopyasını yapmanın son derece zor olacağı anlamına gelir. Çince eşdeğeri Tesla Model S bataryasını görmemiz pek mümkün değil!
Grafit pozitif elektrot görevi görür ve nikel, kobalt ve alüminyum oksit negatif elektrot görevi görür. .
Mevcut en güçlü batarya (hacmi 85 kWh) 7104 adet benzer bataryadan oluşmaktadır. Yaklaşık 540 kg ağırlığında olup parametreleri 210 cm uzunluğunda, 150 cm genişliğinde ve 15 cm kalınlığındadır. 16 adetlik bir birimin ürettiği enerji miktarı, yüz adet dizüstü bilgisayar pilinin ürettiği enerjiye eşittir.
Tesla, pillerini monte ederken Hindistan, Çin, Meksika gibi çeşitli ülkelerde üretilen elemanları kullanıyor ancak son modifikasyon ve paketleme Amerika Birleşik Devletleri'nde yapılıyor. Şirket sağlar Garanti hizmetiürünlerinin 8 yıla kadar kullanım ömrü vardır.
Böylece Tesla Model S pilinin nelerden oluştuğunu ve çalışma prensibini öğrendiniz. İlginiz için teşekkür ederiz!
