Letnie ogłoszenie Tesli dotyczące budowy największego na świecie systemu magazynowania baterii w Australii Południowej charakteryzowało się utrzymywaniem kluczowych szczegółów w tajemnicy.
Na szczęście, choć projekt pozostaje owiany tajemnicą, można odkryć lub wywnioskować więcej informacji na temat rozmieszczenia paneli słonecznych i baterii Tesli na hawajskiej wyspie Kauai, które pojawiły się w Internecie na początku tego roku.
Tak naprawdę informacji jest już wystarczająco dużo – zdaniem Elona Muska – aby dokonać obliczeń.To samo dotyczy inspirującej matematyki.
Choć ważne jest, aby rozwiązanie Tesli było tańsze od oleju napędowego, jeszcze ważniejsze jest, aby było tańsze, mimo że zużywa jedynie dwie trzecie rzeczywistej mocy paneli słonecznych i dwie trzecie rzeczywistej pojemności akumulatora.
Projekt Tesli w Kauai obejmuje 55 000 paneli słonecznych, które są w stanie zapewnić 17 megawatów szczytowej mocy prądu stałego i 52 megawatogodziny akumulatorów litowo-jonowych w postaci 272 Powerpacków 2 na działce o powierzchni 44 akrów.
Jest nieco większy od Pałacu Buckingham (40 akrów) i nieco mniejszy o połowę mniej niż Watykan (110 akrów).
Należy zauważyć, że chociaż panele słoneczne są często podawane jako 13 MW (w przypadku prądu przemiennego), spółdzielnia społeczna na wyspie Kauai potwierdza tę liczbę jako 17 MW (w przypadku prądu stałego).
Tesla podpisała umowę ze spółką Kauai Island Utility Cooperative na dostarczanie do sieci do 52 megawatogodzin energii elektrycznej każdej nocy.Przedsiębiorstwo zgodziło się płacić ryczałtową stawkę w wysokości 13,9 centa/kWh za zmagazynowane światło słoneczne, czyli około 10% mniej niż płaci za zasilanie generatorów diesla.
(Wyspa nadal musi spalać olej napędowy w okresach szczytowego zużycia energii elektrycznej – po prostu niewiele. Poza tym nawet na Hawajach czasami jest pochmurno i deszczowo.)
Jeśli chodzi o to, dlaczego Tesla nie może sprzedawać energii elektrycznej bezpośrednio do sieci w ciągu dnia, sieć Kauai po prostu nie jest w stanie wchłonąć więcej energii słonecznej: w południe fotowoltaika zaspokaja już ponad 90 procent zapotrzebowania wyspy.
Na stronie internetowej Tesli każdy Powerpack 2 ma moc znamionową 210 kWh i składa się z 16 Powerwall 2, które same mają moc znamionową 13,2 kWh.Ma to sens, ponieważ 13,2 kWh x 16 = 211,2 kWh.
Jednak bezwzględna zawartość energii każdego Powerwall 2 jest zdecydowanie wyższa.Według Krajowego Laboratorium Energii Odnawialnej, pierwsza generacja Powerwall ma pojemność 7 kWh i jest akumulatorem o pojemności 10 kWh, który może pracować w cyklu do 70% pojemności rozładowania.
Jest to podobne do głębokości rozładowania wynoszącej dwie trzecie zastosowanej w hybrydzie typu plug-in Chevroleta Volta, w której również zastosowano akumulator niklowo-manganowo-chromowy.
Przy głębokości rozładowania wynoszącej dwie trzecie moc wyjściowa 210 kWh zapewniana przez Powerpack 2 oznacza moc bezwzględną 320 kWh.Zatem absolutna pojemność 272 Powerpack 2 na Kauai wynosi 87 MWh.
Od czasu ogłoszenia pierwszej zapowiedzi magazynowania energii w 2015 r. Elon Musk obiecał cenę akumulatorów na poziomie 250 dolarów za kWh w przypadku dużych wdrożeń i potwierdził tę kwotę przed niedawnym projektem w Australii Południowej.
Koszt mocy nominalnej wynoszącej 250 USD/kWh na poziomie modułu staje się znacznie niższą mocą bezwzględną wynoszącą 170 USD/kWh, gdy uwzględni się dwie trzecie głębokości rozładowania.
Dlaczego Tesla podaje moc nominalną na poziomie 57 MWh, a podaje tylko 52 MWh?Dodatkowe baterie prawdopodobnie zapewnią elektrownię na Kauai, która będzie w stanie wygenerować 52 megawatogodziny energii elektrycznej dziennie, nawet po 20 latach zużycia baterii.
Panele słoneczne zainstalowane na Kauai mają stałe nachylenie, co oznacza, że są montowane pod stałym kątem;nie obracają się w ciągu dnia, podążając za słońcem jak inne duże instalacje fotowoltaiczne.
Według Lawrence Berkeley National Laboratory trzy istniejące projekty fotowoltaiczne o stałym pochyleniu w Kauai działają od ponad roku, osiągając współczynniki mocy na poziomie 20%, 21% i 22%.(Współczynnik mocy to stosunek energii wytwarzanej przez elektrownię do jej maksymalnej mocy teoretycznej.)
Sugeruje to, że współczynnik mocy wynoszący 21% jest rozsądnym założeniem dla generacji fotowoltaicznej w projekcie Tesli Kauai.Zatem pomnożenie 17 megawatów przez 21% mocy w ciągu 24 godzin daje nam 86 megawatogodzin energii elektrycznej dziennie.
W oparciu o specyfikację produktu zasilacze mogą konwertować sygnał wejściowy prądu stałego na sygnał wyjściowy prądu przemiennego z wydajnością około 90%.Oznacza to, że 86 MWh prądu stałego zwróconego w stronę słońca powinno wytworzyć około 77 MWh prądu przemiennego zwróconego w stronę sieci.
Do 52 megawatogodzin, które Tesla obiecuje sprzedawać każdej nocy, to około dwie trzecie z 77 megawatogodzin, których Tesla codziennie oczekuje od swoich paneli słonecznych.
Mówiąc najprościej, zarówno ogniwa słoneczne, jak i akumulatory są znacznie przewymiarowane, ale mimo to gospodarka pozostaje opłacalna.
Chociaż Tesla może codziennie dostarczać do sieci Kauai do 52 megawatogodzin energii elektrycznej, nie jest w stanie tego robić w burzliwe lub deszczowe dni.
Aby ocenić te efekty, oprogramowanie SolarAnywhere firmy Clean Power Research wygenerowało reprezentatywne roczne dane dotyczące natężenia promieniowania słonecznego dla Lihue na Kauai, gdzie zlokalizowany jest projekt Tesla.
Dla przejrzystości dane wykorzystane w tej analizie można przeglądać na stronie tinyurl.com/TeslaKauai.
Dane SolarAnywhere z reprezentatywnego roku pokazują, że średnia globalna ekspozycja pozioma wynosi 5,0 godzin dziennie, co odpowiada współczynnikowi mocy wynoszącemu 21%.Jest to zgodne z danymi z Lawrence Berkeley National Laboratory.
Dane SolarAnywhere przewidują, że w pierwszym roku istnienia Tesla będzie dostarczać spółdzielniom energetycznym na Kauai średnio 50 megawatogodzin energii elektrycznej dziennie.
Szacuje się, że przy dodatkowych 5 MWh baterii, nawet po 10-procentowym zmniejszeniu pojemności paneli słonecznych i akumulatorów, Tesla będzie dostarczać do sieci od 45 do 49 MWh energii elektrycznej dziennie (w zależności od specyfiki swojej strategii działania)..
Zakładając, że w ciągu najbliższych 20 lat średni dzienny wkład do sieci spadnie z 50 MWh do 48 MWh, Tesla będzie dostarczać średnio 49 MWh dziennie.
Green Tech Media szacuje, że farma fotowoltaiczna na skalę użytkową będzie kosztować około 1 dolara za wat podczas instalacji na Kauai, co oznacza, że część projektu oparta na energii słonecznej będzie kosztować około 17 milionów dolarów.Dzięki 30-procentowej ulgi podatkowej na inwestycje przyniosło to około 12 milionów dolarów.
W badaniu EPRI/Sandia National Laboratories przeprowadzonym w grudniu 2015 r. oszacowano, że koszty operacyjne i konserwacyjne farm fotowoltaicznych o skali użytkowej wynoszą od 10 do 25 dolarów za kilowat rocznie.Przyjmując kwotę 25 dolarów, tzw. koszty eksploatacji i konserwacji zainstalowanych na miejscu paneli słonecznych o mocy 17 MW wyniosłyby 425 000 dolarów rocznie.
Wyższa ocena jest odpowiednia, ponieważ projekt Tesla Kauai obejmuje akumulator, a także same panele.
Przy cenie 250 dolarów za kilowatogodzinę baterie Kauai kosztują około 13 milionów dolarów.Tesla zazwyczaj osobno wycenia okablowanie i sprzęt do obsługi terenowej, który może kosztować nawet 500 000 USD.
Po wybraniu najgorszych kosztów eksploatacji i utrzymania, weźmiemy najlepsze koszty kabli i sprzętu i założymy, że są one praktycznie bezpłatne.
W sumie Tesla będzie miała około 2,5 miliona dolarów rocznych przepływów pieniężnych, około 26 milionów dolarów kosztów początkowych (12 milionów dolarów na farmę fotowoltaiczną, 14 milionów dolarów na akumulatory) i około 425 000 dolarów rocznych wydatków.
Przy tych założeniach wewnętrzna stopa zwrotu projektu Tesla Kauai wynosi 6,2%.
Chociaż jest to niedopuszczalnie niski poziom w przypadku wielu branż, SolarCity, podobnie jak większość branży fotowoltaicznej, przyjmuje założenie zdyskontowanych przepływów pieniężnych na poziomie 6%, a Kauai było pierwotnie projektem SolarCity.(Szczegółowe informacje można znaleźć ponownie w arkuszu kalkulacyjnym, do którego link znajduje się powyżej).
Sugeruje to, że liczby są prawidłowe;moglibyśmy pomyśleć, że błędy w różnych założeniach mogą się wzajemnie znosić.
Przez większą część roku projekt Tesla na Kauai generuje znacznie więcej energii elektrycznej, niż są w stanie obsłużyć jego akumulatory.To samo tyczy się przyszłych projektów.co robić?
Jedną z opcji jest wykorzystanie nadwyżki energii elektrycznej do oddzielania wody i produkcji wodoru do pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi;Pierwsza na Hawajach stacja uwodornienia ogniw paliwowych na Oahu będzie wykorzystywać to podejście.
Jeśli w ramach projektu Tesli w Kauai uda się sprzedać część z 20 lub więcej megawatogodzin, jakie może dziennie przeznaczyć na zasilanie elektrolizerów wodoru, wewnętrzna stopa zwrotu z projektu wzrośnie jeszcze bardziej, nawet jeśli energia elektryczna będzie dostarczana po obniżonej cenie.
Stworzyłoby to ironiczny scenariusz, w którym w interesie Tesli leży nadzieja, że sukces pojazdów z wodorowymi ogniwami paliwowymi stworzy popyt na wodór.
Nieoczekiwaną lekcją płynącą z projektu Tesli w Kauai może być to, że ogniwa paliwowe nie tylko nie uniemożliwiają nam przejścia na energię odnawialną lub o zerowej emisji, ale mogą odegrać pewną rolę, jeśli zużywany przez nie wodór jest wytwarzany wyłącznie przy użyciu energii odnawialnej.energia.
Główna lekcja jest jednak taka, że Tesla udowodniła, że łączenie paneli słonecznych i magazynowania energii ma sens ekonomiczny nie w przyszłości, ale już dziś.
Tak naprawdę na Kauai, nawet gdyby wykorzystano tylko dwie trzecie mocy i dwie trzecie pojemności akumulatora, połączenie miałoby sens.
Wyrażam zgodę na otrzymywanie wiadomości e-mail od Green Car Reports.Rozumiem, że w każdej chwili mogę zrezygnować z subskrypcji.Polityka prywatności.
Amerykański ID.Buzz pojawi się pod koniec 2024 r. i będzie oferować trzy rzędy siedzeń, dodatkowe 10 cali, większą moc i prawdopodobnie większy zasięg.
Kierowcy Ubera mogą zaoszczędzić na paliwie i zarobić dodatkowego dolara za przejazd elektryczny, podczas gdy Mustang Mach-E kosztuje zaledwie 199 dolarów tygodniowo z aplikacją Ford Drive.
Czas publikacji: 2 czerwca 2023 r
