Как сделать домашнюю батарею Tesla из аккумуляторов от ноутбука своими руками за $300 (видео)
Аккумулятор для дома Tesla Powerwall появился в продаже совсем недавно, и его цена составляет, в зависимости от мощности — около 3,5 тыс. долларов. Но есть небольшая проблема: даже если вы и захотите купить батарею Тесла – у вас вряд ли получится это сделать в ближайшее время, так как вся партия 2016 года уже распродана по предзаказам.
Батареи для дома могут использоваться для хранения энергии, например, от солнечных батарей или ветрогенератора. Также, с помощью таких накопителей можно экономить электроэнергию: заряжать батареи от общей электросети в ночное время (когда цены на электричество самые низкие) и использовать запасы днем (в часы пик цены на энергию значительно выше). Ну и конечно, домашние батареи можно использовать для того, чтобы сделать дом автономным и энергонезависимым, полностью отключившись от центральной электросети и снабжаться только энергией возобновляемых источников.
Сейчас Tesla выпускает две модификации своих аккумуляторов мощностью 7 кВт и 10 кВт по стоимости $3000 и $3500 соответственно. Однако в своей DIY видео-инструкции на youtube пользователь по имени Джери Горсия (Jeru Garcia) предлагает сделать самостоятельно аналог, который обойдется примерно в $300.
Для этого лучше всего, по его мнению, подойдут литий-ионные батарейки для ноутбуков от Panasonic (NCR18650B 3.6 Volt 18650 3400 mAh) – именно такие использует Tesla в своих батареях для электромобилей и домашних аккумуляторах Powerwall. Чтобы сэкономить, приобрести их рекомендуется в виде «мертвых» батарей от лэптопов на интернет-аукционе eBay.
Затем БУшные накопители разбираются, из них извлекаются рабочие батарейки и собираются в модули мощностью около 1 кВт, состоящие, из соединенных параллельно 150 элементов с напряжением 3,7 В. Точно такую же конструкцию, по утверждению Джери, имеют и батареи Тесла.
Следующим этапом на представленном видео предлагается сделать деревянную (или любую другую) коробку для размещения в ней необходимого количества модулей. В результате, в самодельном корпусе размером 50х50 см поместилось 600 использованных батареек общей мощностью около 4,4 кВт. По словам автора, соединить элементы можно различными способами для того чтобы получить нужное напряжение (12, 24, 38 или 46 В) – все будет зависеть от используемого инвертора.
И самое интересное, что на всё про всё у умельца ушло не более 300 долларов, причем 100 из них было потрачено на «красивую» крышку-панель с логотипом Tesla, 20 – на материалы для корпуса, а на непосредственно батареи ушло около 180 долларов.
Подробности создания самодельной домашней батареи:
Читайте также: И BMW туда же… Домашние батареи MyReserve составят конкуренцию аккумуляторам Tesla и Mercedes
А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!
Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!
Самодельные домашние батареи на 30-100 кВтч делают из аккумуляторов выброшенных ноутбуков
В мае 2015 года Илон Маск представил красивые домашние блоки Powerwall, чтобы хранить энергию от солнечных батарей с крыши — и снабжать бесплатным электричеством весь дом днём и ночью. Даже при отсутствии солнечных батарей такое резервное питание для дома особенно ценно, если в квартале отключили электричество. Компьютер и вся техника продолжат спокойно работать.
Вторая версия Powerwall хранит до 13,5 кВтч, чего должно хватить на несколько часов (стандартная мощность 5 кВт, а в пике 7 кВт). Проблема лишь в том, что оригинальная версия от Tesla стоит аж $5500 (плюс $700 за сопутствующее оборудование, итого $6200, плюс работы по установке стоят от $800 до $2000) — очень дорого. DIY-мейкеры решили эту проблему с помощью бэушных батареек, которые лежат бесплатно в выброшенных ноутбуках.
Своими руками можно собрать блок с лучшими характеристиками, чем у Tesla (например, на 30-100 кВтч) — и намного дешевле.
Энтузиасты DIY-сборки делятся опытом на специализированных форумах DIY Powerwalls, в группе на Facebook и на YouTube. Специальный раздел на форумах посвящён безопасности — это важный аспект, когда собираешь такую мощную штуку, которая может ещё и загореться на улице (их обычно устанавливают за пределами дома, чтобы не нарушать закон и из безопасности).
Для мейкеров сборка и подключение такого блока питания — не только интересное занятие и экономия денег, но ещё и возможность разобраться, как работает электрика в доме.
Практически все энтузиасты в комментарии
Австралийский мейкер Питер Мэтьюс собрал блок на 40 кВтч, который питается от 40 солнечных панелей на крыше, благо в Австралии нет недостатка солнечных дней.
Самый большой самодельный блок, который удалось найти Motherboard, собран из 22 500 ячеек от ноутбуков и имеет ёмкость более 100 кВтч. От такого блока маленький дом может работать несколько месяцев — например, всю зиму — даже если солнечные панели полностью вышли из строя или неактивны.
А калифорнийский блогер Джеху Гарсия намерен собрать из батареек ноутбука систему на 1 мегаватт, крупнейшую подобную систему частного хранения энергии в США.
Большинство энтузиастов использует при сборке литий-ионные аккумуляторы модели 18650. Они обычно упакованы в цветные пластиковые корпуса и устанавливаются в ноутбуки и другую электронику. Новые аккумуляторы 18650 стоят около $5 за штуку, так что система выйдет немногим дешевле модели от Tesla. Поэтому сборщики обычно скупают бэушные аккумуляторы и вынимают аккумуляторы из выкинутых сломанных ноутбуков. К сожалению, многие люди просто выкидывают аккумуляторы вместе со сломанным ноутбуком, хотя они ещё вполне рабочие. По словам директора крупнейшей в США компании по переработке батарей Call2Recycle, около 95% аккумуляторов не используются повторно, а заканчивают свой путь на свалке, хотя почти все типы батарей могут быть использованы повторно в том или ином виде.
Найти достаточное количество выброшенной техники не так просто, а в последнее время стало ещё труднее, потому что многие люди начали собирать из них собственные энергетические системы вроде Powerwall, а производители ноутбуков вообще не поощряют повторное использование их аккумуляторов в самодельной технике не их фирмы.
После находки батарей их тестируют, затем «обновляют» через cycling с полным разрядом. Потом батареи объединяет в «упаковки». Такие коробки для сотни батарей можно купить на рынке или собрать самостоятельно. Наверх прикрепляют электропроводящие медные «шины» (busbars), а к ним припаивают контакты батарей.
Вся структура прикрепляются к инвертору и монтируется в стойке, которая устанавливается обычно на улице. Можно установить там систему мониторинга для контроля температуры с автоматическим отключением банков энергии, которые слишком сильно разогрелись.
Сейчас уже сформировалось целое сообщество мейкеров со всего мира, которые конструируют такие «аккумуляторные домашние фермы» из старых батарей ноутбуков, чтобы хранить электричество от солнечных батарей. Сообщество объединяет энтузиастов со всего мира, они делятся опытом и советами по безопасности, инженерным системам, совместимости разных типов батарей и т. д. Успех и безопасность Powerwall доказала, что это действительно безопасные системы, пригодные для постоянного долговременного использования (у Powerwall гарантия 10 лет).
Как сделать домашнюю батарею Tesla из аккумуляторов от ноутбука своими
Экология потребления.Наука и техника:Батареи для дома могут использоваться для хранения энергии, например, от солнечных батарей или ветрогенератора. Также, с помощью таких накопителей можно экономить электроэнергию: заряжать батареи от общей электросети в ночное время и использовать запасы днем.
Аккумулятор для дома Tesla Powerwall появился в продаже совсем недавно, и его цена составляет, в зависимости от мощности — около 3,5 тыс. долларов. Но есть небольшая проблема: даже если вы и захотите купить батарею Тесла – у вас вряд ли получится это сделать в ближайшее время, так как вся партия 2016 года уже распродана по предзаказам.
Батареи для дома могут использоваться для хранения энергии, например, от солнечных батарей или ветрогенератора. Также, с помощью таких накопителей можно экономить электроэнергию: заряжать батареи от общей электросети в ночное время (когда цены на электричество самые низкие) и использовать запасы днем (в часы пик цены на энергию значительно выше). Ну и конечно, домашние батареи можно использовать для того, чтобы сделать дом автономным и энергонезависимым, полностью отключившись от центральной электросети и снабжаться только энергией возобновляемых источников.
Сейчас Tesla выпускает две модификации своих аккумуляторов мощностью 7 кВт и 10 кВт по стоимости $3000 и $3500 соответственно. Однако в своей DIY видео-инструкции на youtube пользователь по имени Джери Горсия (Jeru Garcia) предлагает сделать самостоятельно аналог, который обойдется примерно в $300.
Для этого лучше всего, по его мнению, подойдут литий-ионные батарейки для ноутбуков от Panasonic (NCR18650B 3.6 Volt 18650 3400 mAh) – именно такие использует Tesla в своих батареях для электромобилей и домашних аккумуляторах Powerwall. Чтобы сэкономить, приобрести их рекомендуется в виде «мертвых» батарей от лэптопов на интернет-аукционе eBay.
Затем БУшные накопители разбираются, из них извлекаются рабочие батарейки и собираются в модули мощностью около 1 кВт, состоящие, из соединенных параллельно 150 элементов с напряжением 3,7 В. Точно такую же конструкцию, по утверждению Джери, имеют и батареи Тесла.
Следующим этапом на представленном видео предлагается сделать деревянную (или любую другую) коробку для размещения в ней необходимого количества модулей. В результате, в самодельном корпусе размером 50х50 см поместилось 600 использованных батареек общей мощностью около 4,4 кВт. По словам автора, соединить элементы можно различными способами для того чтобы получить нужное напряжение (12, 24, 38 или 46 В) – все будет зависеть от используемого инвертора.
И самое интересное, что на всё про всё у умельца ушло не более 300 долларов, причем 100 из них было потрачено на «красивую» крышку-панель с логотипом Tesla, 20 – на материалы для корпуса, а на непосредственно батареи ушло около 180 долларов. опубликовано econet.ru
Подробности создания самодельной домашней батареи:
Разбор 100-киловаттчасной батареи Tesla обнаружил новую систему охлаждения и емкость 102 кВт·ч
В мире довольно много людей, которые любят проверять соответствие заявлений производителей различных устройств и систем реальному положению вещей. Один из таких правдолюбцев — владелец электромобиля Tesla Джейсон Хьюз (Jason Hughes). Он первым обнаружил тот факт, что емкость батарей транспортного средства не всегда соответствует заявленным характеристикам. В частности, при разборке батареи на 85 кВт*ч оказалось, что реальная емкость аккумулятора составляет всего 81 кВт*ч с доступной емкостью 77 кВт*ч.
Сейчас Хьюз получил в свое распоряжение новый комплект батарей емкостью в 100 кВт*ч. Этот комплект он незамедлительно разобрал и выяснил, что здесь реальность тоже расходится с заявлениями Tesla Motors. Правда, в этот раз емкость выше обещанного компанией: вместо 100 кВт*ч реальная емкость батареи составила 102,4 кВт*ч.
Хьюз взломал систему управления электропитанием автомобиля, что позволило ему провести ряд манипуляций с аккумуляторами для прояснения их характеристик. Он также стал первым владельцем электромобиля Tesla, кто разобрал представленный компанией в августе 2016 года аккумулятор на 100 кВт*ч. Компания тогда заявила, что плотность размещения элементов в аккумуляторе выше предыдущих моделей, плюс батарея получила несколько улучшений, включая обновленную архитектуру, систему охлаждения и электронные компоненты. Представители компании описали нововведения как «значительные изменения».
После разборки оказалось, что один модуль аккумулятора содержит 516 ячеек. Всего в батарее оказалось 8256 ячеек. Это на 16% больше, чем в предыдущих батареях емкостью 85/90 кВт*ч.
«Они (компания Tesla Motors — прим. ред.) добавили несколько новых рядов ячеек в модуль. Но что о слухах относительно охлаждения? Да, разработчики действительно обновили систему, но здесь нет экзотики. В новых модулях просто сделали два более коротких и тонких контура охлаждения. Таким образом, охладителю не приходится обходить слишком много ячеек перед выходом», — заявил Хьюз в своем блоге.
Он также показал разобранную старую (вверху) и новую (внизу) батареи на 85 кВт*ч и 100 кВт*ч соответственно. По словам Хьюза, у новинки 98,4 кВт*ч оперативной емкости и буфер на 4 кВт*ч, что дает общую емкость в 102,4 кВт*ч.
Архитектура батареи действительно претерпела значительные изменения, но внешне аккумулятор остался практически таким-же. С новым приобретением электромобиль Model X P90D, принадлежащий Хьюзу, превратился в модель P100D.
По словам технического директора компании, некоторые ключевые новинки, добавленные в новый аккумулятор, разработаны в полном соответствии с планами развития технологии в Tesla Motors. Именно четкое соблюдение плана и новые технологии позволили компании выпустить Tesla Model 3.
Что касается совместимости, то у батарей нового образца прежняя конструкция коннектора кабеля высокого напряжения, низкого напряжения и коннектора системы охлаждения. Правда, появилось обновленное кольцо, опоясывающее коннектор кабеля высокого напряжения. В целом, новые батареи полностью совместимы с любыми разновидностями Tesla Model S или Tesla Model X.
Правда, коннектор оранжевого цвета можно снять, для того, чтобы заменить на коннектор, совместимый с Tesla Model S. Так что проблемы совместимостью нет — обновленные аккумуляторы подходят для большинства моделей электромобилей от Tesla.
Где производят аккумуляторы?
В этом месяце корпорация Tesla Motors заявила о начале производства литий-ионных батарей на своей фабрике, которую компания называет Gigafactory. Процесс производства осуществляется совместно с японской компанией Panasonic. Японцы достаточно давно сотрудничают с Tesla, ранее, например, было объявлено о том, что компания вкладывает в предприятие Илона Маска Solar Roof около $853 млн.
Что касается Гигафабрики, то здесь будут производиться аккумуляторы для Tesla Model 3. Электромобили начнут производить уже во втором квартале этого года. К 2018 году объем производимых батарей в совокупности составит 35 ГВт*ч в год. Это — около половины мощности всех производимых в мире аккумуляторов. На производстве занято в текущий момент 6500 человек, плюс в будущем планируется создать еще 20-30 тысяч рабочих мест. Стоимость создания объекта — более $5 млрд. Довольно внушительная сумма, особенно, если учесть, что Tesla Motors только недавно вышла на операционную прибыль. До этого много лет подряд компания была убыточной и существовала лишь на средства инвесторов.
Создаваемые аккумуляторы планируется использовать еще и в Powerpack и Powerwall — системах производства Tesla Motors, предназначенных для накопления и хранения энергии в домах и на производстве (небольшие предприятия).
Как устроен аккумулятор Тесла
Американская компания Tesla Motors некоторое время назад произвела настоящую революцию в сфере производства электромобилей. Им удалось наладить серийное производство экологически чистых транспортных средств. Причём топовые модели Tesla имели динамические характеристики, сравнимые с бензиновыми суперкарами. Электромобили объединили в себе передовые разработки инженеров компании, в числе которых была и технология создания тяговых аккумуляторных батарей. Именно об аккумуляторах для Тесла и пойдёт речь в этой статье. Мы рассмотрим, какие АКБ устанавливались и устанавливаются на американские электромобили, а также их устройство.
Содержание статьи
Разновидности аккумуляторных батарей на электромобилях Тесла
С момента запуска серийной сборки Model S, а затем и Model X, на эти электромобили устанавливались батареи, ёмкость которых лежала в диапазоне 40─100 кВтч. Они состояли 8, 12, 16 секций. Секция, в свою очередь, состоит из большого количества соединённых между собой литиевых элементов. Сначала использовались аккумуляторные элементы форм-фактора 18650 производства Panasonic. Позднее стали использовать аккумуляторные батареи форм-фактора 21700.
Их габариты зашифрованы в названии: диаметр 18 мм и высота (длина) 65 мм.
Требования к этим аккумуляторам в Tesla предъявляют довольно жёсткие, и компания Panasonic в качестве поставщика была выбрана не случайно. Японский производитель смог обеспечить выпуск качественных элементов, выдерживающих серьёзные нагрузки.
На изображениях ниже можно посмотреть схематическое устройство силовой части электромобиля Tesla.
Как уже было сказано, аккумуляторная батарея состоит из нескольких блоков, которые в свою очередь делятся на много отдельных аккумуляторных элементов. Это схематично показано на рисунке ниже.
Вернуться к содержанию
Какие виды аккумуляторов для Tesla выпускались?
40 кВтч. Эти тяговые АКБ были двух типов: из 8 и 12 модулей. Первые были сделаны на базе батареи для модели Тойота RAV4 EV. Аккумулятор из 12 блоков имел номинал 60 кВтч, но программно был ограничен на отметке 40 кВтч. Выпуск этих моделей был довольно быстро прекращён из-за низкого спроса на Tesla Model S 40 кВтч.
60 кВтч. Выпускались модификации с 12 или 16 секциями. Первые использовались на Model S40. Модификация с 16 модулями представляла собой модифицированный вариант, который выпускался с обозначением «New».
70/75 кВтч. Эти модели использовались на Model S60 (S60D), S70 (S70D), S75 (S75D). Для S60 использовались модификации с номиналом 60 кВтч, имеющие на 77 аккумуляторных элементов меньше, чем в моделях S70. В последних все модели были загружены целиком.
85/90 кВтч. Модификации номиналом 85 и 90 кВтч (и 100 также) состоят из 16 модулей. Каждый из них имеет в своём составе 444 литиевых элемента и плату управления, управляющую их зарядом, разрядом и балансировкой. Наиболее популярным аккумулятором для Tesla стал 85 кВтч, имеющий в своём составе 7104 элементом форм-фактора 18650.
Специалисты Panasonic в 2015 году усовершенствовали конструкцию анода литиевых аккумуляторных элементов, в результате чего ёмкость аккумулятора увеличилась на 6 процентов. Так появились АКБ с номиналом 90 кВтч.
Ёмкость батарей Panasonic 18650 в батарее 85 кВтч весит 46 грамм. В модели 90 кВтч масса такого элемента 48,5 грамма. Кроме того, усовершенствованный элемент увеличил токоотдачу с 10C (80) до 25C (90). Этим объясняется наличие режима Ludicrous только на электромобилях Tesla c АКБ 90 и 100 кВтч. Только с ними стало возможным наращивание динамических характеристик.
100 кВтч. Это наиболее мощная версия. Инженеры Tesla изменили внутреннюю конфигурацию аккумуляторной батареи и в каждом модуле разместили 516 элементов 18650. В результате всего в АКБ разместились 8256 штук. Запасённая энергия составила более 100 кВтч. Электромобиль на таком аккумуляторе пробегает около 500 км. Токоотдача составила 25C.
Это стало наилучшим результатом. Но специалисты на этом не остановились и исследования продолжаются. Для повышения эффективности АКБ и уменьшения издержек Tesla возвели в населённом пункте Спаркс (штат Невада) крупный аккумуляторный завод, получивший название Gigafactory 1.
По данным некоторых зарубежных изданий на фабрике Gigafactory 1 запустили сборку АКБ для электромобилей Tesla с использованием элементов форм-фактора 21700. Диаметр этих цилиндрических аккумуляторов 21 мм, а длина 70 мм.
Их сначала применяли в батареях Tesla Powerpack и Powerwall, а затем в новом Model 3. Этот седан уступает по размерам Model S. Сообщается, что энергоэффективность 21700 выше 18650 на 10─15 процентов. При этом объём запасаемой энергии выше на 46 процентов.
Предприятие Gigafactory выпускает литий-ионные аккумуляторные батареи на основе сотрудничества Tesla Motors и Panasonic. Японская компания уже длительное время работает с американским производителем электромобилей и вложили в их предприятие Solar Roof миллиард долларов. Около двух лет назад появлялись сообщения о том, что фабрика Gigafactory вышла на ежегодный объём производства аккумуляторных батарей 30─35 ГВтч в год.
На вышеупомянутом предприятии работает больше 6 тысяч человек и планируется значительное расширение штата. Строительство завода обошлось в сумму около 5 млрд долларов США.
Вернуться к содержанию
Что внутри?
Поскольку электромобиль Tesla является весьма дорогим транспортным средством, не каждый владелец может позволить себе распотрошить на камеру его аккумуляторную батарею. Кстати, стоимость аккумулятора составляет 40─50 тысяч $. Но такие энтузиасты нашлись. Несколько лет назад на просторах англоязычного интернета появились фотографии разбора модели 85 кВтч.
Аккумуляторная батарея находится в дне кузова и крепится к нему за кронштейны. Благодаря большой массе АКБ обеспечивается низкий центр тяжести и хорошая управляемость моделей Tesla.
Внутри можно обнаружить 16 модулей, соединённых параллельно. От попадания влаги и просто внешнего воздействия сделана защита в виде пластин из металла и пластиковых вставок. На фото можно видеть, как измеряют напряжение.
Сами аккумуляторы находятся близко друг к другу в специальных ячейках. Укладка осуществляется в автоматическом режиме промышленным роботом.
В модулях аккумуляторные элементы также подразделяются на группы по 74 элемента. Их работой управляют электронные платы, которые с натяжкой можно назвать аналогом BMS плат для аккумуляторов ноутбуков. Всего в АКБ 85 кВтч 7104 литий-ионных аккумуляторных элементов. Предусмотрена жидкостная система охлаждения.
Номинальное напряжение одного элемента составляет 3,6 вольта. При производстве отрицательного электрода используется никель, кобальт, оксид алюминия (LiNiCoAlO₂ в процентном отношении никеля ─ 80, кобальта ─ 15, алюминия ─ 5 процентов), а для изготовления положительного электрода применяется графит. Производство самих Panasonic 18650 выполняется в различных странах, среди которых Китай, Индия и др. Однако финальная проверка и сборка выполняется на предприятии Tesla в США.
Общий вес аккумуляторной батареи 85 кВтч составляет 540 кг. Габариты представлены ниже.
- Длина 2,1 м.
- Ширина 1,5 м.
- Толщина 0,15 м.
Компания осуществляет гарантийное обслуживание батарей своего производства в течение восьми лет.
Позднее в общем доступе появились изображения разобранной АКБ, сделанные Джейсоном Хьюзом, одним из владельцев Tesla. На этот раз аккумуляторная батарея заявленная мощность была 100 кВтч.
Как удалось выяснить Хьюзу, реальная ёмкость батареи составила 102,4 кВтч. Чтобы выяснить реальные характеристики этой модели, он получил доступ в систему управлении питанием электромобиля. Он хотел проверить утверждения представителей Tesla о том, что батарея претерпела серьёзную модернизацию. В частности, сообщалось об обновлении архитектуры, системы охлаждения и электронной начинке.
Хьюзу удалось выяснить, что теперь в одном модуле АКБ находится 516 элементов, а суммарное количество составляет 8256 штук. По сравнению с предшествующими моделями 85/90 кВтч увеличение составило около 16 процентов. В модуль, по его словам, добавили несколько рядов для элементов. Контуры охлаждения стали более тонкими и короткими (в модуле два). В результате хладагент забирает тепло от меньшего количества элементов.
Новые аккумуляторы сохранили совместимость с различными модификациями Tesla Model X и Model S. Кроме того, по словам представителей компании, новые решения, реализованные в батарее, позволили им выпустить Model 3. Хьюз показал, что конструкция подключения охлаждающей системы, а также разъёма кабелей высокого и низкого напряжения осталась прежней. Как видно на фотографиях, коннекторы можно без проблем заменить.
Вернуться к содержанию
Направление развития
Новые электромобили Tesla Model 3 имеют запас хода более 300 км. Информация о развитии будущих аккумуляторных батарей для Тесла в основном непроверенная. Были сообщения, что при сборке будут использовать литиевые элементы стандарта 21700 (диаметр 21 мм, длина 70 мм). Стоимость этих батарей будет немногим более 110$ за 1 кВт. По сравнению с альтернативными решениями это довольно дёшево. В модуль будут входить 4 базовых элемента с охлаждающим контуром, а вокруг них будут располагаться литиевые элементы 21700.
Химический состав: LiNiCoAlO2 (литий-никель-кобальт-оксид алюминия c 80% никеля, 15% кобальта, 5% алюминия). Представители Tesla называют такой состав главным преимуществом их АКБ по сравнению с другими решениями. В частности, по их утверждению, на Model 3 устанавливаются батареи с наивысшей плотностью энергии из всех возможных.
Это было достигнуто благодаря существенному снижению содержания кобальта в катодной химии и увеличении объёма никеля. Им удалось сохранить отличные показатели температурной стабильности. По непроверенной информации, содержание никеля, марганца и кобальта в катоде будет в соотношении 8:1:1.
Специалисты фирмы Benchmark Mineral Intelligence вообще считают, что усовершенствованная технология производства аккумуляторных батарей для электромобилей Tesla может серьёзно ударить по кобальтовой промышленности. Это уже привело к серьёзному сокращению использования кобальта для производства аккумуляторов. В среднем со времени выхода на рынок Model S первого поколения компания Тесла сумела сократить потребление кобальта на один электромобиль в среднем на 59%. Если Model S требовала для производства 11 кг кобальта, то современный экземпляр Model 3 требует лишь 4,5 кг.
Сведения об этом содержались в отчёте компания Тесла за I квартал 2018 года. Илон Маск и технический директор Tesla Дж. Б. Страубель не раз заявляли, что направляют большие усилия для сокращения потребления кобальта. Это необходимо, чтобы сократить суммарные затраты на 1 кВт-ч при производстве батарей. Ведь кобальт является одним из наиболее дорогостоящих компонентов, используемых в производстве аккумуляторов для электромобилей Тесла. Как показывают данные OilPrice, его стоимость превышает 90 тысяч долларов за тонну.
В то же время, конкурирующие с Tesla компании из Японии, Германии, США, Южной Кореи пока отстают по технологии производства аккумуляторных батарей. За счёт них ещё некоторое время поставщики кобальта будут сохранять объёмы сбыта и компенсируют потери закупок со стороны Тесла.
Вернуться к содержанию
Зарядка и деградация аккумуляторов
Что касается деградации аккумуляторных батарей, то последние модели Тесла демонстрируют потерю ёмкости на 10% после пробега 160 тысяч миль (чуть менее 260 тыс. км). Как показывают исследования, большинство аккумуляторов теряют 5% своей ёмкости за первые 80 тыс. км. После этого ёмкость выравнивается и деградация существенно замедляется.
Одно из ключевых требований к АКБ электромобилей заключается в том, чтобы они могли заряжаться быстро. Особенно это чувствительно, если вы находитесь в пути. Бытовая электросеть переменного тока 240 вольт способна заржать аккумуляторы с помощью ЗУ мощностью 10 кВт. В электромобиле имеется схема, выпрямляющая переменный ток. Благодаря схеме он превращается в постоянный ток. Подобный вариант для полного заряда требует несколько часов и подходит, если электромобиль стоит у вас дома или в гараже ночью.
Чтобы решить проблему зарядки в пути, Tesla установили зарядные станции постоянного тока Supercharger по всему миру. Они обеспечивают мощность до 135 кВт. DC заряжает аккумулятор в обход схемы зарядки. В результате на заряд батареи уходит 20─40 минут.
Когда речь идёт о зарядке аккумуляторов электромобилей, в целом, и Тесла, в частности, то следует сказать об ограничениях литий-ионных элементов. К примеру, максимальное зарядное напряжение для Panasonic 18650 равно 4,5 вольта. Производитель установил допустимый ток на один элемент величиной в 2 ампера. Инженеры Тесла увеличили его до 4 А. С таким током зарядки могут эксплуатироваться новые элементы 21700. Они будут основой аккумуляторов для Tesla Model 3.
Из-за этих ограничений возникает верхний предел мощности зарядного устройства, которое можно использовать для зарядки аккумуляторов. Максимальная мощность вычисляется по формуле 4,2 * N * I. Здесь N означает число элементов в блоке, а I — это максимально разрешённый ток на один элемент. Для используемых в Tesla аккумуляторах значения получаются следующие.
- 85/90 кВтч. Мощность = 7104 х 16,8 (4,2*4) = 119,3 кВт.
- 100 кВтч. Мощность 8256 Х 16,8 = 138,7 кВт.
Дальнейшее увеличение мощности зарядки возможно лишь при наращивании зарядного тока. Но это ускорит деградацию литиевых элементов. Гарантию компания Tesla обеспечивает от отказа и поломок, но не от деградации. Но работа элементов обеспечивается таким образом, что деградация идёт всего лишь на 1─2% в год.
Вернуться к содержанию
Опрос
Примите участие в опросе!
Загрузка … Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к статье, а также ваши отзывы об аккумуляторах Tesla, оставляйте в комментариях ниже. Голосуйте в опросе и оценивайте статью.
Вернуться к содержанию
Установка батарей Tesla Powerwall: engineering_ru — LiveJournal
Итак, настало время устанавливать батарейки от Теслы. Я их заказал два года назад, сделал предоплату в $1000, и вот наконец-то сегодня их установили. Предыдущие серии про солнечные панели можно прочитать тут, тут и тут.
Технические характеристики:
Это белая коробка, 1.1 метра в высоту, 75 см в ширину, и толщиной 15 см. Она выдает до 5 кВт мощности постоянно, и до 7 кВт кратковременно на 10 секунд. Доступный запас энергии 13.5 кВтгч. До 10 Powerwall можно подключить параллельно, и тогда их мощность и энергия складывается. Для моего дома нужны две штуки, и следовательно будет до 10 кВт постоянной мощности, и 27 кВтч запаса энергии. Единственное что у меня в доме может потреблять свыше 10 кВт это электрическое отопление. В Powerwall уже встроено зарядный контроллер и инвертер, поэтому она подключается к переменному току (обычной 120в/240в сети в доме). Эффективность цикла заряд/разрядка около 90%. 10% уходит на тепло, и для этого у нее есть система жидкого охлаждения батареи и вентилятор.
Зачем нужны Тесла-батареи?
1. Источник резервного бесперебойного питания (backup-mode)
У нас тут ураганы бывают. И во время ураганов часто отключают электричество, иногда на несколько дней. Это вызывает огромные неудобства. Поэтому тут у нас очень распространены автоматические генераторы для всего дома. Проблема с генератором состоит в том, что для того чтобы обеспечить такой же уровень удобства пользования, стоимость генератора будет довольно высокая.
Помимо этого, батарея не требует расходов на обслуживание, не требует топлива, не требует замену масла, более надежна, почти не издает шума, и нет опасных выхлопов. Две Tesla Powerwall 2 стоили $14,449, и в добавок я еще получу 30% налоговый кредит, так что конечная цена будет всего лишь около $10,000. Так что, и по деньгам, и по удобству, батарея тут выигрывает. Ну и батарея Powerwall позволяет солнечным панелям продолжать работу во время отключения сети (генератор этого не позволяет), поэтому с батарей у меня будет практически неограниченный источник энергии.
2. Сдвиг нагрузки потребления (time-based mode)
В некоторых местах есть большая разница в цене электричества днем и ночью. С помощью батареи можно перенести потребление энергии в не-пиковое время. Однако, у нас тут во Флориде разница незначительная. Я пока расчетов не проводил, но очень сомневаюсь что эта овчинка стоит выделки в наших местах (пока).
3. Само-потребление (self-consumption mode)
В некоторых местах ограничена возможность отдавать энергию обратно в сеть, и батарея может запасать дневные излишки энергии, и отдавать ee вечером для увеличения потребления своей энергии. У нас тут нет проблем с отдачей энергии в сеть, поэтому это пока не актуально для меня.
4. Виртуальная электростанция
В некоторых местах Powerwall можно использовать как виртуальную электростанцию, и позволяет владельцу зарабатывать деньги на сетевых пиках спроса. Компания объединяет много владельцев, и во время пиковых нагрузок на сеть они все вместе поставляют мощность в сеть. И получают деньги за это. Тут написано что можно до $1000 в год заработать.
Но у нас пока этого нет. Надеюсь что когда-либо до меня это дойдет. По прогнозом рынок виртуальных электростанций достигнет $5 миллиардов к 2023 году. Лично меня устроит $500 в год из этих $5 миллиардов.
Процесс установки
Установка заняла один день. Устанавливал один человек (электрик), и на пару часов к нему приехал менеджер помогать передвигать тяжелые батарейки.
Система состоит из четырех частей. Powerwall Gateway это коробка в которая отвечает за физическое отключения дома от внешней сети при надобности. В ней также находятся мозги системы которые отслеживают работу батарей, работу солнечных панелей. Отключение и переключение на батареи происходит за долю секунды. Часы на микроволновке не успевают обнулиться.
Схема установки довольно простая. Gateway встраивается между счетчиком и основным домашним электрическим щитком, так чтобы при рассоединении с внешним миром, солнечные панели и батареи оставались внутри микро сети. Солнечные панели и батареи можно присоединить как к электрическому щитку, так и к самому Gateway (он по сути является дополнительным электро-щитком).
Вот так Gateway выглядит внутри.
Технические характеристики. Сделано в США.
Вот так выглядит на стене дома.
Сами батареи выглядят вот так. Вид с зади.
С одного боку радиатор охлаждения.
Наклейка расписывает параметры.
Это для крепления к стене, чтобы 120кг на ногу внезапно не упало.
При работе, батарейки излучают легкое зеленое сияние. Наверно чтобы подчеркнуть зеленость хозяина.
Установленные две батареи выглядят вот так.
Есть кнопочка для выключения. И все.
Все управление происходит с приложения которое скачиваешь на телефон.
Оно в режиме реального времени показывает куда идет энергия. Вот например — дом потребляет 3квт из сети, солнечные панели вырабатывают 3квт и заряжают батарею. По умолчанию, батарея заряжается только от солнечных панелей, и из сети заряжаться не будет. Так как батарея пришла всего с 11% зарядки, то она сразу стала заряжаться, и потреблять всю энергию солнечных панелей.
А тут я отключил сеть Теперь 3квт солнечной энергии распределяются между домом, и зарядкой батареи.
Я решил добавить нагрузки, и включил кондиционер на полную. Теперь дом потребляет 3.3квт — 2.7 от солнечных панелей, и 0.6 от батареек. Все эти перетоки происходят абсолютно незаметно для потребителя.
Тут я решил отключить солнечные панели. 3.8 квт поставляются батареями.
Повысил нагрузку до 5.4квт, по прежнему работает только от батарей.
В опциях два режима работы — бесперебойное питание (backup-only) и увеличение самостоятельного потребления энергии (self-powered). Должен быть третий, time-based, но наверно в нашем штате его пока не включают.
Можно ли вместо батарейки от Теслы поставить себе что-то другое? Можно. Я разместил заказ на Powerwall почти два года назад, и долго ждал. Эти два года я постоянно искал другие варианты, но так и не нашел ничего приемлемого . Все остальные варианты были и намного хуже, и как правило дороже. Есть люди которые самостоятельно все собирают, но у меня нет на это ни времени, ни терпения.
Вот например, можно купить устройство от Outback Power за $4295, и к нему купить батарейку за $7200 на 6.6 кВтч. Плюс к этому надо будет купить устройство для автоматического переключения (automatic transfer switch), заплатить кому-то за установку и интеграцию всего этого, и написать какой-то софт для управления всем этим. Можно купить свинцовые батарейки подешевле, но тогда они будут весить где-то тонну, занимать намного больше места, и будут требовать постоянно подливать жидкость, и проверять балансировку. Ну и их надо менять раз в 5 лет. В итоге, за те же деньги, получишь меньше мощности (8кВт) и меньшую емкость (6.6кВтч), и непонятно как этим управлять. В итоге, с точки зрения продукта для потребителей, пока еще нет более удобного устройства чем Тесла Powerwall. Подключил, установил приложение на телефон, и все работает. Надеюсь что со временем другие компании подключатся и на рынке будет больше выбора.В ближайшее время проведу эксперимент по отключению от электросети на неделю.
Как устроен аккумулятор автомобиля Tesla Model S
Tesla Motors является создателем революционных электромобилей, которые не только выпускаются серийно, но и обладают уникальными показателями, позволяющими сделать их относительно массовым видом транспорта.
Заглянем внутрь батареи электромобиля Tesla Model S и узнаем как она устроена.
По данным североамериканского Агентства по защите окружающей среды (ЕРА), Model S достаточно одного подзаряда батарей объемом 85 кВт*ч для преодоления более 400 км, что является самым значимым показателем среди подобных автомобилей, представленных на специализированном рынке. Для разгона до 100 км/час электрокару достаточно лишь 4,4 секунды.
Залогом успеха данной модели является наличие литий-ионных батарей, основные составляющие которых поставляются для Тесла компанией Panasonic. Аккумуляторы Тесла овеяны легендами. И поэтому один из обладателей такой батареи решился нарушить ее целостность и выяснить, что она представляет из себя внутри. Кстати, стоимость подобной батареи равна 45 000 USD.
Аккумулятор расположен в днище, благодаря чему Тесла обладает низким центром тяжести и прекрасной управляемостью. Присоединяется он к кузову посредством кронштейнов.
Разбираем:
Батарейный отсек формируют 16 блоков, которые параллельно соединены и ограждены от окружающей среды посредством металлических пластин, а также, пластиковой накладкой, предотвращающей попадание воды.
До того, как полностью ее разобрать, было замерено электрическое напряжение, подтвердившее рабочее состояние батареи.
Сборка аккумуляторов отличается высокой плотностью и точностью подгонки деталей. Весь процесс комплектации проходит в полностью стерильном помещении, с использованием роботов.
Каждый блок состоит из 74 элементов, по виду крайне схожих с простыми пальчиковыми батарейками (литий-ионные ячейки Panasonic), разделенных на 6 групп. При этом, выяснить схему их размещения и работы почти нереально — это большой секрет, а значит, сделать реплику данной батареи будет крайне трудно. Китайский аналог аккумулятора Tesla Model S мы вряд ли увидим.
В роли положительного электрода служит графит, а отрицательного — никель, кобальт и оксид алюминия. Указанный объем электрического напряжения в капсуле составляет 3,6В.
Микросхемы аккумулятора Tesla
Система охлаждения аккумулятора Tesla
Самый мощный из имеющихся аккумуляторов (его объем составляет 85 кВт*ч) состоит из 7104 подобных батарей. И весит он порядка 540 кг, а его параметры равны 210 см в длину, 150 см в ширину и 15 см в толщину. Количество энергии, вырабатываемой всего одним блоком из 16, равно количеству, производимому сотней аккумуляторов от портативных компьютеров.
При сборке своих батарей Тесла применяют элементы, произведенные в различных странах, таких, как Индия, КНР, Мексика, но финальная доработка и комплектация производятся в Соединенных Штатах. Компания предоставляет гарантийное обслуживание своей продукции на срок до 8 лет.
Аккумуляторы Panasonic от Tesla
Теперь и вы знаете из чего состоит аккумулятор электромобиля Tesla Model S.
