Elon Musk, administrerende direktør for Tesla Motors (TSLA TSLATesla Inc302. 78-1. 08% Lavet med Highstock 4. 2. 6 ) er ikke en til at komme ned fra en udfordring. Han byggede det første levedygtige private rumflyselskab, SpaceX, som sender raketter ind i rummet for at genopbygge den internationale rumstation. Han er ved at udvikle et højhastighedstogtransportsystem, der forbinder Los Angeles til San Francisco, kaldet Hyperloop. Han er også grundlæggeren af ​​Tesla, verdens første uafhængige elbilfirma på globalt plan.

Da folk klagede over, at Teslas elbiler var for dyre for middelklassen, og at deres køreområde mellem afgifterne var for kort, lovede Musk at arbejde med batteriproducenter for at reducere omkostningerne og forbedre effektiviteten. Da fremskridtene med sine batterivirksomheder var for langsomt, besluttede Tesla at komme ind i selve batteriet. I sidste uge annoncerede Tesla sin egen serie af kommercielle og boligbatterier, der hedder PowerWall-serien, og viser igen, at ingen teknisk udfordring er for stor til Mr. Musk. (Se også: Investeringsmuligheder for nye batteriteknologier .)

Problemet med aktuelle batterier

Batterier er solid state-enheder, der opbevarer og slukker elektrisk strøm, drev et udvalg af forbrugerelektronik og andre enheder. Genopladelige lithiumion-batterier (LiOn) er blevet de mest anvendte i disse applikationer og findes i alt fra mobiltelefoner og tabletter til bærbare computere til elbiler. Mens mikrochips og integrerede kredsløb er blevet eksponentielt stærkere, mindre og billigere, har batteriteknologien forsinket bagud. I løbet af samme tid har forbedringer i LiOn-batterier kun været små og inkrementale. (Se også: Lithium-ion batteribeholdere .)

Tag for eksempel en moderne smart telefon. Beregningsindsatsen er alt pakket ind i en lille del af enheden, mens batteriet optager det meste af det ledige rum. Batteriet er også en stor faktor i enhedens samlede omkostninger. For elbiler er problemet kompliceret: bilerne er i det væsentlige en række batteripakker på hjul. Teslas flagskibsbil, model S har ca. 60 kilowatt-timer med elektrisk kapacitet, hvilket betyder at omkring $ 30.000 - en imponerende 42,25% af stickerprisen - kan direkte henføres til batterierne.

Litium er også et meget ustabilt stof, og batterierne skal derfor bygges omhyggeligt, så de ikke bliver beskadiget under en typisk bilulykke. Selv små mængder af eksponering for luft eller til vand kan gøre lithium udbrud i ild.Sikring af, at hvert batteri er ordentligt forseglet og sikret, er et ekstra lag af omkostninger. (For mere, se: Hvorfor er Tesla biler så dyre? )

Tesla's PowerWall

Selvom Tesla ikke er det første eller eneste selskab til at udvikle en kommercielt tilgængelig LiOn-batterilagringsløsning til hjemmet eller forretning, er det et opmuntrende skridt i retning af at løse en række problemer. Tesla har bygget en enorm batterifabrik (passende kaldet en gigafactory) i Nevada-ørkenen, der er i stand til at producere sine nye og forbedrede batteripakker, både for dets køretøjer og, som Musk for nylig meddelte, til hjemme- og forretningsenergilagring.

Teslas nye PowerWall-batterier er 100 kg (220 pund) kasser, ca. 4. 25 fod x 3 fod. De tilbyder to modeller, en med en kapacitet på 10 kilowatt-time (kWh), der starter ved $ 3, 500 og en 7 kWh-version for $ 3.000. Disse batterier kan tilsluttes i serie for at give op til i alt 90 kWh strøm. For at sætte det i perspektiv, køber et typisk køkken forbrugerne under 5 kWh om dagen og en vaskemaskine og tørretumbler under 6 kWh pr. Fuld cyklus.

Teslas batteriteknologi hjælper med at forbedre sin el-bil, men PowerWall markedsføres til andre anvendelser. Hjemme med solpaneler kan i øjeblikket sælge overskydende el produceret til elnettet, men kan ikke effektivt gemme den energi. Dette medfører ubalanceret belastning på nettet, og gør boligproduktion af solenergi mindre end nyttig om natten eller i overskyede dage. Det elektriske net i dag kan ikke lagre elektricitet, og strøm produceres og distribueres efter behov til hvor det er nødvendigt.

Ubalanceret belastning på gitteret kan forekomme, da solpaneler på boliger taget har tendens til at producere den maksimale mængde elektricitet om eftermiddagen, når solen er den stærkeste. Efterspørgslen efter elektricitet er imidlertid ofte relativt lav på dette tidspunkt på dagen og er mest efterspurgt tidligt om morgenen, når folk vågner op og gør sig klar. At have en levedygtig batteriløsning installeret i forbindelse med solpaneler tager et stort skridt i retning af at løse disse problemer. (Se også: Hvordan fortjeneste fra solenergi .)

PowerWall-batterier kan også give uafbrudt strøm til boliger under storme eller andre strømbrud i stedet for traditionelle gasdrevne generatorer. De kan også levere elektricitet til områder i verden, hvor elektricitet er knappe, eller nettet er upåliteligt. Tilslutning af en PowerWall til sol- eller vindgenerering i en fjerntliggende landsby kan give dem en pålidelig strømforsyning 24 timer i døgnet.

Økonomien til at eje PowerWall

Nogle mennesker kan afvise Teslas PowerWall-batterier som et forfængelighedsposter, der er forbeholdt de velhavende på samme måde som Tesla-biler har været. Mens $ 3, 500 kan virke som en stor mængde at skalere ud for, hvad der er et stort batteri, kan det være umagen værd at se nærmere på de økonomiske principper i Musks dristige energisyn - og se derefter ud over dem.

Hverken den annoncerede pris på 10kWh og 7kWh-systemerne inkluderer installationsomkostninger eller $ 2, 000 for hardwaren til grænsefladen med et hjemmeafbryderboks.Nogle beregninger sætter den effektive pris på PowerWall-arrayet med så meget 30 cent per kWh, hvilket er næsten tre gange dyrere end gennemsnitsprisen for et hjem i USA.

Til sammenligning Generac (GNRC GNRCGenerac Holdings Inc50. 60 + 0. 80% Lavet med Highstock 4. 2. 6 ), en førende generatorproducent , tilbyder en 11 kW generator, der kører på propan eller naturgas og koster omkring $ 2, 500. Generatoren kræver en direkte gasledning eller en 250 gallon propan lagertank, som begge kan være dyre at installere - og du skal stadig betale til brændstof. Et skøn sætter prisen på propan på 17% over el via nettet. Desuden er det svært at skalere traditionelle generatorer, mens de modulære PowerWall-enheder nemt kan tilføjes, hvis en husstands energilagringsbehov skal stige.

Mens omkostningerne ved installation af et solpanel system til at supplere PowerWall er dyrt, har solinstallationerne været faldende i pris dramatisk de seneste år på grund af faldende produktionsomkostninger, mere effektive installationsprocesser som følge af stigende stordriftsfordele og generøse statsstøtte på nogle steder. Skattelettelser gør solinstallationen mere overkommelig for husholdninger, og solfirmaer tilbyder ofte generøse incitamenter til boligejere, der reducerer upfront omkostninger og kan bringe ned per / kWh el-omkostninger under nettopriser på grund af netmåling.

Selvfølgelig kan argumentet gøres, at Teslas batterier og også gasdrevne generatorer er luksusartikler. Men nødstrømforsyninger er blevet populære efter de seneste ekstreme vejrforhold som orkanerne Irene og Sandy samt det massive snefald, der ramte østkysten om vinteren 2014-2015. Det er ikke målet med PowerWall - endnu - at tage hjem helt ud af elnettet. Det er snarere et levedygtigt alternativ til gasgeneratorer til backup-el i tider med behov.

Men den vigtigste økonomiske virkning af Teslas PowerWall-system er den stigning i den kulturelle kapital, den vil producere. Som de fleste andre teknologiske innovationer i de sidste 150 år fra gasbelysning til smartphones, kan de mere velhavende være de første adoptere, men deres interesse skaber de nødvendige forudsætninger for at udvikle stordriftsfordelingen, der sætter ny teknologi i hænderne på hverdagsbrugeren.

Bottom Line

Teslas PowerWall-batterier er en spændende udvikling inden for energilagteknologi. Selvom de ikke genopfinder hjulet, gør de eksisterende lithium-ion-batteriteknologi mere overkommelig og tilgængelig ved større skalaer.

Tesla har også fordel af sin administrerende direktør, Elon Musk, som har et ry og en rekord for at tage på vanskelige tekniske udfordringer og lykkes. PowerWall-batterier og deres efterfølgere vil sandsynligvis blive endnu billigere og mere effektive med konkurrence og med løbende forskning og udvikling. Om tyve år er det måske ikke mærkeligt at se et sådant batteri i kælderen eller garagen i hvert hjem.