Batteria "Tesla": dispositivo, caratteristiche, applicazione

La società "Tesla" è conosciuta, prima di tutto, una svolta nel settore delle auto elettriche. Il concetto di trasporto rispettoso dell'ambiente è stato a lungo dominato dai più grandi giganti dell'auto, ma gli ingegneri americani sono riusciti a portare l'idea più vicina ai veri interessi del consumatore. In larga misura ciò è stato facilitato dai sistemi di alimentazione, che dovevano sostituire completamente il tradizionale motore a combustione interna. E la linea di batterie elettriche Tesla Model S ha segnato una nuova tappa nello sviluppo del segmento.

Uso della batteria

I motivi principali per lo sviluppo di batterie fondamentalmente nuove sono stati causati dall'incremento delle prestazioni delle auto elettriche. Pertanto, la linea di base è incentrata sulla fornitura di trasporti con un innovativo sistema di approvvigionamento energetico. In particolare, per Modelli Tesla Model S sono utilizzate versioni di batteria agli ioni di litio di punta. La loro caratteristica è l'eliminazione del cosiddetto principio ibrido del funzionamento a batteria, in cui è consentita l'alimentazione alternativa della macchina dal pacco batteria e dal motore a combustione interna. L'azienda mira a rendere l'alimentazione delle auto elettriche completamente indipendente dal combustibile tradizionale.

Tuttavia, gli sviluppatori non sono limitati al sistema di alimentazione del veicolo. Ad oggi, diverse serie sono state formate con batterie progettate per uso residenziale e commerciale stazionario. E se la batteria Tesla per un'automobile si concentra sul supporto della funzionalità degli ingranaggi e dell'elettronica di bordo, i modelli di accumulatori di energia possono essere considerati fonti di alimentazione universali e autonome. La capacità di questi elementi è sufficiente per la manutenzione, ad esempio, degli elettrodomestici. Anche il concetto di accumulo di energia solare si sta sviluppando, ma finora non si parla di un'ampia distribuzione di tali sistemi.

Dispositivo batteria

Le batterie hanno una struttura speciale e la configurazione della posizione degli elementi attivi. Prima di tutto, gli alimentatori si distinguono sulla base di una base agli ioni di litio. Tali elementi sono stati a lungo usati come fonte di energia dispositivi mobili e utensili elettrici, ma per la prima volta gli sviluppatori della batteria Tesla hanno scoperto il compito di fornire loro il trasporto. Per l'auto viene utilizzato un blocco composto da 74 componenti che assomigliano alle batterie delle dita esternamente. L'intero blocco è diviso in diversi segmenti (da 6 a 16 a seconda della versione). La grafite agisce come un elettrodo positivo e un intero gruppo di riempitivi chimici, tra cui ossido di alluminio, cobalto e nichel, fornisce una carica negativa.

Per quanto riguarda l'integrazione nel design della vettura, il pacco batteria è fissato sul fondo. A proposito, è proprio questo posizionamento che fornisce ai veicoli elettrici un baricentro ridotto e, di conseguenza, una controllabilità ottimale. Il fissaggio diretto viene effettuato utilizzando staffe complete.

Dato che oggi esistono solo analoghi di soluzioni simili, allora, prima di tutto, l'idea potrebbe venire dal confronto di una batteria Tesla con batterie tradizionali. E in questo senso, sorge la domanda logica circa la sicurezza, almeno, di questo metodo di collocamento. Il compito di fornire protezione è risolto da un caso ad alta resistenza in cui è racchiusa la batteria Tesla. Il dispositivo di ogni unità prevede anche la presenza di piastre metalliche che racchiudono. Inoltre, non è lo stesso compartimento interno ad essere isolato, ma ogni segmento separatamente. A ciò va aggiunta la presenza di un rivestimento in materiale plastico, appositamente progettato per eliminare la penetrazione dell'acqua all'interno della cassa.

Specifiche tecniche

La versione più potente della batteria per l'auto elettrica "Tesla" comprende circa 7104 mini-batterie, ha 210 cm di lunghezza, 15 cm di spessore e 150 cm di larghezza. La tensione nell'unità è 3,6 V. Per confronto, la quantità di energia generata da una sezione della batteria corrisponde al potenziale prodotto dalle batterie di centinaia di computer portatili. Ma il peso della batteria "Tesla" è piuttosto impressionante - circa 540 kg.

Cosa offre queste caratteristiche delle auto elettriche? Secondo i calcoli degli specialisti, una batteria con una capacità di 85 kWh (media nella scaletta del costruttore) consente di guidare circa 400 km con una sola carica. Ancora una volta, per confronto, non molto tempo fa, le più grandi case automobilistiche nel segmento "verde" hanno combattuto per indicatori di 250-300 km, che potrebbero essere superati senza ricaricare. Dinamica impressionante e veloce: 100 km / h sono reclutati in soli 4,4 secondi.

Naturalmente, con tali proprietà, sorge la domanda sulla durata della batteria, poiché alte prestazioni implicano un corrispondente tasso di usura degli elementi attivi. Immediatamente si dovrebbe notare che il produttore fornisce una garanzia di 8 anni sulle loro batterie. Probabilmente, la durata effettiva della batteria "Tesla" sarà la stessa, ma finora anche i primi proprietari di veicoli elettrici non possono confermare o smentire questa cifra.

D'altra parte, ci sono studi che mostrano una moderata perdita di potenza della batteria. In media, l'unità perde il 5% della capacità di potenza di 80 mila km. C'è un altro indicatore che indica che il numero di richieste da parte degli utenti di auto elettriche "Tesla" per ragioni di problemi nel pacco batteria diminuisce man mano che nuove versioni diventano disponibili.

Capacità della batteria

La valutazione dell'indicatore capacitivo della batteria non è completamente chiara. Mentre il righello si sviluppava, questa caratteristica passava da 60 a 105 kWh, se prendiamo le versioni più importanti. Di conseguenza, secondo i dati ufficiali, l'attuale capacità massima della batteria della batteria Tesla è di circa 100 kWh. Tuttavia, in base ai risultati dei test dei primi proprietari di veicoli elettrici con tali apparecchiature, è emerso che, ad esempio, la modifica da 85 kWh ha in realtà una capacità di 77 kWh.

Esistono esempi invertiti in cui viene rilevato il volume in eccesso. Pertanto, il modello di batteria per 100 kWh in uno studio dettagliato risultava dotato di una capacità di 102,4 kWh. Inoltre rivelato e incongruenze nel determinare il numero di batterie attive. In particolare, ci sono discrepanze nelle stime del numero di celle della batteria. Gli esperti attribuiscono questo al fatto che la batteria Tesla viene costantemente aggiornata, incorporando nuovi miglioramenti e miglioramenti. La società stessa nota che ogni anno le nuove versioni dell'unità subiscono cambiamenti in architettura, componenti elettronici e sistemi di raffreddamento. Ma in ogni caso, l'attività degli ingegneri mira a migliorare le prestazioni del prodotto.

Modifica PowerWall

Come già accennato, in parallelo con la linea di batterie per auto, Tesla sviluppa anche un segmento dispositivi di accumulo di energia inteso per esigenze domestiche. Uno degli ultimi e più notevoli sviluppi in questo segmento è stato anche il blocco agli ioni di litio PowerWall. Può essere utilizzato come fonte permanente di energia per coprire determinati compiti energetici e come unità di riserva con una funzione autonoma del generatore. Questa batteria "Tesla" è presentata in diverse versioni, che differiscono per capacità. Quindi, i modelli più popolari sono 7 e 10 kWh.

Per quanto riguarda le prestazioni, il potenziale di potenza è 3,3 kW a una tensione di 350-450 V e una corrente di 9 A. La massa dell'unità è di 100 kg, quindi è possibile dimenticare la mobilità della batteria. Anche se non si dovrebbe ignorare la possibilità di utilizzare l'unità al cottage nel periodo stagionale. Non dovresti preoccuparti del danno della batteria durante il trasporto, poiché gli sviluppatori prestano particolare attenzione alla protezione fisica del caso. L'unica cosa che può sconvolgere il nuovo utente di questo prodotto "Tesla" - il tempo ricarica della batteria che è di circa 10-18 ore a seconda della versione del disco.

Modifica PowerPack

Questo sistema si basa sugli elementi di PowerWall, ma è destinato alle società di assistenza. Cioè, stiamo parlando della versione commerciale del negozio di energia, che è suscettibile di ridimensionamento ed è in grado di fornire alte prestazioni dell'oggetto target. Basti dire che la capacità della batteria è di 100 kW, anche se questa capacità non è il massimo. Gli sviluppatori hanno fornito un sistema flessibile per combinare più unità con la capacità di fornire da 500 kW a 10 MW.

Inoltre, le batterie singole PowerPack stanno anche migliorando le loro prestazioni. Non molto tempo fa, l'aspetto della seconda generazione della batteria commerciale Tesla, le caratteristiche di prestazione hanno raggiunto 200 kW e l'efficienza del 99%. Questa riserva di accumulo di energia e proprietà tecnologiche differisce.

Gli ingegneri per fornire la possibilità di espandere il volume hanno utilizzato un nuovo inverter di tipo inverter. Grazie a questa innovazione, sia la potenza che la capacità dell'unità sono aumentate. Nel prossimo futuro, la società intende offrire il concetto di introduzione delle celle PowerPack nella struttura delle celle solari ausiliarie del tetto solare. Ciò darà l'opportunità di ricostituire il potenziale energetico della batteria non attraverso le linee di alimentazione principali, ma a scapito dell'energia solare gratuita in modalità continua.

Dove viene prodotta la batteria Tesla?

Secondo il produttore, batterie agli ioni di litio fabbrica la sua fabbrica Gigafactory. Inoltre, il processo di assemblaggio stesso viene implementato in collaborazione con la società Panasonic. A proposito, i componenti per i segmenti batteria sono forniti anche da un'azienda giapponese. Presso le strutture della Gigafactory, in particolare, viene prodotta la nuovissima serie di propulsori per la terza generazione di auto elettriche. Secondo alcuni calcoli, il volume totale delle batterie prodotte al massimo ciclo di produzione dovrebbe essere di 35 GWh all'anno. Per fare un confronto, questo volume occupa la metà di tutta la potenza prodotta nel mondo delle batterie. 6500 dipendenti dell'impresa avranno un potenziale così alto, anche se in futuro si prevede di creare circa 20 mila nuovi posti di lavoro.

Va notato che la batteria modello Tesla S ha un alto grado di protezione contro i furti con scasso, che minimizza praticamente i rischi delle controparti contraffatte sul mercato. Inoltre, il processo di produzione in sé coinvolge unità robotiche di alta precisione. Ovviamente, solo le aziende dello stesso livello di Tesla sono in grado di ripetere la tecnologia oggi. Tuttavia, le aziende interessate non ne hanno bisogno, dal momento che sono impegnate nei loro sviluppi in questa direzione.

Costo della batteria

Anche i prezzi delle batterie Tesla cambiano regolarmente, il che si associa a tecnologie di produzione più economiche e al rilascio di tutti i nuovi componenti con prestazioni più elevate. Alcuni anni fa, la batteria per l'auto elettrica Model S poteva essere acquistata per $ 45.000. Al momento, gli articoli costano $ 3.000-5.000. Cartellini prezzi simili si applicano agli elettrodomestici PowerWall. Ma il più costoso è una batteria commerciale "Tesla", il cui prezzo è di $ 25.000. Ma questo riguarda solo la versione di prima generazione.

Analoghi dalla concorrenza

Come già notato, "Tesla" non è un monopolista nel segmento. Ci sono molte offerte simili sul mercato che potrebbero essere meno conosciute, ma abbastanza competitive nelle loro caratteristiche. Pertanto, un'alternativa al sistema PowerWall è offerta dalla società coreana LG, che ha sviluppato gli elementi di Chem RESU. Un'unità con una capacità di 6,5 kWh è stimata in $ 4,000. Lo storage con una gamma di 6-23 kWh offre Sunverge. Questo prodotto è caratterizzato dalla capacità di monitorare la carica e connettersi ai pannelli solari. Il suo costo varia in media da $ 10.000 a $ 20.000. ElectrIQ offre dispositivi di accumulo di energia domestica con un potenziale di capacità di 10 kWh. L'unità costa $ 13.000, ma questo prezzo include anche un inverter.

Anche altre case automobilistiche stanno sviluppando la direzione innovativa, che sta ancora più pressando la batteria Tesla sul mercato in varie versioni. Tra i concorrenti di questo collegamento sono particolarmente noti Nissan e Mercedes. Nel primo caso, la linea proposta di batterie XStorage con una capacità di 4,2 kWh. Le caratteristiche speciali di questi elementi includono un alto grado di sicurezza ambientale, che si adatta ai requisiti dei più recenti standard di produzione automobilistici europei. A sua volta, Mercedes produce piccoli articoli da 2,5 kWh, ma possono essere combinati in unità più efficienti, la cui potenza raggiunge i 20 kWh.

In conclusione

Il produttore Tesla è indubbiamente lo sviluppatore più popolare di sistemi innovativi di approvvigionamento energetico e veicoli ecologici. Ma, aprendo nuovi orizzonti nel mondo della tecnologia, questa azienda sta affrontando seri ostacoli. In particolare, le auto elettriche Tesla Model S con batterie agli ioni di litio sono regolarmente criticate dagli esperti per non avere una sicurezza sufficientemente elevata in termini di protezione contro l'accensione delle batterie. Sebbene le ultime versioni degli ingegneri abbiano apportato miglioramenti significativi in ​​questo senso.

Rimane anche il problema di indisponibilità delle batterie per il consumatore di massa. E se questa situazione cambia con i dispositivi di archiviazione domestici a causa di elementi più economici, l'idea di abbinare unità con pannelli solari non può ancora avere successo sul mercato a causa del costo elevato. Le opportunità per l'accumulo di energia libera sono le più promettenti e vantaggiose per gli utenti, ma l'acquisto di tali sistemi è fuori dalla portata della maggior parte dei consumatori interessati. Lo stesso vale per altre aree in cui è previsto l'uso di fonti di energia alternative. Il principio del loro lavoro offre molti vantaggi, ma vengono raggiunti solo a spese di sofisticate apparecchiature high-tech.