Батарея “Тесли” відома всьому світу, завдяки прориву компанії в сфері електромобілів. Ідея не нова і освоюється багато років провідними автомобільними фірмами. Однак американські конструктори змогли оптимізувати даний напрямок, беручи до уваги інтереси споживача. Великою мірою це стало можливим за рахунок інноваційних систем енергопостачання, орієнтованих на повну заміну звичних моторів внутрішнього згоряння. Розглянемо особливості та різновиди даного накопичувача.
Застосування
Розробка принципово нових видів акумуляторів li-ion обумовлена завданнями підвищення експлуатаційних показників електрокарів. У зв’язку з цим базова лінійка моделі Tesla S орієнтована на забезпечення транспортного засобу інноваційними джерелами живлення. Особливістю літієво-іонних батарей стало запровадження комбінованого режиму роботи, в якому допускається чергування подачі енергії від двигуна внутрішнього згорання і АБ. При цьому інженери компанії продовжують розробку машин, повністю незалежних від звичного виду пального.
Варто відзначити, що інженери не обмежуються виключно створенням живильних елементів для автомобільного транспорту. Вже випущено кілька версія акумуляторних батарей “Тесли” для побутової та комерційної експлуатації. Якщо варіант для електрокара націлений на підтримання роботи ходових пристроїв і бортової електроніки, то стаціонарні накопичувальні модифікації позиціонуються, як автономні джерела електроенергії. Можливості вказаних елементів дозволяють використовувати їх для обслуговування домашньої техніки. Додатково ведуться дослідження з акумуляції сонячної енергії. Поки що знаходяться на етапі розробки.
Пристрій
Акумуляторні батареї “Тесли” володіють унікальною структурою і способом розміщення активних компонентів. Основною відмінністю від аналогом є літієво-іонна конфігурація. Подібні елементи застосовуються в конструкції мобільних приладів та електричного інструменту. В якості АБ для автомобілів, їх вперше використали інженери фірми “Тесла”. Весь блок ділиться на 74 відсіку, що зовні нагадують пальчикові батарейки. В залежності від конфігурації акумулятора, він включає в конструкцію від 6 до 16 сегментів. Позитивний заряд надходить від графітового електрода, негативний момент створюють кілька хімічних компонентів, включаючи нікель, кобальт і оксид алюмінію.
В машину АКБ Tesla інтегруються за допомогою фіксації на донній частині транспортного засобу. Таке розташування забезпечує занижений центр ваги електромобіля, підвищуючи керованість. В якості кріплення використовуються спеціальні кронштейни. В даний час подібних рішень не так багато, тому часто порівнюють зазначену деталь з традиційною акумуляторною батареєю.
Важливі моменти стосуються безпеки і способу розміщення. Перший фактор гарантується за рахунок міцного корпусу, в якому монтується батарея. Крім того, кожен блок обладнується огорожею у вигляді металевих пластин. При цьому виконується ізоляція не усієї внутрішньої частини, а кожного елемента окремо. Також потрібно відзначити наявність накладки з пластику, запобігає попаданню всередину води.
Характеристики батареї “Тесла”
Найпотужніша варіація АБ для електричного автомобіля складається з 7104 маленьких батарей. Нижче наведені параметри елемента:
- Довжина/товщина/ширина – 2100/150/1500 мм.
- Показник електричного напруги – 3,6 Ст.
- Обсяг харчування, що виробляється однією секцією, ідентичний потенційним показниками ста персональних комп’ютерів.
- Вага батарей “Тесли” – 540 кг
- Час проїзду на одному заряді на середньому елементі силою 85 кВт/год – близько 400 км.
- Набір швидкості до 100 км/год за 4,4 секунди.
При зазначених характеристиках виникає резонне питання, наскільки довговічні зазначені конструкції, адже висока продуктивність передбачає інтенсивний знос активних деталей. Слід зазначити, що виробник на свою продукцію дає вісім років гарантії. Швидше за все, робочий ресурс розглянутих АБ буде таким же.
Поки власники електричних машин не можуть підтвердити або спростувати цей факт. Крім того, є результати досліджень, які свідчать про те, що параметр потужності акумулятора відрізняється її помірною втратою. В середньому цей показник становить близько 5 % на 80 тисяч кілометрів. Є й інші факти, які свідчать про те, що власники зазначеного транспортного засобу з приводу неполадок в батарейному відсіку звертаються все рідше, по мірі виходу нових моделей.
Ємність батареї “Тесли” (модель S)
Оцінювати ємнісну характеристику акумуляторів необхідно з урахуванням розвитку виробництва. Протягом вдосконалення лінійки показник коливався від 60 до 105 кВт/год. Офіційна інформація свідчить про те, що пікова ємність акумулятора становить близько 100 кВт/ч. Як свідчать відгуки власників, реальний параметр буде трохи нижче. Наприклад, батарея “Тесли” на 85 кВт, фактично видає не більше 77 кВт.
В історії наводяться й зворотні приклади, що підтверджують перевищення обсягу. Відомі випадки, коли 100-кіловатна АБ наділялися ємністю близько 102 кВт. Час від часу виявляються протиріччя у визначенні активних живильних компонентів. Переважно, розбіжності спостерігаються в оцінках числа осередків блоку. Пов’язано це з тим, що акумулятор постійно модернізується і вдосконалюється, має інноваційними елементами.
Компанія–виробник стверджує, що кожен рік оновлені модифікації зазнають трансформації в електронних деталях, охолоджувальній системі, архітектурі. Кінцева завдання конструкторів – досягнення максимально можливих якісних характеристик виробу.
Версія «Пауер Волл» (Power Wall)
Як вже згадувалося раніше, поряд з випуском акумуляторів автомобіля “Тесла”, компанія виробляє побутові версії накопичувачів енергії. Однією з продуктивних і останніх модифікацій став літієво-іонний варіант Power Wall. Він призначений для вироблення енергії в якості постійного джерела або експлуатується, як резервна конструкція за типом автономного генератора. Модель представлена в декількох варіаціях, що відрізняються ємністю і службовців для виконання певних енергетичних задач. Найбільш популярними версіями є встановлення на 7 та 10 кВт/год.
Щодо експлуатаційних параметрів, можна зазначити, що «Пауер Волл» має потужність 3,3 кВт з робочою напругою 350-450 ват, сила струму – 9 А. Вага конструкції становить 100 кілограм, отже, про її мобільності мови не йде. Однак в якості варіанту, наприклад, для дачі в літній час блок цілком підходить. Транспортується вузол без проблем, оскільки конструктори велику увагу приділяють механічної захисту корпусної частини. До певних недоліків можна віднести тривалий період зарядки акумулятора (12-18 годин), залежно від модифікації накопичувача.
Модель «Пауер Пак» (Power Pack)
Зазначена система заснована на попередній версії, однак орієнтована на комерційне призначення. Це означає, що така батарея “Тесли” використовується для обслуговування підприємств. Вона являє собою енергетичний накопичувач, піддається масштабуванню і забезпечує підвищену продуктивність системи на цільовому об’єкті. Слід зазначити, що об’єм акумулятора складає 100 кВт, при цьому зазначена ємність не відноситься до максимального показника. Інженери передбачили гнучку конструкцію агрегації декількох установок з можливістю отримання значення від 500 кВт до 10 МВт.
Поодинокі модифікації також модернізуються в плані якості експлуатації. Вже надійшла офіційна інформація про появу другої генерації комерційних АБ, у яких параметр потужності склав 200 кВт, а коефіцієнт корисної дії наблизився до 99 %. Зазначений накопичувач енергії відрізняється технологічними показниками. Щоб розширити обсяг, розробники використовували реверсивний інвертор.
Зазначене нововведення дало можливість підвищити одночасно потужність і продуктивність системи. У планах компанії-розробка та впровадження осередків «Пауер Пак» у конструкцію додаткових сонячних компонентів типу Solar Roof. Такий підхід дозволяє відновлювати енергетичний потенціал батареї не через спеціальні магістралі, а за допомогою безкоштовного сонячного потоку в безперервному режимі.
Виробничі потужності
Як стверджує сам виробник, інноваційні акумулятори виготовляються на власному комбінаті Tesla Gigafactory. Складальна процедура організована за участю представників фірми «Панасонік» (поставка комплектуючих елементів для сегментів блоків). На зазначеному підприємстві виробляються новітні конструкції живлять систем, орієнтованих на третю генерацію електричних автомобілів Model.
Передбачається, що сукупність числа виробів, що випускаються на граничному виробничому циклі складе до 35 ГВт/год. Варто підкреслити, що зазначений обсяг являє половину від усіх параметрів елементів живлення, що випускаються в світі. Поточне обслуговування здійснюється колективом з 6,5 тисяч осіб. Надалі планується додатково створити ще 20 тисяч робочих місць.
Серед особливостей відзначають високу ступінь захисту від злому акумуляторної батареї. Це нівелює можливі ризики наповнення ринку контрафактними варіаціями. Крім того, сама процедура виробництва передбачає участь у процесі високоточною роботизованої техніки. Немає сумнівів, що відобразити всі технологічні виробничі нюанси в нинішній час здатні тільки корпорації рівня “Тесли”. Більшість зацікавлених організацій не потребують плагіаті, оскільки інтенсивно ведуть власні розробки.
Цінова політика
Вартість батареї “Тесли” також постійно варіюється через здешевлення виробничих технологій та у зв’язку з виходом оновлених комплектуючих елементів з підвищеними експлуатаційними параметрами. Два-три роки тому розглянутий тип накопичувального пристосування продавався в межах 45 тисяч доларів (близько 3 млн рублів). Зараз блоки мають ціну близько п’яти тисяч доларів (330 000 рублів).
Приблизно така ж вартість у домашніх аналогів конфігурації «Пауер Волл». До найдорожчим версіями зараховують комерційну акумуляторну батарею. Наприклад, перше покоління зазначеного приладу можна придбати за 20-25000 $ (приблизно 1 327 000 – 1 650 000 рублів).
Конкуруючі модифікації
Компанія “Тесла” не є монополістом по випуску li-ion акумуляторів. Незважаючи на те, що на ринку інші марки не так відомі, їх параметри цілком конкурентоспроможні. Серед популярних представників:
- Корейська корпорація LG виробляє накопичувачі Chem Resu, які є аналогами тесловских PowerWall (система об’ємом 6,5 кВт/год коштує близько 4 тисяч доларів або 265 000 рублів).
- Продукт від Sunverge має діапазоном потужності від 6 до 23 кВт/год, відрізняється можливістю моніторингу заряду і приєднання до сонячних панелей (ціна становить 10-20 тисяч доларів або 665 000 – 1 327 000 рублів).
- компанія ElectrIQ реалізує побутові накопичувальні акумулятори ємністю 10 кВт/год (разом з інвертором виріб обійдеться в 13000 доларів або в 865 000 рублів).
- Серед автомобільних конкурентів виділяються такі фірми, як «Ніссан», «Мерседес».
У першого автогіганта виготовляється серія акумуляторних батарей типу XStorage (робочий обсяг – 4,2 кВт/год). До нюансів зазначеної модифікації зараховують високий рівень екологічної безпеки, повністю відповідає світовим стандартам з випуску легкових машин. У «Мерседеса» виготовляються компактні версії з 2,5 кВт/ч. При цьому їх можна поєднувати в збільшені продуктивні системи ємністю 20 кВт/год.
Особливості
Батареї електромобіля “Тесла” та їх побутові аналоги для масового споживача не дуже доступні. З системами «Пауер Волл» ситуація дещо змінюється за рахунок здешевлення компонентів. А ось ідея агрегації з блоками сонячних панелей поки успішно не може бути реалізована з причини високої вартості. Безперечно, можливість акумуляції безкоштовного джерела енергії вигідна для споживачів, проте покупка подібних конструкцій не по кишені більшості зацікавлених користувачів.
Схожа історія і з іншими альтернативними накопичувачами, принцип роботи і використання яких дає масу плюсів, але вимагає застосування високотехнологічних пристосувань і пристроїв.
Підсумок
На ринку акумуляторів для електрокарів, “Тесла” є безумовним лідером. Багато в чому це пов’язано з використанням у виробництві екологічно чистого транспорту інноваційного обладнання. При цьому інженери провідної компанії стикаються з певними перешкодами. Наприклад, серію Model S з літієво-іонними елементами критикують за слабкий захист, щодо спалаху живильних елементів.
Проте конструктори постійно вдосконалюють свої моделі і конструктивно ставляться до критики. Наприклад, після єдиного за всю історію експлуатації електромобілів загоряння АБ на машини почали встановлювати алюмінієвий порожнистий брус (для захисту від перешкод на дорожньому покритті), щит з пресованого алюмінію і титанову плиту. Всі, хто купив машини до цього вдосконалення, запропоновано безкоштовно доукомплектувати їх на станціях ТО.
