Die Ankündigung im Sommer, in Südaustralien das größte Batteriespeichersystem der Welt zu bauen, zeichnete sich dadurch aus, dass wichtige Details geheim gehalten wurden.

Teslas Ankündigung im Sommer, in Südaustralien das größte Batteriespeichersystem der Welt zu bauen, zeichnete sich dadurch aus, dass wichtige Details geheim gehalten wurden.

Glücklicherweise ist das Projekt zwar weiterhin rätselhaft, doch können weitere Informationen über die Platzierung von Tesla-Solarpaneelen und -Batterien auf der hawaiianischen Insel Kauai, die Anfang des Jahres online erschienen, entdeckt oder abgeleitet werden.
Tatsächlich liegen laut Elon Musk inzwischen genügend Informationen vor, um Berechnungen anzustellen.Das Gleiche gilt für inspirierende Mathematik.
Während es wichtig ist, dass Teslas Lösung günstiger als Diesel ist, ist es noch wichtiger, dass sie billiger ist, obwohl sie nur zwei Drittel der tatsächlichen Solarpanelleistung und zwei Drittel der tatsächlichen Batteriekapazität verbraucht.
Teslas Kauai-Projekt umfasst 55.000 Solarmodule, die 17 Megawatt Spitzengleichstrom liefern können, und 52 Megawattstunden Lithium-Ionen-Batteriespeicher in Form von 272 Powerpack 2 auf einem 44 Hektar großen Gelände.
Er ist etwas größer als der Buckingham Palace (40 Acres) und etwas weniger als halb so groß wie der Vatikan (110 Acres).
Beachten Sie, dass die Solaranlage zwar oft mit 13 MW (Wechselstrombasis) angegeben wird, die Kauai Island Community Cooperative jedoch die Zahl mit 17 MW (Gleichstrombasis) bestätigt.
Tesla hat mit der Kauai Island Utility Cooperative einen Vertrag über die Versorgung des Netzes mit bis zu 52 Megawattstunden Strom pro Nacht abgeschlossen.Der Energieversorger hat zugestimmt, einen Pauschalpreis von 13,9 Cent/kWh für gespeichertes Solarlicht zu zahlen, etwa 10 % weniger als der Betrag, den er für den Betrieb von Dieselgeneratoren zahlt.
(Während der Spitzenstromzeiten muss die Insel immer noch Diesel verbrennen – nur nicht viel. Außerdem ist es selbst auf Hawaii zeitweise bewölkt und regnerisch.)
Warum Tesla tagsüber keinen Strom direkt an das Netz verkaufen kann, ist darauf zurückzuführen, dass das Netz von Kauai einfach nicht mehr Sonnenenergie aufnehmen kann: Mittags deckt Photovoltaik bereits mehr als 90 Prozent des Bedarfs der Insel.
Auf der Tesla-Website wird jedes Powerpack 2 mit 210 kWh angegeben und besteht aus 16 Powerwall 2, die ihrerseits eine Nennleistung von 13,2 kWh haben.Das macht Sinn, denn 13,2 kWh x 16 = 211,2 kWh.
Allerdings ist der absolute Energiegehalt jeder Powerwall 2 deutlich höher.Laut dem National Renewable Energy Laboratory ist die Powerwall der ersten Generation mit einer Nennleistung von 7 kWh eine 10-kWh-Batterie, die für eine Entladekapazität von bis zu 70 Prozent ausgelegt ist.
Dies ähnelt der Entladungstiefe von zwei Dritteln, die im Chevrolet Volt Plug-in-Hybrid verwendet wird, der ebenfalls eine Nickel-Mangan-Chrom-Batteriechemie verwendet.
Bei einer Entladetiefe von zwei Dritteln entspricht die vom Powerpack 2 bereitgestellte Leistung von 210 kWh einer absoluten Leistung von 320 kWh.Somit beträgt die absolute Kapazität von 272 Powerpack 2 auf Kauai 87 MWh.
Seit der ersten Energiespeicher-Ankündigung im Jahr 2015 hat Elon Musk einen Batteriepreis von 250 US-Dollar/kWh für große Einsätze versprochen und diese Zahl im Vorfeld eines aktuellen Projekts in Südaustralien bestätigt.
Die Kosten von 250 $/kWh für die Nennleistung auf Modulebene werden zu einer viel niedrigeren absoluten Leistung von 170 $/kWh, wenn zwei Drittel der Entladungstiefe berücksichtigt werden.
Warum gibt Tesla eine Nennleistung von 57 MWh an und meldet nur 52 MWh?Mit den zusätzlichen Batterien wird wahrscheinlich ein Kraftwerk auf Kauai entstehen, das selbst nach 20 Jahren Batterieverschleiß noch 52 Megawattstunden Strom pro Tag erzeugen kann.
Die in Kauai installierten Solarmodule sind fest geneigt, das heißt, sie sind in einem festen Winkel montiert.Sie rotieren tagsüber nicht und folgen der Sonne wie andere große Solaranlagen.
Nach Angaben des Lawrence Berkeley National Laboratory laufen die drei bestehenden Solarprojekte mit fester Neigung auf Kauai seit mehr als einem Jahr und erreichen Leistungsfaktoren von 20 %, 21 % und 22 %.(Der Leistungsfaktor ist das Verhältnis der von einem Kraftwerk erzeugten Energie zu seiner maximalen theoretischen Leistung.)
Dies legt nahe, dass ein Leistungsfaktor von 21 % eine vernünftige Annahme für die Photovoltaik-Erzeugung im Kauai-Projekt von Tesla ist.Wenn wir also 17 Megawatt mit 21 % Leistung in 24 Stunden multiplizieren, erhalten wir 86 Megawattstunden Strom pro Tag.
Basierend auf den Produktspezifikationen können die Netzteile den Gleichstromeingang mit einem Wirkungsgrad von etwa 90 % in einen Wechselstromausgang umwandeln.Das bedeutet, dass 86 MWh Gleichstrom, der der Sonne zugewandt ist, etwa 77 MWh Wechselstrom, der dem Netz zugewandt ist, erzeugen sollten.
Die bis zu 52 Megawattstunden, die Tesla jede Nacht zu verkaufen verspricht, sind etwa zwei Drittel der 77 Megawattstunden, die Tesla täglich von seinen Solarpaneelen erwartet.
Einfach ausgedrückt sind sowohl Solar- als auch Batteriezellen erheblich überdimensioniert, aber trotzdem bleibt die Wirtschaft rentabel.
Während Tesla täglich bis zu 52 Megawattstunden Strom in das Netz von Kauai einspeisen kann, ist dies an stürmischen oder regnerischen Tagen nicht möglich.
Um diese Auswirkungen zu bewerten, generierte die SolarAnywhere-Software von Clean Power Research repräsentative jährliche Daten zur Sonneneinstrahlung für Lihue, Kauai, wo sich das Tesla-Projekt befindet.
Aus Gründen der Transparenz können die in dieser Analyse verwendeten Daten unter tinyurl.com/TeslaKauai eingesehen werden.
Ein repräsentatives Jahr der SolarAnywhere-Daten zeigt eine globale durchschnittliche horizontale Exposition von 5,0 Stunden pro Tag, was einem Leistungsfaktor von 21 % entspricht.Dies steht im Einklang mit Daten des Lawrence Berkeley National Laboratory.
Daten von SolarAnywhere gehen davon aus, dass Tesla im ersten Jahr durchschnittlich 50 Megawattstunden Strom pro Tag an die Versorgungsgenossenschaften von Kauai liefern wird.
Mit zusätzlichen 5 MWh Batterie wird Tesla selbst nach einer Reduzierung der Solarpanel- und Batteriekapazität um 10 Prozent schätzungsweise zwischen 45 und 49 MWh Strom pro Tag ins Netz einspeisen (abhängig von den Besonderheiten seiner Betriebsstrategie)..
Unter der Annahme, dass der durchschnittliche tägliche Netzbeitrag in den nächsten 20 Jahren von 50 MWh auf 48 MWh sinkt, wird Tesla durchschnittlich 49 MWh pro Tag bereitstellen.
Green Tech Media schätzt, dass ein Solarpark im Versorgungsmaßstab bei der Installation auf Kauai etwa 1 US-Dollar pro Watt kosten wird, was bedeutet, dass der Solaranteil des Projekts auf Kauai etwa 17 Millionen US-Dollar kosten wird.Dank einer 30-prozentigen Steuergutschrift für Investitionen brachte dies etwa 12 Millionen US-Dollar ein.
Eine im Dezember 2015 durchgeführte EPRI/Sandia National Laboratories-Umfrage schätzte die Betriebs- und Wartungskosten von Solarparks im Versorgungsmaßstab auf 10 bis 25 US-Dollar pro Kilowatt und Jahr.Bei einem Betrag von 25 US-Dollar würden die sogenannten Betriebs- und Wartungskosten für die 17-MW-Solarmodule vor Ort 425.000 US-Dollar pro Jahr betragen.
Die höhere Punktzahl ist angemessen, da das Tesla Kauai-Projekt sowohl das Batteriepaket als auch die Panels selbst umfasst.
Bei 250 US-Dollar pro Kilowattstunde kosten Kauais Batterien etwa 13 Millionen US-Dollar.Tesla berechnet in der Regel die Verkabelung und die Feldunterstützungsausrüstung separat, was bis zu 500.000 US-Dollar betragen kann.
Nachdem wir die schlechtesten Betriebs- und Wartungskosten ausgewählt haben, nehmen wir die besten Kabel- und Gerätekosten und gehen davon aus, dass diese praktisch kostenlos sind.
Insgesamt wird Tesla einen jährlichen Cashflow von etwa 2,5 Millionen US-Dollar haben, davon etwa 26 Millionen US-Dollar an Vorlaufkosten (12 Millionen US-Dollar für den Solarpark, 14 Millionen US-Dollar für Batterien) und etwa 425.000 US-Dollar pro Jahr an Ausgaben.
Unter diesen Annahmen beträgt die interne Rendite des Tesla Kauai-Projekts 6,2 %.
Während dies für viele Branchen unannehmbar niedrig ist, geht SolarCity wie ein Großteil der Solarbranche von einer diskontierten Cashflow-Annahme von 6 % aus und Kauai war ursprünglich ein SolarCity-Projekt.(Weitere Informationen finden Sie in der oben verlinkten Tabelle.)
Dies deutet darauf hin, dass die Zahlen korrekt sind;Wir könnten denken, dass sich die Fehler in den verschiedenen Annahmen gegenseitig aufheben könnten.
Die meiste Zeit des Jahres erzeugt das Tesla-Projekt auf Kauai weit mehr Strom, als seine Batterien verarbeiten können.Dasselbe gilt auch für zukünftige Projekte.was zu tun?
Eine Möglichkeit besteht darin, überschüssigen Strom zur Wasserabtrennung und zur Erzeugung von Wasserstoff für Brennstoffzellenfahrzeuge zu nutzen;Hawaiis erste Brennstoffzellen-Hydrierstation wird diesen Ansatz auf Oahu nutzen.
Wenn Teslas Kauai-Projekt einen Teil der 20 oder mehr Megawattstunden verkaufen kann, die es täglich für den Betrieb von Wasserstoffelektrolyseuren ausgeben kann, wird die interne Rendite des Projekts noch weiter steigen, selbst wenn dieser Strom zu einem reduzierten Preis bereitgestellt wird.
Dies würde ein ironisches Szenario schaffen, in dem es im Interesse von Tesla liegt, zu hoffen, dass der Erfolg von Fahrzeugen mit Wasserstoff-Brennstoffzellen zu einer Nachfrage nach Wasserstoff führen wird.
Eine unerwartete Lehre aus Teslas Kauai-Projekt könnte sein, dass Brennstoffzellen nicht nur unseren Übergang zu erneuerbarer oder emissionsfreier Energie nicht verhindern, sondern auch eine Rolle spielen könnten, wenn der Wasserstoff, den sie verbrauchen, ausschließlich mit erneuerbarer Energie hergestellt wird.Energie.
Die wichtigste Lehre ist jedoch, dass Tesla bewiesen hat, dass die Kombination von Solarpaneelen und Energiespeicherung nicht in der Zukunft, sondern schon heute wirtschaftlich sinnvoll ist.
Tatsächlich wäre die Kombination auf Kauai sinnvoll, selbst wenn nur zwei Drittel der Energie und zwei Drittel der Batteriekapazität genutzt würden.
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