L'annuncio estivo di Tesla di costruire il più grande sistema di accumulo di batterie del mondo nell'Australia meridionale è stato caratterizzato dal fatto di mantenere segreti i dettagli chiave.
Fortunatamente, mentre il progetto rimane avvolto nel mistero, è possibile scoprire o dedurre ulteriori informazioni sul posizionamento dei pannelli solari e delle batterie Tesla sull’isola hawaiana di Kauai, apparse online all’inizio di quest’anno.
In effetti, ora ci sono abbastanza informazioni – secondo Elon Musk – per fare calcoli.Lo stesso vale per la matematica motivazionale.
Sebbene sia importante che la soluzione di Tesla sia più economica del diesel, è ancora più importante che sia più economica nonostante utilizzi solo i due terzi della potenza effettiva del pannello solare e i due terzi della capacità effettiva della batteria.
Il progetto Kauai di Tesla comprende 55.000 pannelli solari in grado di fornire 17 megawatt di potenza CC di picco e 52 megawattora di accumulo di batterie agli ioni di litio sotto forma di 272 Powerpack 2 su un sito di 44 acri.
È leggermente più grande di Buckingham Palace (40 acri) e poco meno della metà del Vaticano (110 acri).
Si noti che sebbene il pannello solare sia spesso citato come 13 MW (basato su corrente alternata), la cooperativa comunitaria dell'isola di Kauai conferma la cifra come 17 MW (basato su corrente continua).
Tesla ha stipulato un contratto con la Kauai Island Utility Cooperative per fornire alla rete fino a 52 megawattora di elettricità ogni notte.L’azienda ha accettato di pagare una tariffa forfettaria di 13,9 centesimi/kWh per la luce solare immagazzinata, circa il 10% in meno di quanto paga per alimentare i generatori diesel.
(L'isola ha ancora bisogno di bruciare diesel durante i periodi di punta dell'elettricità, ma non molto. Inoltre, anche le Hawaii a volte diventano nuvolose e piovose.)
Per quanto riguarda il motivo per cui Tesla non può vendere elettricità direttamente alla rete durante il giorno, la rete di Kauai semplicemente non può assorbire più energia solare: a mezzogiorno il fotovoltaico soddisfa già oltre il 90% del fabbisogno dell'isola.
Sul sito web di Tesla, ogni Powerpack 2 ha una potenza nominale di 210 kWh ed è composto da 16 Powerwall 2, che a loro volta hanno una potenza nominale di 13,2 kWh.Ciò ha senso perché 13,2 kWh x 16 = 211,2 kWh.
Tuttavia, il contenuto energetico assoluto di ciascun Powerwall 2 è decisamente superiore.Con una potenza nominale di 7 kWh, la prima generazione di Powerwall è una batteria da 10 kWh in grado di ciclizzare fino al 70% della capacità di scarica, secondo il National Renewable Energy Laboratory.
Questo è simile alla profondità di scarica di due terzi utilizzata nell'ibrido plug-in Chevrolet Volt, che utilizza anche una batteria chimica al nichel-manganese-cromo.
Con una profondità di scarico di due terzi, la potenza di 210 kWh fornita dal Powerpack 2 implica una potenza assoluta di 320 kWh.Pertanto, la capacità assoluta di 272 Powerpack 2 a Kauai è di 87 MWh.
Sin dall’annuncio iniziale dello stoccaggio dell’energia nel 2015, Elon Musk ha promesso un prezzo della batteria di 250 dollari/kWh per grandi implementazioni e ha confermato tale cifra in vista di un recente progetto nell’Australia meridionale.
Il costo di 250 dollari/kWh per la potenza nominale a livello di modulo diventa una potenza assoluta molto più bassa di 170 dollari/kWh se si prendono in considerazione due terzi della profondità di scarica.
Perché Tesla elenca una potenza nominale di 57 MWh e riporta solo 52 MWh?Le batterie aggiuntive probabilmente forniranno un impianto a Kauai in grado di generare 52 megawattora di elettricità al giorno, anche dopo 20 anni di usura delle batterie.
I pannelli solari installati a Kauai sono ad inclinazione fissa, il che significa che sono montati ad angolo fisso;non ruotano durante il giorno, seguendo il sole come altri grandi impianti solari.
Secondo il Lawrence Berkeley National Laboratory, i tre progetti solari ad inclinazione fissa esistenti di Kauai sono in funzione da più di un anno, raggiungendo fattori di potenza del 20%, 21% e 22%.(Il fattore di potenza è il rapporto tra l'energia prodotta da una centrale elettrica e la sua potenza massima teorica.)
Ciò suggerisce che un fattore di potenza del 21% è un presupposto ragionevole per la generazione fotovoltaica nel progetto Kauai di Tesla.Pertanto, moltiplicando 17 megawatt per il 21% della potenza in 24 ore otteniamo 86 megawattora di elettricità al giorno.
In base alle specifiche del prodotto, gli alimentatori possono convertire l'ingresso CC in uscita CA con un'efficienza di circa il 90%.Ciò significa che 86 MWh di corrente continua rivolta verso il sole dovrebbero produrre circa 77 MWh di corrente alternata rivolta verso la rete.
I 52 megawattora che Tesla promette di vendere ogni notte sono circa due terzi dei 77 megawattora che Tesla si aspetta ogni giorno dai suoi pannelli solari.
In poche parole, sia le celle solari che quelle delle batterie sono enormemente sovradimensionate, ma anche così l’economia rimane vitale.
Sebbene Tesla possa fornire fino a 52 megawattora di elettricità alla rete di Kauai ogni giorno, non può farlo nei giorni tempestosi o piovosi.
Per valutare questi effetti, il software SolarAnywhere di Clean Power Research ha generato dati rappresentativi annuali sull’irradianza solare per Lihue, Kauai, dove si trova il progetto Tesla.
Per trasparenza, i dati utilizzati in questa analisi possono essere visualizzati su tinyurl.com/TeslaKauai.
Un anno rappresentativo dei dati SolarAnywhere mostra un'esposizione orizzontale media globale di 5,0 ore al giorno, corrispondente a un fattore di potenza del 21%.Ciò è coerente con i dati del Lawrence Berkeley National Laboratory.
I dati di SolarAnywhere prevedono che nel suo primo anno Tesla fornirà una media di 50 megawattora di elettricità al giorno alle cooperative di servizi pubblici di Kauai.
Con 5 MWh aggiuntivi di batteria, anche dopo una riduzione del 10% della capacità del pannello solare e della batteria, si stima che Tesla fornisca alla rete tra 45 e 49 MWh di elettricità al giorno (a seconda delle specifiche della sua strategia operativa)..
Supponendo che il contributo medio giornaliero alla rete scenda da 50 MWh a 48 MWh nei prossimi 20 anni, Tesla fornirà una media di 49 MWh al giorno.
Green Tech Media stima che un parco solare su scala industriale costerà circa 1 dollaro per watt durante l'installazione a Kauai, il che significa che la parte solare del progetto a Kauai costerà circa 17 milioni di dollari.Grazie ad un credito d’imposta sugli investimenti del 30%, ciò ha fruttato circa 12 milioni di dollari.
Un’indagine EPRI/Sandia National Laboratories condotta nel dicembre 2015 ha stimato che i costi operativi e di manutenzione dei parchi solari su scala industriale siano compresi tra 10 e 25 dollari per kilowatt all’anno.Utilizzando la cifra di 25 dollari, i cosiddetti costi di O&M per i pannelli solari da 17 MW in loco ammonterebbero a 425.000 dollari all’anno.
Il punteggio più alto è appropriato perché il progetto Tesla Kauai include sia il pacco batteria che i pannelli stessi.
A 250 dollari per kilowattora, le batterie di Kauai costano circa 13 milioni di dollari.Tesla in genere valuta separatamente il cablaggio e le apparecchiature di supporto sul campo, che possono arrivare fino a $ 500.000.
Dopo aver selezionato i peggiori costi di O&M, prenderemo i migliori costi di cavi e apparecchiature e supporremo che siano praticamente gratuiti.
In totale, Tesla avrà circa 2,5 milioni di dollari di flusso di cassa annuo di cui circa 26 milioni di dollari in costi iniziali (12 milioni di dollari per il parco solare, 14 milioni di dollari per le batterie) e circa 425.000 dollari all’anno in spese.
Con queste ipotesi, il tasso interno di rendimento del progetto Tesla Kauai è del 6,2%.
Sebbene questo sia inaccettabilmente basso per molti settori, SolarCity, come gran parte del settore solare, utilizza un'ipotesi di flusso di cassa scontato del 6% e Kauai era originariamente un progetto SolarCity.(Fare riferimento nuovamente al foglio di calcolo collegato sopra per i dettagli.)
Ciò suggerisce che i numeri sono corretti;potremmo pensare che gli errori nelle varie ipotesi possano annullarsi a vicenda.
Per gran parte dell’anno, il progetto Tesla a Kauai genera molta più elettricità di quanta le sue batterie possano gestire.Lo stesso vale per i progetti futuri.cosa fare?
Un’opzione è quella di utilizzare l’elettricità in eccesso per separare l’acqua e produrre idrogeno per i veicoli a celle a combustibile;La prima stazione di idrogenazione delle celle a combustibile delle Hawaii utilizzerà questo approccio a Oahu.
Se il progetto Kauai di Tesla riuscisse a vendere parte dei 20 o più megawattora che può spendere ogni giorno per alimentare gli elettrolizzatori a idrogeno, il tasso di rendimento interno del progetto aumenterebbe ancora di più, anche se l’elettricità fosse fornita a un prezzo ridotto.
Ciò creerebbe uno scenario ironico in cui è nell’interesse di Tesla sperare che il successo dei veicoli a celle a combustibile a idrogeno crei una domanda di idrogeno.
Una lezione inaspettata dal progetto Kauai di Tesla potrebbe essere che non solo le celle a combustibile non impediscono la nostra transizione verso l’energia rinnovabile o a emissioni zero, ma potrebbero svolgere un ruolo se l’idrogeno che consumano fosse prodotto esclusivamente utilizzando energia rinnovabile.energia.
La lezione principale, tuttavia, è che Tesla ha dimostrato che combinare pannelli solari e stoccaggio dell’energia ha senso economico non in futuro, ma oggi.
Infatti, a Kauai, anche se venissero utilizzati solo due terzi della potenza e due terzi della capacità della batteria, la combinazione avrebbe senso.
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Orario di pubblicazione: 02-giu-2023
