Matematika napajanja hiše iz baterij
Česar se je dotaknil Elon Musk, se je doslej spremenilo v zlato. PayPal je definicija uspeha, SpaceX vozi tovor in kmalu tudi astronavte na mednarodno vesoljsko postajo, SolarCity precej dobro oskrbuje Kalifornijo s sončno električno energijo, Tesla Motors pa orje ledino s svojimi električnimi avtomobili in baterijami zanje. Pred meseci je Musk napovedal baterije, ki bodo napajale celotna gospodinjstva, o čemer smo pisali v Monitorju 04/15. Sedaj so skoraj tu, zato si poglejmo, zakaj bodo še nekaj časa le igračke za bogate, a vseeno utegnejo v prihodnosti pošteno premešati trg električne energije.
Na novinarski konferenci je Musk 1. maja predstavil Powerwall, ki je masivna baterija za napajanje celotne hiše. Meri 1,3 x 0,86 x 0,18 metra in se obesi na steno, če ta zdrži 100 kilogramov. Powerwall se priključi na električno omrežje in deluje kot ogromna baterija, ki jo polnimo, ko imamo poceni vire električne energije. Bodisi izkoriščamo nočno tarifo bodisi čez dan nabiramo energijo iz sončnih celic, ki uporabljamo kasneje.
Zamisel ni slaba. Med proizvodnjo in porabo električne energije obstoji precej veliko neskladje, ki ga rešujemo na najrazličnejše načine. Industrijski odjemalci največ energije potrebujejo dopoldne oziroma čez dan, gospodinjstva pa zjutraj in zvečer. Proizvodnja temu ne sledi najbolje, zaradi česar racionalno rabo vzpodbujajo s cenejšo električno energijo izven konične porabe (v Sloveniji od 22. do 6. ure in med vikendom), sprotne špice pa pokrivajo plinske in hidroelektrarne, v skrajni sili pa seveda uvoz.
Musk pravi, da bo Powerwall rešil te težave, poleg tega pa je še estetski. To je res, a je to skoraj edina njegova odlika. Zagotovo lahko ublaži težave elektrodistributerjev, a ceno za to bodo v trenutnih razmerah plačali uporabniki. Začnimo računati.
Powerwall obstaja v dveh verzijah: cenejša ima kapaciteto 7 kWh in stane 3000 dolarjev, dražja je 10 kWh in stane 3500 dolarjev. K temu je treba prišteti še inverter (porabniki terjajo izmenični tok, baterije shranjujejo in nudijo enosmernega) in namestitev. Čez palec – 6000 dolarjev za 10 kWh. Za večje potrebe lahko kupimo in povežemo do devet naprav.
Nikjer ne piše, kako dolgo bo Powerwall deloval niti na kakšni tehnologiji deluje. Predpostavimo, da gre za varianto litij-ionskih baterij (glej Monitor 09/14), ki imajo nekako najboljše lastnosti med trenutno dostopnimi in jih Tesla Motors uporablja tudi v svojih električnih vozilih. Obljubljajo 10-letno garancijo in če vse skupaj premislimo, zaključimo, da bistveno več od 6.000 ciklov Powerwall ne bo zmogel brez opaznega znižanja kapacitete.
Preselimo se v Slovenijo. Povprečno gospodinjstvo porabi ravno 10 kWh električne energije na dan. Torej bi eno polnjenje Powerwalla zadostovalo za cel dan. Pri ceni 6000 dolarjev za 6000 ciklov to pomeni, da je cena 1 kWh električne energije iz Powerwalla samo zavoljo amortizacije 0,10 dolarja. Cena električne energije za gospodinjstva je v Sloveniji 0,08 evra za 1 kWh v višji tarifi in 0,04 evra v nižji. Ceneje je torej iz omrežja.
Kaj pa, če imamo lastno sončno elektrarno? V tem primeri bi želeli shraniti dnevne viške in jih po možnosti cel dan koristiti, da bi bili samozadostni. Najprej Tesla Motors pove, da Powerwall zmore konstantno zagotavljati 2 kW energije ali do 3 kW sunkih, kar je bolj malo. Bojler in likalnik še gresta, potem pa natisnete tale članek z laserskim tiskalnikom, ki v špicah potegne kilovat ali dva, pa Powerwall počepne.
Pa recimo, da se zadovoljimo z 2 kW ali pa kupimo več Powerwallov. Na koncu kljub vsemu tovrstne investicije povozi država. Ta za naslednjih 15 let obstoječim sončnim elektrarnam zagotavlja odkupno ceno energije 0,15-0,20 evra za 1 kWh (odvisno od velikosti), torej se vam bolj splača viške prodajati v omrežje kakor jih skladiščiti v Powerwallu za kasnejšo lastno uporabo.
Fiziki imajo radi preračun v oprijemljive enote za prostornino in maso. Powerwallovih 10 kWh je 36 MJ, kar je ravno energija, ki jo ima 1 liter bencina. To je sicer malo nepravična primerjava, ker iz 1 litra bencina ne moremo dobiti toliko elektrike, temveč približno 4-krat manj, je pa zgovorna. Powerwall tehta 100 kilogramov in meri 200 litrov, liter bencina pa - precej manj.
To ne pomeni, da je Powerwall odpisan kot neuporabna tehnologija. Začetki so vedno dragi in okorni. Če uspe Musku ceno zmanjšati za 10-krat, pa se lahko že resno začnemo pogovarjati o baterijah, ki bodo skladiščila energijo za celotne domove. Musk računa še na več, saj se omenja tudi PowerPack, ki bo shranil 100 kWh energije in bo namenjen poslovnim odjemalcem. S 160 milijoni takih enot bi pokril vse ameriške potrebe po energiji, je izračunal. Če uspe ceno sklestiti in pritegniti velike porabnike, se bodo klasičnim elektrarnam začele pošteno tresti hlače!
Še eno prednost ima takale stenska baterija: gre za nekakšen univerzalni UPS, ki v primeru višje sile, ko izgubimo energijo iz električnega omrežja, omogoča normalno funkcioniranje v vmesnih urah ali ob daljši prekinitvi napajanja zasilno funkcioniranje za kakšen teden. Pomisleke skeptikov, da Powerwalla še ni na voljo – izide septembra – pa lahko utišamo z referncami. Tesla Motors vgrajuje v svoja vozila baterije tudi s 85 kWh, torej jim 10 kWh res ne bo povzročalo težav.
Edini problem je, kot je to vedno, cena.
