남호주에 세계 최대 규모의 배터리 저장 시스템을 구축하겠다는 여름 발표는 주요 세부 사항을 비밀로 유지하는 것이 특징이었습니다.

남호주에 세계 최대 규모의 배터리 저장 시스템을 구축하겠다는 Tesla의 여름 발표는 주요 세부 사항을 비밀로 유지하는 것이 특징입니다.

다행스럽게도 이 프로젝트는 여전히 수수께끼에 싸여 있는 반면, 올해 초 온라인에 등장한 하와이 카우아이 섬의 테슬라 태양광 패널과 배터리 배치에 대한 더 많은 정보는 발견되거나 추론될 수 있다.
실제로 Elon Musk에 따르면 이제 계산을 할 수 있는 충분한 정보가 있습니다.영감을 주는 수학도 마찬가지입니다.
Tesla의 솔루션이 디젤보다 저렴한 것도 중요하지만, 실제 태양광 패널 전력의 2/3, 실제 배터리 용량의 2/3만 사용하더라도 가격이 저렴하다는 점이 더욱 중요합니다.
Tesla의 Kauai 프로젝트에는 44에이커 부지에 17메가와트의 피크 DC 전력과 272개의 Powerpack 2 형태로 52메가와트시의 리튬 이온 배터리 저장 장치를 제공할 수 있는 55,000개의 태양광 패널이 포함됩니다.
버킹엄 궁전(40에이커)보다 약간 크며 바티칸(110에이커)의 절반에도 약간 못 미치는 크기입니다.
태양광 어레이는 종종 13MW(AC 기반)로 인용되지만 Kauai Island Community Cooperative에서는 이 수치를 17MW(DC 기반)로 확인합니다.
Tesla는 매일 밤 최대 52MWh의 전력을 그리드에 공급하기로 Kauai Island Utility Cooperative와 계약을 맺었습니다.전력회사는 저장된 태양광에 대해 13.9센트/kWh의 균일 요금을 지불하기로 합의했는데, 이는 디젤 발전기에 전력을 공급하는 데 지불하는 것보다 약 10% 적은 금액입니다.
(섬에서는 전력 사용량이 가장 많은 기간에도 여전히 디젤을 태워야 합니다. 그다지 많지 않습니다. 게다가 하와이조차도 때때로 흐리고 비가 내립니다.)
Tesla가 낮 동안 전력망에 직접 전기를 판매할 수 없는 이유는 카우아이의 전력망이 더 많은 태양 에너지를 흡수할 수 없기 때문입니다. 정오에는 태양광 발전이 이미 섬 수요의 90% 이상을 충족합니다.
Tesla 웹사이트에서 각 Powerpack 2의 정격은 210kWh이며 16개의 Powerwall 2로 구성되며 자체 정격은 13.2kWh입니다.13.2kWh x 16 = 211.2kWh이기 때문에 이는 의미가 있습니다.
그러나 각 Powerwall 2의 절대 에너지 함량은 확실히 더 높습니다.국립재생에너지연구소(National Renewable Energy Laboratory)에 따르면 정격 7kWh인 1세대 Powerwall은 방전 용량의 최대 70%를 순환할 수 있는 정격 10kWh 배터리입니다.
이는 니켈-망간-크롬 배터리 화학을 사용하는 Chevrolet Volt 플러그인 하이브리드에 사용되는 방전 깊이의 2/3와 유사합니다.
2/3의 방전 심도로 파워팩 2가 제공하는 210kWh 전력 출력은 320kWh의 절대 전력을 의미합니다.따라서 카우아이의 272 Powerpack 2의 절대 용량은 87MWh입니다.
2015년 초기 에너지 저장 발표 이후 Elon Musk는 대규모 배치에 대해 kWh당 250달러의 배터리 가격을 약속했으며 남호주에서 최근 프로젝트를 앞두고 이 수치를 확인했습니다.
모듈 수준의 공칭 전력 비용 $250/kWh는 방전 깊이의 2/3를 고려하면 훨씬 낮은 $170/kWh의 절대 전력이 됩니다.
Tesla가 공칭 전력을 57MWh로 표시하고 52MWh만 보고하는 이유는 무엇입니까?추가 배터리는 배터리 마모 20년 후에도 하루에 52MWh의 전기를 생산할 수 있는 카우아이 공장을 제공할 가능성이 높습니다.
카우아이에 설치된 태양광 패널은 고정된 기울기로 고정된 각도로 장착됩니다.다른 대형 태양광 설비처럼 태양을 따라 낮 동안 회전하지 않습니다.
로렌스 버클리 국립 연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)에 따르면 카우아이의 기존 고정 경사형 태양광 프로젝트 3개는 1년 넘게 운영되어 20%, 21%, 22%의 역률을 달성했습니다.(역률은 발전소에서 생산되는 에너지와 이론상 최대 전력의 비율입니다.)
이는 Tesla의 Kauai 프로젝트에서 태양광 발전에 대한 21%의 역률이 합리적인 가정임을 시사합니다.따라서 24시간 동안 17메가와트에 21%의 전력을 곱하면 하루에 86메가와트시 전력이 공급됩니다.
제품 사양에 따르면 전원 공급 장치는 약 90%의 효율로 DC 입력을 AC 출력으로 변환할 수 있습니다.이는 태양을 향한 86MWh DC가 그리드를 향한 약 77MWh AC를 생산해야 함을 의미합니다.
Tesla가 매일 밤 판매하겠다고 약속한 최대 52MWh는 Tesla가 매일 태양광 패널에서 기대하는 77MWh의 약 3분의 2에 해당합니다.
간단히 말해서, 태양광 셀과 배터리 셀 모두 크기가 너무 크지만 그럼에도 불구하고 경제는 여전히 생존 가능합니다.
Tesla는 매일 최대 52MWh의 전력을 카우아이 전력망에 공급할 수 있지만 폭풍우가 치는 날이나 비오는 날에는 공급할 수 없습니다.
이러한 효과를 평가하기 위해 Clean Power Research의 SolarAnywhere 소프트웨어는 Tesla 프로젝트가 위치한 카우아이주 리후에에 대한 대표적인 연간 태양 복사 조도 데이터를 생성했습니다.
투명성을 위해 이 분석에 사용된 데이터는tinyurl.com/TeslaKauai에서 확인할 수 있습니다.
SolarAnywhere 데이터의 대표적인 연도는 하루 5.0시간의 글로벌 평균 수평 노출을 보여 주며 이는 역률 21%에 해당합니다.이는 로렌스 버클리 국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory)의 데이터와 일치합니다.
SolarAnywhere 데이터에 따르면 Tesla는 설립 첫 해에 카우아이의 유틸리티 협동조합에 하루 평균 50MW의 전력을 공급할 것으로 예상됩니다.
5MWh의 추가 배터리를 사용하면 태양광 패널과 배터리 용량이 10% 감소한 후에도 Tesla는 운영 전략의 세부 사항에 따라 하루 45~49MWh의 전력을 그리드에 공급할 것으로 추정됩니다..
향후 20년 동안 그리드에 대한 일일 평균 기여도가 50MWh에서 48MWh로 떨어진다고 가정하면 Tesla는 하루 평균 49MWh를 제공하게 됩니다.
Green Tech Media는 유틸리티 규모의 태양광 발전소가 카우아이에 설치되는 동안 와트당 약 1달러의 비용이 들 것이라고 추정합니다. 이는 카우아이 프로젝트의 태양광 부분 비용이 약 1,700만 달러가 될 것임을 의미합니다.30%의 투자세 공제 덕분에 약 1,200만 달러의 수익을 올렸습니다.
2015년 12월에 실시된 EPRI/Sandia 국립 연구소 조사에 따르면 유틸리티 규모 태양열 발전소의 운영 및 유지 관리 비용은 연간 킬로와트당 10~25달러 사이로 추정되었습니다.25달러 수치를 사용하면 현장의 17MW 태양광 패널에 대한 소위 O&M 비용은 연간 425,000달러가 됩니다.
Tesla Kauai 프로젝트에는 패널 자체뿐만 아니라 배터리 팩도 포함되므로 높은 점수가 적절합니다.
킬로와트시당 250달러인 카우아이의 배터리 가격은 약 1,300만 달러입니다.Tesla는 일반적으로 배선 및 현장 지원 장비를 별도로 평가하며 최고 금액은 $500,000입니다.
최악의 O&M 비용을 선택한 후 가장 좋은 케이블 및 장비 비용을 선택하고 사실상 무료라고 가정합니다.
전체적으로 Tesla는 약 2,600만 달러의 초기 비용(태양광 발전소 1,200만 달러, 배터리 1,400만 달러)과 연간 약 425,000달러의 연간 현금 흐름을 확보하게 됩니다.
이러한 가정 하에서 Tesla Kauai 프로젝트의 내부 수익률은 6.2%입니다.
이는 많은 산업 분야에서 용납할 수 없을 정도로 낮지만, SolarCity는 대부분의 태양광 산업과 마찬가지로 6%의 할인된 현금 흐름 가정을 사용하며 Kauai는 원래 SolarCity 프로젝트였습니다.(자세한 내용은 위에 링크된 스프레드시트를 다시 참고하세요.)
이는 숫자가 정확하다는 것을 의미합니다.우리는 다양한 가정의 오류가 서로 상쇄될 수 있다고 생각할 수도 있습니다.
일년 내내 카우아이의 Tesla 프로젝트는 배터리가 감당할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 전기를 생산합니다.향후 프로젝트도 마찬가지다.무엇을 해야 할까요?
한 가지 옵션은 잉여 전기를 사용하여 물을 분리하고 연료 전지 차량용 수소를 생산하는 것입니다.하와이 최초의 연료전지 수소화 스테이션은 오아후에서 이 접근 방식을 사용할 예정입니다.
Tesla의 Kauai 프로젝트가 매일 수소 전해조에 전력을 공급하는 데 소비할 수 있는 20MW 이상의 시간 중 일부를 매각할 수 있다면 해당 전기가 할인된 가격으로 제공되더라도 프로젝트의 내부 수익률은 훨씬 더 높아질 것입니다.
이는 수소 연료 전지 차량의 성공이 수소에 대한 수요를 창출할 것이라고 희망하는 것이 Tesla의 이익에 부합한다는 아이러니한 시나리오를 만들 것입니다.
Tesla의 Kauai 프로젝트에서 얻을 수 있는 예상치 못한 교훈은 연료 전지가 재생 가능 에너지 또는 배출가스 제로 에너지로의 전환을 방해하지 않을 뿐만 아니라, 연료 전지가 소비하는 수소가 재생 가능 에너지만을 사용하여 생산되는 경우 역할을 할 수 있다는 것입니다.에너지.
그러나 가장 중요한 교훈은 Tesla가 태양광 패널과 에너지 저장 장치를 결합하는 것이 미래가 아니라 오늘날 경제적으로 합리적이라는 것을 입증했다는 것입니다.
실제로 카우아이에서는 전력의 2/3, 배터리 용량의 2/3만 사용해도 그 조합이 의미가 있을 것이다.
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