Elon Musk, VD för Tesla Motors (TSLA TSLATesla Inc302. 78-1. 08% Skapat med Highstock 4. 2. 6 ) är inte en att backa ner från en utmaning. Han byggde det första livskraftiga privata rymdflygbolaget SpaceX, som skickar raketer till rymden för att återuppta den internationella rymdstationen. Han utvecklar ett höghastighets tunnelbana transportsystem som förbinder Los Angeles till San Francisco, kallad Hyperloop. Han är också grundaren av Tesla, världens första oberoende elbilföretag på global nivå.

När folk klagade över att Teslas allelektriska bilar var för dyra för medelklassen och att deras körområde mellan avgifterna var för kort lovade Musk att arbeta med batteriproducenter för att sänka kostnaderna och förbättra effektiviteten. När framstegen med sina batterileverantörer var för långsam bestämde Tesla sig för att komma in i batteriet som gör det själv. I förra veckan tillkännagav Tesla sin egen rad kommersiella och bostadsbatterier, som kallades PowerWall-serien, och bevisar än en gång att ingen teknisk utmaning är för stor för Mr. Musk. (Se även: Investeringsmöjligheter för ny batteriteknik .)

Problemet med strömkällor

Batterier är solid state-enheter som lagrar och släpper ut elektrisk ström, driver en rad konsumentelektronik och andra enheter. Laddningsbara litiumjonbatterier (LiOn) har blivit de mest använda i dessa applikationer och finns i allt från mobiltelefoner och surfplattor till bärbara datorer till elbilar. Medan mikrochips och integrerade kretsar har blivit exponentiellt mer kraftfulla, mindre och billigare, har batteriteknologin gått tufft bakom. Under samma tid har förbättringar i LiOn-batterier bara varit små och inkrementella. (Se även: Lithiumjonbatterilager .)

Ta till exempel en modern smart telefon. Beräkningsarbetet är allt förpackat i en liten del av enheten medan batteriet tar upp det mesta av tillgängligt utrymme. Batteriet är också en stor faktor i enhetens totala kostnad. För elbilar kompliceras problemet: bilarna är i huvudsak en uppsättning batteripack på hjul. Tesla flaggskepp, modellen S har ungefär sextio kilowatt-timmar med elektrisk kapacitet, vilket innebär att cirka $ 30 000 - en imponerande 42,25% av klistermärkepriset - är direkt hänförlig till sina batterier.

Litium är också en mycket instabil substans, och därför måste batterierna byggas noggrant så att de inte kommer att skadas under en vanlig bilolycka. Även små mängder exponering för luft eller vatten kan göra litiumbrist i flammor.Se till att varje batteri är ordentligt förseglat och säkrat är ett extra kostnadskonto. (För mer, se: Varför är Tesla bilar så dyra? )

Tesla PowerWall

Även om Tesla inte är det första eller enda företaget att utveckla en kommersiellt tillgänglig LiOn-batterilagringslösning för hemmet eller företag, är det ett uppmuntrande steg mot att lösa ett antal problem. Tesla har byggt en enorm batterifabrik (lämpligt namngiven en gigafactory) i Nevada-öknen som kan producera sina nya och förbättrade batteripaket, både för sina fordon och, som Musk nyligen meddelat, för hem- och affärsenergilagring också.

Teslas nya PowerWall-batterier är 100 kg (220 pund) lådor, ungefär 4. 25 fot x 3 fot. De erbjuder två modeller, en med en kapacitet på 10 kilowatttimmar (kWh) från 3, 500 och en 7 kWh-version för 3 000 USD. Dessa batterier kan anslutas i serie för att ge upp till 90 kWh kraft. För att uttrycka det i perspektiv, ett typiskt kök kylskåp konsumenter under 5 kWh per dag, och en tvättmaskin och torktumlare under 6 kWh per hel cykel.

Teslas batteriteknik hjälper till att förbättra sin elbil, men PowerWall marknadsförs för andra användningsområden. Hem med solpaneler kan för närvarande sälja tillbaka överflödig el som produceras i elnätet, men kan inte effektivt lagra den energin. Detta orsakar obalanserade belastningar på gallret samt gör det möjligt att använda solvärmeproduktion i bostäder mindre än användbar på natten eller i grumliga dagar. Elnätet idag kan inte lagra el, och kraft genereras och distribueras efter behov till var det behövs.

Obalanserade belastningar på gallret kan inträffa eftersom solpaneler på bostadstak tenderar att producera maximal mängd el under den tidiga eftermiddagen när solen är starkast. Efterfrågan på el är dock ofta relativt låg vid denna tidpunkt på dagen och är mest efterfrågad tidigt på morgonen när människor vaknar och gör sig redo. Att ha en bärbar batterilösning installerad i kombination med solpaneler tar ett stort steg mot att lösa dessa problem. (Se även: Hur man tjänar på solenergi .)

PowerWall-batterier kan också ge oavbruten ström till bostäder under stormar eller andra strömavbrott i stället för traditionella gasdrivna generatorer. De kan också tillhandahålla el till områden i världen där el är knappa eller nätet opålitligt. Att koppla upp en PowerWall till sol- eller vindgenerering i en avlägsen by kan ge dem en pålitlig energikälla 24 timmar om dygnet.

Ekonomien att äga PowerWall

Vissa människor kan avvisa Teslas PowerWall-batterier som en fåfänga som är reserverad för de rika på ungefär samma sätt som Tesla-bilar har varit. Medan $ 3 500 kan verka som en stor del att täcka ut för vad som i grunden är ett jättebatteri, kan det vara värt att titta närmare på de ekonomiska förutsättningarna för Musks djupa energisyn - och se sedan bortom dem.

Varken det annonserade priset på 10kWh och 7kWh-systemen inkluderar installationskostnader eller $ 2, 000 för hårdvaran som gränsar till ett hembromsbrytare.Vissa beräkningar sätter det effektiva priset på PowerWall-arrayen på så mycket 30 cent per kWh, vilket är nästan tre gånger dyrare än genomsnittspriset för ett hem i USA.

Som jämförelse Generac (GNRC GNRCGenerac Holdings Inc50. 60 + 0. 80% Skapat med Highstock 4. 2. 6 ), en ledande generatorproducent , erbjuder en 11 kW generator som körs på propan eller naturgas och kostar ungefär $ 2 500. Generatorn kräver en direkt gasledning eller en 250 gallon propanlagertank, som båda kan vara kostsamma att installera - och du måste fortfarande betala för bränsle. En uppskattning sätter priset på propan vid 17% över el genom nätet. Dessutom är det svårt att skala traditionella generatorer, medan de modulära PowerWall-enheterna enkelt kan läggas till om ett hushålls energilagringsbehov ökar.

Medan kostnaden för att installera ett solpanelsystem som komplement till PowerWall är dyrt har solinstallationerna sjunkit i pris dramatiskt de senaste åren tack vare minskade produktionskostnader, effektivare installationsprocesser som ett resultat av ökande skalfördelar och generösa statliga subventioner på vissa ställen. Skatteavbrott gör solinstallationen billigare för hushållen och solbolagen erbjuder ofta generösa incitament till husägare som minskar kostnaderna för förskott och kan sänka per / kWh elkostnader under nätpriset på grund av nettomätning.

Naturligtvis kan argumentet göras att Teslas batterier och även gasdrivna generatorer är lyxartiklar. Men nödkraftförsörjningen har blivit populär efter de senaste extrema väderförhållandena, som orkaner Irene och Sandy, liksom det massiva snöfallet som slog östkusten på vintern 2014-2015. Det är inte målet för PowerWall - ändå - att ta hem helt från elnätet. Snarere är det ett lönsamt alternativ till gasgeneratorer för backup-el i tider av behov.

Men den viktigaste ekonomiska effekten av Teslas PowerWall-system är ökningen av den kulturella kapital som den kommer att producera. Liksom de flesta andra tekniska innovationer de senaste 150 åren från gasbelysning till smartphones, desto mer välbärgade kan vara första adopterare, men deras intresse skapar de nödvändiga förutsättningarna för att utveckla skalfördelar som sätter ny teknik i händerna på varje dagens användare.

Bottom Line

Teslas PowerWall-batterier är en spännande utveckling inom energilagringsteknik. Även om de inte återuppfinner hjulet, gör de befintliga litiumjonbatteriet mer överkomliga och tillgängliga vid större vågor.

Tesla har också fördelen av sin VD, Elon Musk, som har ett rykte och en rekord för att ta på sig svåra tekniska utmaningar och lyckas. PowerWall-batterier och deras efterträdare kommer sannolikt att bli ännu billigare och effektivare med konkurrens och med pågående forskning och utveckling. På tjugo år kan det inte vara konstigt att se ett sådant batteri i källaren eller garaget i varje hem.