O anúncio de verão para construir o maior sistema de armazenamento de bateria do mundo no sul da Austrália foi caracterizado por manter detalhes importantes em segredo.

O anúncio de verão da Tesla para construir o maior sistema de armazenamento de bateria do mundo no sul da Austrália foi caracterizado por manter detalhes importantes em segredo.

Felizmente, embora o projeto permaneça envolto em mistério, mais informações sobre a colocação de painéis solares e baterias Tesla na ilha havaiana de Kauai, que apareceram online no início deste ano, podem ser descobertas ou deduzidas.
Na verdade, agora há informação suficiente – segundo Elon Musk – para fazer cálculos.O mesmo vale para a matemática inspiradora.
Embora seja importante que a solução da Tesla seja mais barata que o diesel, é ainda mais importante que seja mais barata, apesar de usar apenas dois terços da energia real do painel solar e dois terços da capacidade real da bateria.
O projeto Kauai da Tesla inclui 55.000 painéis solares capazes de fornecer 17 megawatts de energia CC de pico e 52 megawatts-hora de armazenamento de bateria de íons de lítio na forma de 272 Powerpack 2s em um local de 44 acres.
É um pouco maior que o Palácio de Buckingham (40 acres) e um pouco menos da metade do tamanho do Vaticano (110 acres).
Observe que embora o painel solar seja frequentemente citado como 13 MW (baseado em CA), a Cooperativa Comunitária da Ilha de Kauai confirma o número como 17 MW (baseado em CC).
A Tesla contratou a Kauai Island Utility Cooperative para fornecer à rede até 52 megawatts-hora de eletricidade todas as noites.A concessionária concordou em pagar uma taxa fixa de 13,9 centavos/kWh pela luz solar armazenada, cerca de 10% menos do que paga para alimentar geradores a diesel.
(A ilha ainda precisa queimar diesel durante os períodos de pico de eletricidade – mas não muito. Além disso, até o Havaí às vezes fica nublado e chuvoso.)
Quanto ao motivo pelo qual Tesla não consegue vender electricidade directamente à rede durante o dia, a rede de Kauai simplesmente não consegue absorver mais energia solar: ao meio-dia, a energia fotovoltaica já satisfaz mais de 90% das necessidades da ilha.
No site da Tesla, cada Powerpack 2 é avaliado em 210 kWh e é composto por 16 Powerwall 2s, que são avaliados em 13,2 kWh.Isso faz sentido porque 13,2 kWh x 16 = 211,2 kWh.
No entanto, o conteúdo energético absoluto de cada Powerwall 2 é definitivamente maior.Avaliada em 7 kWh, a Powerwall de primeira geração é uma bateria de 10 kWh classificada para ciclo de até 70% da capacidade de descarga, de acordo com o Laboratório Nacional de Energia Renovável.
Isso é semelhante à profundidade de descarga de dois terços usada no híbrido plug-in Chevrolet Volt, que também usa uma bateria química de níquel-manganês-cromo.
Com uma profundidade de descarga de dois terços, a potência de 210 kWh fornecida pelo Powerpack 2 implica uma potência absoluta de 320 kWh.Assim, a capacidade absoluta do 272 Powerpack 2 em Kauai é de 87 MWh.
Desde o anúncio inicial do armazenamento de energia em 2015, Elon Musk prometeu um preço de bateria de 250 dólares/kWh para grandes implantações e confirmou esse valor antes de um projeto recente no sul da Austrália.
O custo de US$ 250/kWh para potência nominal no nível do módulo torna-se uma potência absoluta muito menor de US$ 170/kWh quando dois terços da profundidade de descarga são levados em consideração.
Por que a Tesla lista uma potência nominal de 57 MWh e informa apenas 52 MWh?As baterias adicionais provavelmente fornecerão uma usina em Kauai que poderá gerar 52 megawatts-hora de eletricidade por dia, mesmo após 20 anos de uso da bateria.
Os painéis solares instalados em Kauai têm inclinação fixa, o que significa que são montados em um ângulo fixo;eles não giram durante o dia, seguindo o sol como algumas outras grandes instalações solares.
De acordo com o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, os três projetos solares de inclinação fixa existentes em Kauai estão em execução há mais de um ano, atingindo fatores de potência de 20%, 21% e 22%.(O fator de potência é a relação entre a energia produzida por uma usina e sua potência teórica máxima.)
Isto sugere que um fator de potência de 21% é uma suposição razoável para a geração fotovoltaica no projeto Kauai de Tesla.Assim, multiplicar 17 megawatts por 21% de energia em 24 horas nos dá 86 megawatts-hora de eletricidade por dia.
Com base nas especificações do produto, as fontes de alimentação podem converter a entrada CC em saída CA com uma eficiência de cerca de 90%.Isto significa que 86 MWh DC voltados para o sol devem produzir cerca de 77 MWh AC voltados para a rede.
Os até 52 megawatts-hora que a Tesla promete vender todas as noites são cerca de dois terços dos 77 megawatts-hora que a Tesla espera dos seus painéis solares todos os dias.
Simplificando, tanto as células solares como as de bateria são imensamente superdimensionadas, mas mesmo assim a economia permanece viável.
Embora a Tesla possa fornecer até 52 megawatts-hora de eletricidade à rede de Kauai todos os dias, não pode fazê-lo em dias de tempestade ou chuva.
Para avaliar esses efeitos, o software SolarAnywhere da Clean Power Research gerou dados representativos de irradiância solar anual para Lihue, Kauai, onde o projeto Tesla está localizado.
Para maior transparência, os dados utilizados nesta análise podem ser visualizados em tinyurl.com/TeslaKauai.
Um ano representativo dos dados do SolarAnywhere mostra uma exposição horizontal média global de 5,0 horas por dia, correspondendo a um fator de potência de 21%.Isto é consistente com os dados do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley.
Os dados da SolarAnywhere prevêem que, no seu primeiro ano, a Tesla fornecerá uma média de 50 megawatts-hora de eletricidade por dia às cooperativas de serviços públicos de Kauai.
Com 5 MWh adicionais de bateria, mesmo após uma redução de 10% na capacidade do painel solar e da bateria, estima-se que a Tesla forneça entre 45 e 49 MWh de eletricidade por dia à rede (dependendo das especificidades da sua estratégia operacional)..
Supondo que a contribuição média diária para a rede caia de 50 MWh para 48 MWh nos próximos 20 anos, a Tesla fornecerá uma média de 49 MWh por dia.
A Green Tech Media estima que um parque solar em grande escala custará cerca de 1 dólar por watt durante a instalação em Kauai, o que significa que a parte solar do projecto em Kauai custará cerca de 17 milhões de dólares.Graças a um crédito fiscal de investimento de 30%, isso rendeu cerca de US$ 12 milhões.
Uma pesquisa do EPRI/Sandia National Laboratories realizada em dezembro de 2015 estimou os custos de operação e manutenção de parques solares em escala de utilidade pública entre US$ 10 e US$ 25 por quilowatt por ano.Usando o valor de US$ 25, os chamados custos de O&M para os painéis solares de 17 MW no local seriam de US$ 425.000 por ano.
A pontuação mais alta é apropriada porque o projeto Tesla Kauai inclui a bateria, bem como os próprios painéis.
Custando US$ 250 por quilowatt-hora, as baterias de Kauai custam cerca de US$ 13 milhões.A Tesla normalmente classifica a fiação e os equipamentos de suporte de campo separadamente, que podem chegar a US$ 500.000.
Depois de selecionar os piores custos de O&M, pegaremos os melhores custos de cabos e equipamentos e assumiremos que são praticamente gratuitos.
No total, a Tesla terá cerca de US$ 2,5 milhões em fluxo de caixa anual em cerca de US$ 26 milhões em custos iniciais (US$ 12 milhões para a fazenda solar, US$ 14 milhões para baterias) e cerca de US$ 425.000 por ano em despesas.
Sob estas hipóteses, a taxa interna de retorno do projeto Tesla Kauai é de 6,2%.
Embora este valor seja inaceitavelmente baixo para muitas indústrias, a SolarCity, tal como grande parte da indústria solar, utiliza um pressuposto de fluxo de caixa descontado de 6%, e Kauai era originalmente um projecto da SolarCity.(Consulte a planilha vinculada acima novamente para obter detalhes.)
Isto sugere que os números estão corretos;poderíamos pensar que os erros nas várias suposições poderiam anular-se mutuamente.
Durante a maior parte do ano, o projecto Tesla em Kauai gera muito mais electricidade do que as suas baterias conseguem suportar.O mesmo vale para projetos futuros.o que fazer?
Uma opção é utilizar o excesso de eletricidade para separar a água e produzir hidrogénio para veículos com células de combustível;A primeira estação de hidrogenação com células de combustível do Havaí usará esta abordagem em Oahu.
Se o projecto Kauai da Tesla conseguir vender alguns dos 20 ou mais megawatts-hora que pode gastar diariamente na alimentação de electrolisadores de hidrogénio, a taxa interna de retorno do projecto aumentará ainda mais, mesmo que essa electricidade seja fornecida a um preço reduzido.
Isto criaria um cenário irónico em que é do interesse de Tesla esperar que o sucesso dos veículos com células de combustível a hidrogénio crie uma procura de hidrogénio.
Uma lição inesperada do projecto Kauai da Tesla pode ser que não só as células de combustível não impedem a nossa transição para energias renováveis ​​ou com emissões zero, como também podem desempenhar um papel se o hidrogénio que consomem for produzido exclusivamente com recurso a energia renovável.energia.
A principal lição, contudo, é que a Tesla provou que combinar painéis solares e armazenamento de energia faz sentido económico não no futuro, mas hoje.
Na verdade, em Kauai, mesmo que apenas dois terços da energia e dois terços da capacidade da bateria fossem utilizados, a combinação faria sentido.
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