特斯拉actually 建造了世界上最大的电池。它是如何工作的。

准备好学习锂离子储能的知识吧!

注:此报道已于12月1日更新。

埃隆·马斯克和特斯拉信守了他们宏伟的承诺,南澳大利亚州现在拥有了世界上最大的电池。该电池装置连接着一个风力发电场(这是它的动力来源)和更大的电网,充当着电力储存库,以备在电力需求高峰或风力不足时使用。马斯克,一位类似P.T.巴纳姆式的表演者,最近在特斯拉Model 3交付缓慢的情况下,还推出了新款电动卡车和下一代Roadster,他曾承诺如果该项目不能按时完成,将免费提供。现在,他们做到了。

想象一个巨大的劲量电池矗立在地面的样子很有趣,但实际上,这个巨大的装置——据《纽约时报》报道,它的占地面积相当于一个足球场——是由特斯拉制造的Powerpacks组成的电池网络。特斯拉并未透露其庞大电池究竟有多少个Powerpacks,只表示数量以百计;据该公司称,它能够为3万多户家庭提供100兆瓦的电力。

“世界上最大的锂离子电池在创纪录的时间内完工,表明可持续、有效的能源解决方案是可能的,”该公司发言人在一份声明中表示。

该电池正式名称为霍恩斯代尔能源储备,位于南澳大利亚州詹姆斯敦附近约9英里处。它的完工正值夏季来临,澳大利亚人将需要加大空调的制冷功率。“南澳大利亚州现在正引领全球提供可调度可再生能源,全天候24/7为家庭和企业供电,”南澳大利亚州州长杰伊·韦瑟里尔在声明中说。

Tesla battery wind farm Australia
项目完工。特斯拉

当心,费解的电池兔

“最好的理解方式是,这个项目就像一片由冰箱大小的特斯拉Powerpacks组成的巨大场地,”Advanced Microgrid Solutions的首席开发官马克·索尔克说。该公司为企业安装特斯拉制造的电池,这些企业可以在电力价格较低时储存能源,之后再释放出来,以节省成本并减轻电网的压力。

像澳大利亚这样的系统还需要包括逆变器,将电池中储存的直流电转换为交流电,这是电网使用的。

每个特斯拉Powerpack内部有16层电池,这些电池组(正如公司所称)包含电池单元。

“一切都始于单个电池单元,”索尔克说,这些单元小到可以“握在手中”。它们是电池的基本构件,在这个案例中,这些单元是2170型号,产自特斯拉在内华达州一个巨大的工厂,称为Gigafactory。

这些2170单元是特斯拉的多面手。它们不仅用于公司为公用事业规模设计的Powerpacks,还用于家庭使用的Powerwalls,以及特斯拉备受期待的量产电动汽车Model 3。

出色的化学反应

“特斯拉项目的精妙之处在于,他们能够将大量这些单元串联起来,”丹尼尔·亚伯拉罕说,他是阿贡国家实验室的高级科学家,十多年来一直在研究锂离子电池。

每个单独的电池单元长度不到3英寸,直径不到1英寸,其工作原理与智能手机或笔记本电脑中的任何锂离子电池基本相同。当电池充电时,带正电的锂离子通过电池单元中的电解液溶液,从一个称为阴极的电极移动到另一个称为阳极的电极。这导致电子聚集在阳极(负极)一侧。当电池放电时,则发生相反的过程。至于那些电子,它们通过电池外部的电路移动,为烤面包机、吹风机,或者在这个例子中,为数千户家庭提供电力。

“这实际上是锂离子系统成熟的标志,它正被用于如此大型的项目,”亚伯拉罕指出,十年前,电池价格太高,像这样的项目“根本不在任何人的视野之内”。

特斯拉的另一个大型储能项目已经在加州安大略省投入使用。这个20兆瓦的装置由据报道的396个Powerpacks和24个逆变器组成。另一家主要的电池制造商AES Energy Storage,在加州的另外两个地点共建造了37.5兆瓦的电池储能。

南澳大利亚去年遭受了一场大风暴,导致170万人停电;此后该地区还遭受了其他停电。特斯拉表示,这个庞大的储能系统将有助于提高电网的“弹性”。

Advanced Microgrid Solutions的索尔克表示,像这样的巨型电池可以在缓解可再生能源发电不可靠(风不常吹,太阳不常照)方面发挥重要作用。

“我们认为这些电池是能源转型到低碳能源系统的关键部分,”索尔克说。“电池具有惊人的灵活性,而且近年来价格大幅下降。”

他补充说,这个项目凸显了“电池时代已经到来”这一事实。

注:本报道的某个版本最初发布于2017年7月。现已更新,以反映该电池项目现已完工。

 

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技术编辑

罗布·沃格尔是《流行科学》杂志的前技术编辑。他擅长报道航空、交通和军事技术。


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