Firma Elona Muska zdobyła masową popularność dzięki samochodom elektrycznym. Ale strategia firmy przewiduje, że Tesla będzie pionierem rewolucji energetycznej, która dokona się w najbliższych latach. Systemy magazynowania energii są jednym z elementów tego planu.

Pod koniec stycznia Tesla (TSLA  ) uroczyście otworzyła swoją pierwszą stację magazynowania energii elektrycznej Mira Loma w Ontario w stanie Kalifornia. Baterie umieszczone w tym obiekcie mogą przechowywać nawet 80 MWh energii elektrycznej, co czyni ten obiekt największym na świecie.

Przyczyną powstania stacji w Ontario był olbrzymi wyciek gazu ziemnego z odwiertu w Aliso Canyon w pobliżu miejscowości Porter Ranch leżącej na obrzeżach Los Angeles, który miał miejsce latem 2015 r.. W jego wyniku do atmosfery uleciało 1,6 miliona funtów gazu. W konsekwencji podjęto decyzję o zamknięciu znajdującego się w pobliżu ogromnego zbiornika gazu (jednego z największych na Zachodnim Wybrzeżu) oraz wygaszeniu elektrowni gazowej dostarczającej energii elektrycznej w godzinach szczytu. Zamiast tego, Southern California Edison (SCE), dostawca prądu w tamtym regionie a zarazem największa spółka należąca do grupy Edison International (EIX  ), został zobligowany przez Kalifornijską Komisję ds. Usług Komunalnych do budowy największego systemu magazynowania prądu na świecie. Latem 2016 r. zadanie to podzielono na trzy projekty, które zlecono trzem firmom, w tym Tesli. Pilna potrzeba zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego sprawiła, że cały projekt został zrealizowany w rekordowym czasie sześciu miesięcy. Inżynierowie i robotnicy pracowali niemal 24 godziny na dobę, co należy traktować jako spore osiągnięcie.

Jak już wspomniano, instalacja będzie w stanie zmagazynować 80 MWh energii, co oznacza, że będzie mogła zasilać przez 4 godziny urządzenia o mocy 20 MW. W przełożeniu na gospodarstwa domowe, zgromadzona w bateriach energia powinna zasilić 2 500 domów przez cały dzień lub 15 000 domów przez 4 godziny Kompleks składa się z dwóch części, w których zainstalowano po 198 baterii. Magazyn zajmuje powierzchnię 1,5 akra. Dodatkowo znajdują się tam 24 inwertery. Wszystkie baterie pochodzą z niedawno otwartej Gigafabryki Tesli w Reno, Nevada. Są to standardowe baterie Powerpack, które są większymi wersjami domowych baterii Powerwall 2. Chociaż pochodzą one z tej samej fabryki, co baterie montowane w samochodach Tesli, to związki chemiczne zastosowane w tych bateriach nieznacznie się różnią.

© Edison International

Pozostałe stacje magazynowania energii zostały zbudowane przez San Diego Gas & Electric (SRA  ) we współpracy z AES Energy Storage (AES  ) oraz AltaGas wspólnie z Greensmith Energy Partners. Instalacja tworzona przez AltaGas i Greensmith jest porównywalnych rozmiarów co ta Tesli. Z kolei tytuł największego magazynu energii elektrycznej niebawem trafi do AES, którego zakład będzie miał moc 37,5 MW / 150 MWh. Łącznie projekty powiązane z Aliso Canyon podłączą instalacje zdolne zmagazynować 77,5 MW. Docelowo SCE chce posiadać w swoim portfolio baterie o mocy 400 MW, co uczyni go największym operatorem baterii w USA.

To, co wyróżnia kalifornijski projekt pośród innych, to jego skala. Nowopowstałe instalacje są rekordowo duże i znacznie zwiększą dostępną na świecie pojemność. Wystarczy dodać, że te 77,5 MW stanowią 15% całej pojemności magazynowej, którą podłączono do sieci w ubiegłym roku. Z biegiem czasu możemy się spodziewać kolejnych tak dużych projektów, co doprowadzi do znacznego rozwoju rynku baterii. Wszystko to będzie możliwe dzięki dalszemu rozwoju technologii magazynowania energii i obniżania kosztów takich instalacji.

Magazynowanie energii jest koniecznym elementem systemu energetycznego opartego o odnawialne źródła energii, w przypadku których nie da się kontrolować wielkości uzysku energetycznego. Chodzi tu o często przytaczany przez krytyków energii ze słońca czy wiatru argument, że wiatr nie zawsze wieje i słońce nie zawsze świeci. Magazynowanie prądu wyprodukowanego przez ogniwa fotowoltaiczne za dnia i wykorzystanie go w nocy znacznie usprawniłoby funkcjonowanie systemu. A potrzeba taka jest coraz większa ponieważ 50% z 24 GW nowozainstalowanych mocy wytwórczych w USA to OZE. Obecnie jako zabezpieczenie na sytuacje niskiej produkcji prądu lub szczytowego zapotrzebowania na prąd stosuje się elektrownie konwencjonalne - najczęściej opalane gazem, ponieważ mają one najkrótszy czas rozruchu. Baterie mają tę przewagę nad tymi elektrowniami, że nie powodują emisji do atmosfery oraz mają zerowy czas reakcji - energia w nich zgromadzona jest dostępna natychmiast. Jedynym ograniczeniem w ich rozwoju są jedynie wciąż zbyt wysokie koszty budowy.

Ale wspomaganie odnawialnych źródeł energii to nie jedyne zastosowanie baterii w energetyce, czego przykładem jest projekt zrealizowany przez Green Mountain Power (GMP  ), głównego dostawcę prądu w stanie Vermont obsługującego 265 000 odbiorców. W mieście Rutland obok elektrowni słonecznej o mocy zainstalowanej równej 2,5 MW zlokalizowano także instalację magazynującą energię o mocy 4 MW. Ale zdolność magazynowania energii jest wykorzystywana do obniżania opłat za prąd w godzinach szczytu. W okresach, gdy ceny spotowe prądu są niskie, GMP kupuje energię na rynku, z kolei gdy cena ta wzrasta, pobierana jest z baterii. Zdarza się, że osiągane w ten sposób oszczędności wynoszą nawet 200 000 dolarów za godzinę.

© Portland General Electric / flickr

Ceny instalacji magazynujących energię elektryczną w dalszym ciągu są zbyt wysokie, aby były budowane na wielką skalę. Niemniej jednak obserwuje się bardzo szybki spadek tych kosztów. Koszt budowy kalifornijskiej instalacji AltaGas i Greensmith wyniósł ponad 40 milionów dolarów, co oznacza, że jedna kWh kosztowała ok. 500 dolarów. Zdaniem analityków Bloomberg New Energy Finance (BNEF), aby instalacje takie były opłacalne w większej ilości przypadków, ceny musiałyby spaść do 275 dolarów/kWh. Nie wiadomo dokładnie, ile kosztuje 1 kWh w Tesli, ale można się spodziewać, że w momencie, gdy Gigafabryka w Reno osiągnie pełną moc operacyjną, firma Elona Muska będzie w stanie zaoferować cenę znacznie niższą niż 500 dolarów, co zmusi konkurencję do podobnych kroków. Niemniej jednak BNEF prognozuje, że poziom 275 dolarów/kWh zostanie osiągnięty za mniej więcej 10 lat. W 2017 r. spodziewany jest spadek kosztów o kolejne 15-20%.

Analitycy firmy doradczej Lazard (LAZ  ) szacują koszt magazynu energii wykorzystujący baterie litowo-jonowe na przedział od 446 do 1098 dolarów za kWh. Oczekują oni jednak, że koszty te spadną w przeciągu najbliższych pięciu lat o 47%, co ma być zasługą większej skali produkcji, spadku cen surowców i materiałów wykorzystywanych w produkcji, oraz poprawy efektywności baterii. Jak jednak zauważają analitycy BNEF, tak szybki spadek wynika w tej chwili głównie ze zwiększania skali produkcji, i za kilka lat może on wyhamować. Przyczyną tego są koszty surowców. Dlatego chociaż teraz obserwujemy zawrotne tempo obniżki kosztów, to ostrożnie prognozują oni, że dopiero za 10 lat uda się osiągnąć pułap cenowy 275 dolarów, który uważają za granicę opłacalności.

Wysokie koszty początkowe oraz długi czas życia inwestycji są sporym utrudnieniem dla potencjalnych inwestorów. Chcąc inwestować w magazynowanie energii muszą oni wyłożyć na początku inwestycji spore środki i odczekać sporo czasu na jej zwrot. W związku z tym nagłaśnia się potrzebę stworzenia sposobów finansowania takich projektów np. poprzez leasing, podobnie jak ma to miejsce w przypadku ogniw fotowoltaicznych na dachach. Dobrym przykładem takiego rozwiązania jest ponownie stan Vermont, gdzie firma GMP wspólnie z Teslą stworzyła program leasingowy domowych baterii Powerwall. Mieszkańcy mają możliwość leasingowania takiej baterii za 37,5 dolara miesięcznie. Inny problem, który utrudnia budowę magazynów energii to niedostosowane do tego prawo. W USA zwraca się przede wszystkim uwagę na prawo podatkowe i zagospodarowania przestrzennego. Jako częste utrudnienie wymienia się także kłopoty z uzyskaniem pozwoleń od straży pożarnej i nadzoru budowlanego.

W związku z malejącymi cenami, należy się spodziewać znacznego rozwoju ilości i pojemności magazynów energii. W chwili obecnej większość, bo 74% pojemności w USA znajduje się na Wschodnim Wybrzeżu w regionie środkowego Atlantyku. Baterie o mocy 250 MW zostały zainstalowane tam po 2012 r. w celu regulacji napięcia na linii przesyłowej PJM Interconnection. Jednakże wraz z ambitnymi planami Kalifornii, środek ciężkości przesunie się mocno na zachód kraju. Władze stanowe planują do 2020 r. wpiąć do sieci magazyny o mocy 1,32 GW, co będzie znacznym przyrostem istniejącej infrastruktury. Dla porównania w chwili obecnej całość zainstalowanej na świecie instalacji gromadzących prąd ma pojemność ok. 1 GW.

© Tesla

Niebawem możemy się także spodziewać kolejnych rekordów jeśli chodzi o wielkość instalacji. Firma AES Energy Storage przekonuje, że ma gotowe plany magazynu pięć razy większego niż ten, który nie dawno otworzyła Tesla.

Jeśli chodzi o oszacowanie przyszłych wielkości rynku magazynowania energii, to wyliczenia są różne. Stowarzyszenie Magazynowania Energii (ang. Energy Storage Association, ESA) przewiduje, że do 2021 r. do sieci podłączone zostanie 1 800 MW nowej pojemności. W wartościach pieniężnych, wartość rynku wg wyliczeń Morgan Stanley (MS  ) w 2020 r. wzrośnie do 2-4 miliardów dolarów rocznie z obecnych 300 milionów. Docelowo ma to być nawet 30 miliardów dolarów. Z kolei BNEF ocenia, że w 2040 r. wartość rynku magazynowania energii przekroczy 250 miliardów dolarów.

Jak widać rynek magazynowania energii ma ogromny potencjał. Nie dziwi zatem, że Elon Musk chce go wykorzystać i coraz mocniej stawia na energetykę, oczekując, że dział zajmujący się bateriami i panelami, będzie miał podobne znaczenie, co ten produkujący auta. W związku z tym, zmieniono nazwę firmy z Tesla Motors na po prostu Tesla. Ma to podkreślać fakt, że Tesla nie produkuje wyłącznie samochodów, ale jest firmą, która chce uchronić Ziemię przed katastrofą ekologiczną przewodząc rewolucji energetycznej. Profil spółki można określić jako konglomerat zrównoważonych technologii (ang. sustainable life style solutions conglomerate). Złośliwcy twierdzą, że projekt SpaceX jest zabezpieczeniem na wypadek, gdyby pierwotny plan się nie powiódł.

© Tesla Motors

Zmiana nazwy jest rezultatem zakończonego procesu przejęcia spółki SolarCity produkującej panele słoneczne. Ostatnio głośno było o pierwszym wspólnym pomyśle SolarCity i Tesli, a mianowicie Tesla Roof, który dokładniej opisaliśmy w naszym artykule Tesla domyka solarną strategię. Ten innowacyjny dach ma wyglądać jak normalny pokryty dachówką jednocześnie przetwarzając energię słońca na energię elektryczną.

Kolejnym krokiem milowym w rozwoju Tesli, jako firmy nie tylko motoryzacyjnej jest budowa Gigafabryki. Zakład rozpoczął produkcję na początku stycznia 2017 r., ale pełnię zdolności wytwórczych osiągnie dopiero w 2018 r. Przy produkcji baterii pracować ma 6 500 osób, a globalna wielkość produkcji baterii ma wzrosnąć dzięki temu o 100%.

Właśnie baterie są główną przyczyną wysokich cen samochodów elektrycznych. Tesla chcąc obniżyć ich cenę, zdecydowała się na budowę olbrzymiego zakładu, który umożliwi ścięcie kosztów. Właśnie rozwój motoryzacji elektrycznej uważany jest za główny czynnik, dzięki któremu możliwe jest budowanie magazynów prądu. Wcześniej większość baterii tworzona była do zasilania urządzeń elektrycznych i laptopów. Dopiero budowa większych baterii napędzających samochody wprowadziła oczekiwaną zmianę. W Gigafabryce oprócz baterii do samochodów, powstają także akumulatory Powerwall 2 i Powerpack.

Jak informuje Tesla, w 2020 r. będzie ona rocznie produkować baterie o pojemności 15 GWh. Oznacza to, że energia zmagazynowana w nich, mogłaby zastąpić przez kilka godzin kilka reaktorów nuklearnych.

© Tesla

Jeśli chodzi o samą budowę baterii, to Tesla obrała zgoła odmienną filozofię niż jej konkurenci. Podobnie jak w przypadku budowy samochodów, za budowę baterii całkowiecie odpowiedzialni są inżynierowie Tesli i jej zakłady. Oznacza to, że są one niemal w całości wyprodukowane w USA i stanowią przeciwwagę dla głównych konkurentów na tym rynku wywodzących się z Japonii i Korei. Fakt ten musi budzić sporą radość u prezydenta Donalda Trumpa. Jest to podejście inne niż stosuje lokalny konkurent AES Energy Storage, który kupuje gotowe baterie na rynku. Tesla twierdzi, że jej strategia pozwala jej na uzyskanie synergii i wykorzystanie doświadczenia, co obniża koszty. Powerwall 2 ma być 30% tańszy niż baterie konkurencyjnych firm. AES przekonuje, że nabywając baterie na rynku, ma dostęp do najnowszych rozwiązań technologicznych i najniższych cen.

Na samym końcu warto również wspomnieć, że Tesli udało się przerwać pasmo niedotrzymania terminów. Zgodnie z zapowiedziami, z początkiem roku oddano do użytku pierwszy etap Gigafabryki, zrealizowano budowę magazynu energii oraz udostępniono ważne aktualizacje autopilota. Być może Tesla bez Motors w nazwie jest bardziej punktualna. O tym, czy faktycznie tak jest, będziemy mogli się przekonać w połowie roku, kiedy do klientów powinny trafić pierwsze egzemplarze Tesla Model 3 czyli Tesli dla mas.