Teslas Powerpack – the missing link? | Strøtanker om bæredygtighed

Teslas Powerpack – the missing link?

2. maj 2015

.
I går præsenterede Elon Musk, grundlægger af PayPal, SpaceX og Tesla Motors og en af de centrale skikkelser i disse års rivende amerikanske udvikling på green tech-området, Teslas seneste produkt: Powerwall. Powerwall er et backup-batteri, som foreløbig vil blive fremstillet i to størrelser til hjemmebrug med en lagerkapacitet på hhv. 7 kWh og 10 kWh. Men i allernærmeste fremtid vil der blive lanceret tilsvarende batterier kaldet Powerpack, med enheder à 100 kWh, som kan adderes fra 500 kWh og op til industriel skala.

Musk sætter hermed centralt ind overfor en af de store hindringer for, at brugen af vedvarende energi kan nå 100%. For først den dag vi kan lagre energien, har vi strøm når det ikke blæser eller solen er gået ned. Visionen er, at man fremover ikke bare installerer solceller eller små husstandsmøller, men altid har en supplerende energilagringsmulighed.

I den situation vil en Powerwall ikke bare give en forøget sikkerhed, hvis der en sjælden gang er strømnedbrud i nogle timer (hvilket ikke er usædvanligt i USA). Det vil vigtigere betyde, at man kan lagre sin egen solstrøm høstet i dagtimerne og bruge den også efter mørkets frembrud. Men vil således kunne nå langt tættere på en selvforsyning, og man vil selv kunne bruge en langt større del af den energi man selv producerer, og dermed sænke ens energiregning markant, idet den strøm, man selv producerer, typisk er mange gange billigere end den strøm, man køber. Hvis man har elbil, vil man kunne lade med billig hjemmeproduceret solenergi, selvom man først er hjemme til aften. Jeg kender ikke afregningspriserne for solceller, men i de vindmøller, jeg har andele i, får man i dag typisk 20 øre pr. kWh for den strøm, som sendes ud på nettet, men når man et splitsekund senere hiver den ud af stikkontakten, koster den nærmere 2 kroner pr. kWh.

Samtidig med at der for den enkelte ligger en besparelse, vil sådanne kombinationer af decentral produktion og lagring gøre, at der skal flyttes meget mindre energi rundt i store transmissionssystemer, end det er tilfældet i dag. Powerwall-batterierne kommer med en form for internetopkobling, så de kan blive en del af integrerede intelligente netsystemer. Oplysningerne om denne del er endnu sparsomme, men man kunne jo forestille sig, at man på tidspunkter med storm og masser af vindkraft lagde overskudsstrømmen ind på ledig kapacitet i stedet for som nu i ekstreme tilfælde at må betale for at komme af med strømmen.

Indtil nu har batterier som lagerløsning blot været markant dyrere end at etablere nye højspændingskabler. Men en nylig undersøgelse fremlagt i Nature viser, at prisen på lithiumbatterier som dem i Powerwall i snit er faldet med 14% om året siden 2007. Det svarer til en halvering inden for ganske få år. Hvis derfor denne udvikling fortsætter – hvilket er meget sandsynligt – vil prisen på energilagring inden for få år falde dertil, at anvendelsen vil kunne blive massiv.

Elon Musk siger omkring 10 minutter inde i sin præsentation, at sådanne batterier i egne af verden, hvor elnettet stadig er svagt udbygget eller måske helt fraværende, kunne være med til, at man “sprang over” udbygningen af nettet og fra starten af baserede sig på små selvforsynende enheder, ligesom mobilteknologien flere steder i verden er kommet udbygningen af fatnettelefonien i forkøbet. Den tilstrækkelige lagringsmulighed vil kunne løfte off-grid-situationen op i et helt andet komfortleje.

Tiden må vise, om Teslas nye batteri bliver det “missing link”, som mange i det sidste døgns tid har udråbt det til. Men tampen brænder. Det er fundamentalt interessant, hvis man med et stort antal små decentrale batterier på én gang kan minimere behovet for både base load-enheder og transmissionslinjer.

Elon Musk selv synes rimelig sikker på, at han har fat i den lange ende. Han har en gigafabrik under opførelse i Nevada og regner med at der inden for få år skal laves adskillige flere gigafabrikker. Ifølge hans overslag (videoen 13:45 ff.) har USA brug for 16.000 GWh lagerkapacitet for at kunne overgå fuldt ud til vedvarende energi (hvor batteribackup formår at kompensere for de vedvarende energikilders fluktuationer), hvilket svarer til 160 mio. Powerpack enheder, mens det vil kræve 90.000 GWh at omlægge hele verden til vedvarende energi. Hvis yderligere opvarmning, køling og transport skal omlægges, vil det kræve 200.000 GWh eller to milliarder af Powerpack-moduler – eller en for hver 3-4 mennesker.

2 mia. enheder lyder umiddelbart voldsomt, erkender Musk, men omvendt svarer det nogenlunde til antallet af køretøjer, så det er inden for det muliges kunst. Og nok er Tesla ved at lave sin første gigafabrik, men der skal mange flere til, så ligesom Musk har gjort det med Tesla-bilerne, bliver alle bagvedliggende patenter gjort frit tilgængelige som open source. Et enestående træk som skal til, hvis det skal lykkes at få den teknologiske revolution. Musk slutter med at sige, at det er den eneste måde han kan se, hvorpå vi hurtigt kan stoppe de fossile udledninger (underforstået over en tilsvarende 20-årig periode som den vi skifter vores bilpark i). Det er ifølge Musk noget, som “we must do, we can do, and we will do.”

Om vi så har de fornødne råstoffer til at give hele verden billige solcelleanlæg med backup-batterier er et andet spørgsmål. Men udviklingen på batteriområdet går forrygende hurtigt, og der forskes i en lang række andre lagringsmedier end lithium-batteriet. Så det kan meget vel vise sig på bare lidt længere sigt at blive en anden lagringsteknologi, som er lavet af mere alment tilgængelige materialer, eller at nogle typer af lagringsmedier er mere egnede til bestemte situationer end andre. Men hvor vindmøllernes og solcellernes svingende energiproduktion indtil nu primært har været søgt løst gennem at etablere meget store forsyningsnet, så man kan sende store mængder af energi over store afstande (selvfølgelig kombineret med vandkraftreserver og biomasse, hvor man kan skrue op og ned efter behov), da er der med Teslas og Elon Musks lancering i dag meget der tyder på, at en batteriteknologi som Powerwall og Powerpack kan blive en vigtig del af etableringen af en 100% vedvarende energiforsyning.

Måske billedet ikke holder til videre granskning, men hvis man laver en analogi til den menneskelige organisme, så sker både lagring og forbrænding i bittesmå decentrale enheder fordelt ud i alle kroppens celler, og ikke i store baseload-enheder eller eksterne lagerenheder, vi slæber rundt på.

Powerpack og A-kraft

Jeff McMahon skriver i Forbes under titlen “Did Tesla Just Kill Nuclear Power?” at nyheden om Teslas Powerwall-batterier få timer forud for lanceringen blev præsenteret ved et arrangement ved Northwestern University, hvor man havde sat to oplægsholdere stævne for at diskutere for og imod atomkraft, Jordi Roglans-Ribas, leder af Nuclear Engineering Division ved Argonne National Laboratory overfor den fremtrædende A-kraft-kritiker Arnie Gundersen.

Roglans-Ribas havde netop afsluttet sit oplæg med, at det ikke var muligt at skabe en fossilfri fremtid uden A-kraft, for kun herigennem ville man kunne kompensere for vind- og solenergiens svindende natur, da Gundersen replicerede, at der inden for få timer ville blive lanceret et produkt (Teslas Powerpack), som ville gøre det muligt at lagre strøm for 2 cent pr. kWh, hvilket energiforsyningsmæssigt repræsenterer et kæmpe gennembrud. For hermed bliver det væsentligt billigere at lagre vedvarende energi end at sikre forsyningen gennem A-kraft. Prisen på vindstrøm har været helt nede på 2,5 cent pr. kWh (DK ~3 cent pr. kWh), mens solcellestrøm nærmer sig 4 cent. Heroverfor har for eksempel den britiske regering truffet en bindende fastprisaftale mange år frem for strøm fra Hinkley Point-reaktoren på 16 cent pr. kWh, hvilket da også tegner til at blive en historisk dårlig forretning for de britiske forbrugere.

Yderligere er A-kraften yderst langsom at etablere. Selv i bedste fald går der 7-8 år, og i ganske mange lande i verden er den folkelige modstand så massiv og så indædt, at tilblivelsesprocesserne trækker ud i det uendelige. Mens sol- og vindenergien fortsætter med at blive billigere, er prisen på A-kraften i disse år stigende. Og efter nedsmeltningen af tre reaktorer ved Fukushima Daiichi i 2011 er sikkerhedskravene ved at blive yderligere skærpet, hvilket vil gøre prisen på A-kraft stadig mindre konkurrencedygtig.

Hvis en batteriteknologi som Teslas Powerpack derfor kan lagre strøm i store mængder til 2 cent pr. kWh, er vi kommet dertil, at vi uden at ryste på hånden kan sende de sidste kulkraftværker og A-kraftværker på pension og koncentrere os om besparelser, effektiviseringer, vedvarende energikilder og det optimale lager.

“We all know that the wind doesn’t blow consistently and the sun doesn’t shine every day,” sagde Gundersen ved arrangementet ved Northwestern University: “but the nuclear industry would have you believe that humankind is smart enough to develop techniques to store nuclear waste for a quarter of a million years, but at the same time human kind is so dumb we can’t figure out a way to store solar electricity overnight. To me that doesn’t make sense.”¹

Det er ikke kun A-kraft-modstandere som Gundersen, som ser skriften på væggen. For tre år siden sagde John Rowe, få uger efter at han var trådt tilbage som CEO for Excelon Corporation, som driver 22 atomreaktorer i USA, at han var en “Nuclear Boy”, men at han hvor gerne han end ville, ikke i den nuværende situation kunne se nogen fremtid for A-kraften i USA.² Med skifergassen væltende op ad jorden giver det forretningsmæssigt slet ikke mening lige nu. Og med en batteri-revolution inden for rækkevidde burde selv gassen kunne udfases inden længe.

Update 05.05. – Siden lanceringen af Teslas nye batterienheder for godt en uge siden har der været skrevet utrolig meget frem og tilbage, om det nu var en så radikal fornyelse, som det af andre blev fremstillet som, og en række af dem som havde kigget nærmere på prisen, kom til noget dyrere priser pr. lagret kWh, end det, jeg ovenfor citerer Arnie Gundersen for.

Jeff McMahon skriver i dag, at “Ramez Naam thinks that both Gundersen’s optimistic 2¢ (for the Powerpack) and my Forbes colleague Chris Helman’s pessimistic 50¢ (for the Powerwall) are outliers in the range of possibilities for the cost of electricity flowing through Tesla batteries. If utilities get the same 10-year warranty Tesla offers to home customers, Naam [en amerikansk batteriekspert] estimates the Powerpack’s cost per kWh will be 7¢, he told me via Twitter. Even at twice that price, he said, grid-level batteries offer utilities a return on investment now.” Dermed vil man alleree med de nuværende priser se forsyningsselskaberne investere i batterikapacitet til spidsbelastnings-perioder frem for at investere i for eksempel gaskedler.

Prisen pr. MW for de nylancerede lagerenheeder er på blot en tredjedel til en fjerdedel af, hvad man havde forventet, så lanceringen har i den grad flyttet forventningerne til batterilagringens rolle i en 100% vedvarende energiforsyning. Eller rettere har det rykket en situation, mange har håbet på en dag ville være mulig, meget tættere på at være virkelighed.

Update 07.05. – En artikel i RenewEconomy beretter i dag, at Tesla i løbet af sidste uge er blevet nærmest overrendt af bestillinger, 38.000 enheder er der bestilt, så bestillinger indgivet nu først kan blive leveret i anden halvdel af 2016, efter at der er kommet gang i gigafabrikken i Nevada. Yderligere her det indløbet 2.500 bestillinger på Powerpack-enheder, hvoraf de fleste omfatter mange enheder (i snit 10 for hver). Så nogen må have set lyset i produktet, og man må sige, at Musk formår at skabe hype om sine produkter. Af samme artikel fremgår det, at rentabiliteten af Powerpack sammen med solcelleanlæg i høj grad er afhængig af prisstrukturen, men at den økonomiske fordel synes at være størst på det australske og det tyske marked.

Måske en del af hypen er, at man godt nok siger, at man vil lægge alt frem, men omvendt endnu ikke har gjort det. Derfor har der i den seneste uge rundt omkring på de digitale medier været spekuleret meget i, hvordan batterierne egentlig er bygget op. Nogle mener nu, at de små batterier, som er udviklet til fuld daglig op- og afladning, i virkeligheden ikke er 7 kWh-enheder, men 12 kWh-enheder, som man så kun af- og oplader omkring 60%. For intet batteri kan i dag tåle så mange fulde op-og afladninger. Men det bliver vi givet drypvist klogere på i de kommende uger og måneder. Nigel Morris opsummerede i går på The Energy Collective situationen sådanher: “All we can say for now is that the price of the PowerWall looks like a game changer, but the devil will be in the detail.”