L'annonce faite cet été par Tesla de construire le plus grand système de stockage par batterie au monde en Australie-Méridionale s'est caractérisée par le fait de garder secrets les détails clés.
Heureusement, même si le projet reste entouré de mystère, de plus amples informations sur l'emplacement des panneaux solaires et des batteries Tesla sur l'île hawaïenne de Kauai, apparues en ligne plus tôt cette année, peuvent être découvertes ou déduites.
En fait, il y a désormais suffisamment d’informations – selon Elon Musk – pour faire des calculs.Il en va de même pour les mathématiques inspirantes.
S'il est important que la solution de Tesla soit moins chère que le diesel, il est encore plus important qu'elle soit moins chère même si elle n'utilise que les deux tiers de la puissance réelle des panneaux solaires et les deux tiers de la capacité réelle de la batterie.
Le projet de Tesla à Kauai comprend 55 000 panneaux solaires capables de fournir 17 mégawatts de puissance continue en crête et 52 mégawattheures de stockage par batterie lithium-ion sous la forme de 272 Powerpack 2 sur un site de 44 acres.
Il est légèrement plus grand que le palais de Buckingham (40 acres) et légèrement inférieur à la moitié de la taille du Vatican (110 acres).
Notez que bien que le panneau solaire soit souvent cité comme 13 MW (basé sur le courant alternatif), la coopérative communautaire de l'île de Kauai confirme le chiffre comme étant de 17 MW (basé sur le courant continu).
Tesla a signé un contrat avec la Kauai Island Utility Cooperative pour fournir au réseau jusqu'à 52 mégawattheures d'électricité chaque nuit.Le service public a accepté de payer un tarif forfaitaire de 13,9 cents/kWh pour la lumière solaire stockée, soit environ 10 % de moins que ce qu'il paie pour alimenter les générateurs diesel.
(L'île a encore besoin de brûler du diesel pendant les périodes de pointe d'électricité, mais pas beaucoup. De plus, même Hawaï est parfois nuageux et pluvieux.)
Quant à savoir pourquoi Tesla ne peut pas vendre d'électricité directement au réseau pendant la journée, le réseau de Kauai ne peut tout simplement pas absorber plus d'énergie solaire : à midi, l'énergie photovoltaïque répond déjà à plus de 90 % des besoins de l'île.
Sur le site de Tesla, chaque Powerpack 2 est évalué à 210 kWh et est composé de 16 Powerwall 2, eux-mêmes évalués à 13,2 kWh.Cela est logique car 13,2 kWh x 16 = 211,2 kWh.
Cependant, le contenu énergétique absolu de chaque Powerwall 2 est nettement plus élevé.Évalué à 7 kWh, le Powerwall de première génération est une batterie de 10 kWh conçue pour atteindre une capacité de décharge de 70 %, selon le Laboratoire national des énergies renouvelables.
Ceci est similaire à la profondeur de décharge aux deux tiers utilisée dans la Chevrolet Volt hybride rechargeable, qui utilise également une chimie de batterie nickel-manganèse-chrome.
Avec une profondeur de décharge des deux tiers, la puissance de 210 kWh fournie par le Powerpack 2 implique une puissance absolue de 320 kWh.Ainsi, la capacité absolue des 272 Powerpack 2 sur Kauai est de 87 MWh.
Depuis l'annonce initiale du stockage d'énergie en 2015, Elon Musk a promis un prix de batterie de 250 $/kWh pour les déploiements à grande échelle et a confirmé ce chiffre avant un récent projet en Australie-Méridionale.
Le coût de 250 $/kWh pour la puissance nominale au niveau du module devient une puissance absolue bien inférieure de 170 $/kWh lorsque les deux tiers de la profondeur de décharge sont pris en compte.
Pourquoi Tesla indique-t-elle une puissance nominale de 57 MWh et ne rapporte-t-elle que 52 MWh ?Les batteries supplémentaires permettront probablement à une centrale de Kauai de produire 52 mégawattheures d'électricité par jour, même après 20 ans d'usure des batteries.
Les panneaux solaires installés à Kauai sont à inclinaison fixe, ce qui signifie qu'ils sont montés à un angle fixe ;ils ne tournent pas pendant la journée, suivant le soleil comme certaines autres grandes installations solaires.
Selon le Laboratoire national Lawrence Berkeley, les trois projets solaires à inclinaison fixe existants de Kauai fonctionnent depuis plus d'un an, atteignant des facteurs de puissance de 20 %, 21 % et 22 %.(Le facteur de puissance est le rapport entre l’énergie produite par une centrale électrique et sa puissance théorique maximale.)
Cela suggère qu'un facteur de puissance de 21 % est une hypothèse raisonnable pour la production photovoltaïque dans le projet Tesla de Kauai.Ainsi, multiplier 17 mégawatts par 21 % de puissance en 24 heures nous donne 86 mégawattheures d’électricité par jour.
Sur la base des spécifications du produit, les alimentations peuvent convertir l'entrée CC en sortie CA avec un rendement d'environ 90 %.Cela signifie que 86 MWh DC face au soleil devraient produire environ 77 MWh AC face au réseau.
Les 52 mégawattheures que Tesla promet de vendre chaque nuit représentent environ les deux tiers des 77 mégawattheures que Tesla attend de ses panneaux solaires chaque jour.
En termes simples, les cellules solaires et les batteries sont largement surdimensionnées, mais malgré cela, l’économie reste viable.
Même si Tesla peut fournir chaque jour jusqu'à 52 mégawattheures d'électricité au réseau de Kauai, elle ne peut pas le faire les jours de tempête ou de pluie.
Pour évaluer ces effets, le logiciel SolarAnywhere de Clean Power Research a généré des données annuelles représentatives sur l'irradiation solaire pour Lihue, Kauai, où se trouve le projet Tesla.
Par souci de transparence, les données utilisées dans cette analyse peuvent être consultées sur tinyurl.com/TeslaKauai.
Une année représentative des données SolarAnywhere montre une exposition horizontale moyenne mondiale de 5,0 heures par jour, correspondant à un facteur de puissance de 21 %.Ceci est cohérent avec les données du Laboratoire national Lawrence Berkeley.
Les données de SolarAnywhere prédisent qu'au cours de sa première année, Tesla fournira en moyenne 50 mégawattheures d'électricité par jour aux coopératives de services publics de Kauai.
Avec 5 MWh de batterie supplémentaires, même après une réduction de 10 % de la capacité des panneaux solaires et de la batterie, Tesla devrait fournir entre 45 et 49 MWh d’électricité par jour au réseau (en fonction des spécificités de sa stratégie d’exploitation)..
En supposant que la contribution quotidienne moyenne au réseau passe de 50 MWh à 48 MWh au cours des 20 prochaines années, Tesla fournira en moyenne 49 MWh par jour.
Green Tech Media estime qu'un parc solaire à grande échelle coûtera environ 1 $ par watt lors de son installation à Kauai, ce qui signifie que la partie solaire du projet à Kauai coûtera environ 17 millions de dollars.Grâce à un crédit d'impôt à l'investissement de 30 pour cent, cela a rapporté environ 12 millions de dollars.
Une enquête EPRI/Sandia National Laboratories menée en décembre 2015 a estimé les coûts d'exploitation et de maintenance des parcs solaires à grande échelle entre 10 et 25 dollars par kilowatt et par an.En utilisant le chiffre de 25 dollars, les coûts dits d'exploitation et d'entretien pour les panneaux solaires de 17 MW sur le site s'élèveraient à 425 000 dollars par an.
Le score le plus élevé est approprié car le projet Tesla Kauai inclut la batterie ainsi que les panneaux eux-mêmes.
À 250 dollars le kilowattheure, les batteries de Kauai coûtent environ 13 millions de dollars.Tesla évalue généralement séparément le câblage et l'équipement de support sur le terrain, ce qui peut atteindre 500 000 $.
Après avoir sélectionné les pires coûts d’O&M, nous prendrons les meilleurs coûts de câbles et d’équipements et supposerons qu’ils sont pratiquement gratuits.
Au total, Tesla disposera d'environ 2,5 millions de dollars de flux de trésorerie annuel, dont environ 26 millions de dollars de coûts initiaux (12 millions de dollars pour le parc solaire, 14 millions de dollars pour les batteries) et environ 425 000 dollars de dépenses par an.
Sous ces hypothèses, le taux de rentabilité interne du projet Tesla Kauai est de 6,2 %.
Bien que ce chiffre soit inacceptablement bas pour de nombreuses industries, SolarCity, comme une grande partie de l’industrie solaire, utilise une hypothèse de flux de trésorerie actualisés de 6 %, et Kauai était à l’origine un projet SolarCity.(Reportez-vous à nouveau à la feuille de calcul liée ci-dessus pour plus de détails.)
Cela suggère que les chiffres sont corrects ;on pourrait penser que les erreurs dans les différentes hypothèses pourraient s'annuler.
Pendant la majeure partie de l’année, le projet Tesla à Kauai génère bien plus d’électricité que ses batteries ne peuvent en gérer.Il en va de même pour les projets futurs.ce qu'il faut faire?
Une option consiste à utiliser l’excédent d’électricité pour séparer l’eau et produire de l’hydrogène pour les véhicules à pile à combustible ;La première station d'hydrogénation par pile à combustible d'Hawaï utilisera cette approche à Oahu.
Si le projet de Tesla à Kauai parvient à vendre une partie des 20 mégawattheures ou plus qu'il peut consacrer quotidiennement à l'alimentation des électrolyseurs à hydrogène, le taux de rendement interne du projet augmentera encore davantage, même si cette électricité est fournie à un prix réduit.
Cela créerait un scénario ironique dans lequel il est dans l’intérêt de Tesla d’espérer que le succès des véhicules à pile à combustible à hydrogène créera une demande d’hydrogène.
Une leçon inattendue du projet Tesla à Kauai pourrait être que non seulement les piles à combustible n'empêchent pas notre transition vers une énergie renouvelable ou à zéro émission, mais qu'elles pourraient jouer un rôle si l'hydrogène qu'elles consomment est produit exclusivement à partir d'énergies renouvelables.énergie.
La principale leçon, cependant, est que Tesla a prouvé que la combinaison de panneaux solaires et de stockage d’énergie était économiquement logique, non pas à l’avenir, mais aujourd’hui.
En fait, à Kauai, même si seulement les deux tiers de la puissance et les deux tiers de la capacité de la batterie étaient utilisés, la combinaison aurait du sens.
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Heure de publication : 02 juin 2023
