雄心壯志馬斯克設想用一塊電池驅動整個美國

    鋰電世界  美國傳奇企業家艾倫·馬斯克旗下的電動汽車公司“特斯拉”(Tesla)發布的一款新產品：家庭用電池“Powerwall”是一臺家庭用的電池組，它能讓你在能源上具有更高的獨立性。如果使用太陽能電池板或者風能發電的方式，你是難以確保能夠得到穩定產能量的。而如果使用電池，你就可以在白天儲存電力，并留到晚上再使用。

　　一臺家庭電池還將讓你能夠在晚上，當電力公司的供電負荷處于低位時從電力公司處獲得電力并將其儲存起來放到白天再用。不管是對于家庭用戶還是供電公司而言，這樣做都是雙贏的——你減少了電費支出，而電力公司則降低了白天用電高峰期的負荷壓力。

　　當然家用電池是一直以來都有的，其中最常見的就是鉛酸蓄電池，就像你的汽車里使用的那種。然而這樣做可一點都不簡單，你將需要購買很多臺這樣的蓄電池組并將 它們連接成為一個整體。而當其中的任意一臺蓄電池損壞，你就需要停下來對其進行更換。并且這類傳統電池通常都很貴并且很占地方。

　　而Powerwall似乎將家用電池變成了一件很普通的家電產品。它采用掛壁式安裝方法，你也不必去對單個電池組進行維護，這樣一整臺設備的價格大約是在3000~3500美元之間。

　　那么，直接用這樣一臺電池就能驅動整個家庭用電了嗎？答案是否定的。因為家電使用的是交流電，而這臺電池組輸出的是直流電。這就意味著你需要首先將直流電轉 為交流電。事實上在你的汽車里可能就有這樣的轉換裝置，如此你才能將其他耗電設備——如計算機或是咖啡壺連接到你的汽車上使用。這種轉換器能夠從你的電池 中汲取直流電并將其轉換為交流電，之后再轉換為直流電。這聽上去很愚蠢，但卻是事實。

　　特斯拉此次推出了7千瓦時和10千瓦時的兩款產品。按照一般家庭2千瓦時的耗電水平，一臺10千瓦時的電池組將能夠連續維持一個家庭長達5小時的電力消耗。5小時聽上去似乎并不很長，但實際上已經足夠解決夜晚用電的問題，因為一般在夜間的用電量要小于白天。當然這里考慮的是100%的效率水平，實際上真實的電池組效率一般只能達到92%左右，而且在交流電/直流電轉換時也會有所損耗。因此如果你的家庭耗電水平是2千瓦時，那么假設3小時的使用時間才是更加符合實際的情況。

　　另外一個概念是能量密度。說到密度，你可能會立刻想到質量與體積相除。但這屬于質量密度，能量密度的含義是指單位體積內儲藏的能量。這個概念很重要，因為能量密度越高，你儲存一定數量的能量所需要的空間就越小，越緊湊。

　　那么Powerwall的能量密度是多少？從其產品介紹看，其體積大小是130cmx86cmx18cm，那么其體積大小就是0.201cm3，這樣一來其能量密度就是179 MJ/m3或0.179MJ/L。

　　那么相比之下的情況如何呢？根據維基百科上列出的資料，Powerwall電池的能量密度似乎并不高，因為鉛酸電池的能量密度可以達到0.56MJ/L。這可能是特斯拉電池內部的額外空間導致的結果。我們可以考察另外一個概念，即所謂“質量能量密度”(即單位質量對應的能量)。Powerwall電池的質量約為100kg，這樣計算得到的“質量能量密度”約為0.36MJ/kg，這一水平與鋰離子電池的水平相當。

　　在馬斯克所做的介紹中，他展示了一個雄心勃勃的設想：將美國本土的一小部分面積用于太陽能發電。具體的面積大小可以通過美國的全國用電量以及太陽能發電 效率來進行估算。馬斯克宣稱可供全國用電的電池將僅僅占據非常小的面積，這樣很小的空間內便可以儲存足夠全國一天使用的電量。

　　特斯拉同時還發布了“Powerpack”，這基本上就是工業級的Powerwall，其可以儲存100kWh的電力。馬斯克宣稱，如果使用1.6億臺Powerpack電池組，就將可以實現讓整個美國完全依賴儲存的太陽能電力供電。