De Tesla Thuisbatterij

De Tesla thuisbatterij is gepresenteerd en dat zou een gamechanger moeten zijn in lokale opslag van elektriciteit. Het is overigens nog maar de vraag of dat in dit stadium van de technologische ontwikkeling gaat lukken, maar het lijkt er wel op dat vriend en vijand verrast zijn door de prijs.

De batterij komt in twee varianten:
Een 10kWh versie voor usd$3500
en een 7kWh versie voor usd$3000

De 10kWh versie wordt gepresenteerd als backup voor de wekelijkse energiecyclus, en de kleinere versie voor de dagelijkse energiecyclus. Wat moet je met die batterij dan?


Feitelijk doet die batterij niets anders dan opladen als de aangeboden elektriciteit goedkoop is, en ontladen als de elektriciteit duur is. Hoe die elektriciteit opgewekt wordt is in principe irrelevant. Je kunt dus opladen in de nacht tegen het goedkopere nachttarief, en vervolgens overdag gebruik maken van de opgeslagen elektriciteit.

De meest voor de hand liggende toepassing is echter het gebruik in combinatie met zonnepanelen. Die hebben de neiging om veel elektriciteit te produceren net op het moment dat je daar het minst van nodig hebt, en juist weinig elektriciteit te produceren wanneer je dat wel nodig hebt. Tesla zelf probeert dat te visualiseren middels dit plaatje:

De blauwe golven geven de toenemende vraag weer in de ochtend en avond, de gele lijn geeft de opbrengst weer van zonnepanelen gedurende de dag. Op dit moment kun je op veel plekken in de wereld de opgewekte elektriciteit aan het landelijke net terugleveren (“Feed in”) en daar geld voor krijgen.

Dat is natuurlijk niet optimaal, en een oplossing is dus om de overdag opgewekte elektriciteit lokaal op te slaan zodat die ’s avonds beschikbaar is. Een interessante vraag is dan, hoeveel opslag heb je nodig en wat kost dat?

Wat kost dat?
Allereerst maar de makkelijke vraag: wat kost dat voor alleen de batterij?
De batterij technologie is Lithium ion en dat kun je ongeveer 1000x opladen:
Voor 7kWh: usd$3000 / (7kWh x 1000) = $50cent per kWh
Voor 10kWh: usd$3500 / (10kWh x 1000) = $35cent per kWh

Bij normaal gebruik kun je met slimme elektronica dat misschien nog optrekken naar 2000x opladen, dus dan worden de bedragen gehalveerd. Dit is uiteraard de prijs per kWh bovenop de prijs die je voor opwekken betaald. Voor een dagelijkse cyclus betekent dit overigens wel dat de batterij ergens na 3 tot 6 jaar aan vervanging toe is.

Je kunt je overigens afvragen of Lithium ion de meest geschikte techniek is voor een thuisbatterij. Het is niet onaannemelijk dat we in de zeer nabije toekomst bijvoorbeeld Aluminium-Grafiet als concurrerende techniek gaan meemaken. Weliswaar een iets lagere energiedichtheid, maar het zijn zo'n beetje de goedkoopste en meest voorkomende materialen die je kan bedenken en naar het zich laat aanzien een aanzienlijk langere belastbare levensduur. En dan gaat de prijs per kWh uiteraard significant omlaag.

Hoeveel opslag heb je nodig? 
Dat is veel moeilijker te bepalen want dat ligt aan het systeemprofiel waarbinnen je de batterij wilt benutten. Als je de dagelijkse cijfers van opbrengst en gebruik goed bijhoudt, dan kun je een maximaal cumulatief overschot bepalen, en je batterij daarop aanpassen.

Voor de meeste zonnepaneel opstellingen geldt overigens dat er in bepaalde maanden helemaal geen overschot is, en dan gaat een batterij dus ook niet helpen. Bovendien zijn in een dergelijk systeem meerdere componenten die uitgebreid kunnen worden om tot een optimale combinatie te komen. De batterij kan op dat moment overigens nog wel een klein nacht/dagtarief voordeel bieden, maar daarmee zal je de batterij niet terugverdienen.

Voor Nederland kun je je derhalve ook nog afvragen hoeveel opslag nodig is om de seizoenen af te dekken. Dan kom je toch op weinig realistische waarden. Stel we nemen het volgende opbrengst- en gebruiksprofiel wat een gemiddeld zonnepanelen systeem representeert:

Dan hoort daar deze cumulatieve opbrengst bij:

Wat wil zeggen dat als je opbrengst en gebruik op elkaar aansluiten, dan heb je ongeveer 40% van je jaarlijkse systeemopbrengst nodig als opslaggrootte. Voor een gemiddeld verbruik van 3600kWh komt dat dus neer op een kleine 1500kWh. Toch zo'n 150 Tesla batterijen. En dat is zonder efficiëncy verliezen of leveringszekerheid etc. En nogmaals, je opbrengst moet toch echt minimaal je verbruik zijn, anders gaat het überhaupt niet lukken.

Conclusie
De conclusie is waarschijnlijk wel gerechtvaardigd dat dit nog niet het ei van Columbus is waar we echt op zaten te wachten, maar dat het van een technisch oogpunt evengoed interessant is omdat het wel onderdeel zal zijn van de systeemopstelling van de toekomst. Het slim aan elkaar knopen van lokale opslag die zich middels automatische updates aanpast aan de meest voordelige en efficiënte gebruiksprofiel, en bijvoorbeeld rekening houdt met korte termijn weersvoorspellingen etc., dáárin zit de toekomst.

Het is nog maar de vraag of we die toekomst ooit gaan zien zolang individuele particulieren dergelijke bedragen zelf moeten investeren. Het aan elkaar knopen en delen van energie wordt daarmee natuurlijk niet gestimuleerd en dat is waarschijnlijk de reden waarom we voorlopig nog te vaak moeten lezen over “off the grid” in plaats van “intelligent sharing”.