2015 년 05 월 07 일
EV (전기자동차) 벤처인 미국 Tesla Motors 는 2015 년 4 월 30 일 (현지 시간) 가정용 및 법인용 축전지 시장에 진출한다고 발표했다.
새롭게 「Tesla Energy '를 출시, ESS 축전지의 판매를 시작한다.
2003년에 창업한 테슬라는 EV의 생산과 판매를 할 EV 벤처이다.
전기차시장에서 최초로 EV 스포츠카 "Roadster'와 프리미엄 EV 세단 'Model S'등을 전개하고 성공해왔다.
이번에 발표한 것은 가정용 축전지 "Tesla Powerwall '와 더 큰 용량으로 점포나 사무실 등을 대상으로 한 업무용 축전지 시스템 "Tesla Powerpack "이다.
EV로 활용한 축전지의 노하우와 생산능력을 살려 거치형 축전지시장에 진입하게된다.
라인업으로는 백업전원용 7kWh모델과 매일 사용하는 것을 상정한 10kWh모델의 2 모델을 준비한다. 연속 전력은 2kW, 피크 전력은 3.3kW를 실현한다. 사용가능한 온도는 -20도- 43도까지에서 보증기간은 10년으로 하고있다. 크기는 높이 1300 × 폭 860 × 깊이 180 밀리미터 색상도 준비한다.
Powerwall은 10kWh 모델로 3500달러 (약 42만엔) 7kWh 모델로 3000달러 (약 36만엔)하고있다. 여기에는 인버터 및 설치비용 등은 포함되어 있지않다고 하지만, 기존 국내에 출시된 동급의 가정용 축전지는 보조금을 활용해 드디어 100 만엔을 자르는 수준으로 볼수 있으며, 이들과 비교하면 적어도 절반이하의
가격 대비 성능을 실현했다고 할 수있다.
テスラが蓄電池市場に参入、家庭用では7kWhで約36万円を実現 (1/3)
EV（電気自動車）ベンチャーである米Tesla Motors（テスラモーターズ、以下テスラ）は2015年4月30日（現地時間）、家庭用や法人用の蓄電池市場に参入することを発表した。新たに「Tesla Energy（テスラエナジー）」を立ち上げ、蓄電池の販売を開始する。
2003年に創業したテスラはEVの生産と販売を行うEVベンチャーだ。ここまでEVとして、EVスポーツカー「Roadster（ロードスター）」やプレミアムEVセダン「Model S（モデルS）」などを展開し、成功を収めてきた。
今回発表したのは家庭用の蓄電池「Tesla Powerwall」（以下、Powerwall）と、より大きな容量で店舗やオフィスなどを対象とした業務用蓄電池システム「Tesla Powerpack」（以下、Powerpack）だ。EVで活用した蓄電池のノウハウと生産力を生かして、据え置き型蓄電池市場に参入することになる。
従来の半値以下の価格を実現
Powerwallは、家庭用電力のピークシフトや太陽光発電など再生可能エネルギーの自己活用を想定した、再充電可能なリチウムイオン電池だ。テスラのリチウムイオン電池パックと液体熱制御システム、太陽光発電のインバーターからのコマンドを受信するソフトウェアで構成されている。壁に直接マウントでき、再生可能エネルギーの活用状況などを把握できるように「ローカルグリッド」に組み込むことができる（図1）。
図1：Powerwallの外観と設置イメージ（クリックで拡大）※出典：テスラ これらを活用することで、電力負荷のシフトを行える他、太陽光発電による電力の有効活用が可能となる。停電発生時のバックアップ電源としても活用できる。ラインアップとしてはバックアップ電源用の7kWh（キロワット時）モデルと、毎日使用することを想定した10kWhモデルの2モデルを用意する。連続電力としては2kW、ピーク電力としては3.3kWを実現する。利用可能温度は、-20度から43度までで、保証期間は10年としている。サイズは高さ1300×幅860×奥行き180ミリメートルで、カラーバリエーションも用意する。
驚くべきは価格だ。今回受注開始を発表したPowerwallは、10kWhモデルで3500米ドル（約42万円）、7kWhモデルで3000米ドル（約36万円）としている。これには、インバーターや設置費用などは含まれていないとしているが、従来国内で発売されている同クラスの家庭用蓄電池は、補助金を活用してようやく100万円をきるレベルで提供されており、これらと比べると少なくとも半分以下のコストパフォーマンスを実現したといえる。
同社のWebサイトでは既に予約を開始しており、出荷は2015年夏を予定しているという（図2）。
図2：テスラのPowerwallの予約サイト。出荷は夏を予定（クリックでWebサイトへ） Powerwallの提供パートナーとして、ホームセンターである米TreeHouseや、インバーターメーカーである、ドイツのFRONIUS、米国のSolarEdge、バーモント州でクリーンエネルギーの提供を行う米国のGreen Mountain Powerなども発表された。
FRONIUSに対しては、住宅用太陽光発電システム向けでFRONIUSのハイブリッドインバーターとPowerwallを組み合わせて提供するグローバルレベルでの提携を行う。一方、SolarEdgeのインバーターについてはテスラの電気自動車用の蓄電池で採用されている。テスラのEVと太陽光発電を共通のエネルギーシステムで管理する場合はSolarEdgeのインバーターが必要になるという。
拡張可能な大容量蓄電池をターンキーシステムで展開
業務用蓄電池「Powerpack」は、リチウムイオン電池とパワーエレクトロニクス熱管理制御システムなどで構成されターンキーシステム（鍵を回せばすぐに使えるように設定などが不要で簡単に使えるシステム）として利用できることが特徴だ。これらのパッケージをいくつか組み合わせることにより、規模に応じてさまざまなサイズのソリューションを行えるようにする（図3）。
図3：業務用蓄電池「PowerPack」の外観 ※出典：テスラ このパッケージを基軸に、法人向けのソリューションである「Tesla Energy for Businesses」や、電力供給を支える「Tesla Energy for Utilities」などを用意する。
法人向けソリューションとしては、太陽光発電によって得た電力を蓄積することで、再生可能エネルギーを限界まで利用することが可能となる点が利点だ。また電力コストの低減や停電の際のバックアップ電源としても活用できる点がメリットとして挙げられる。米Amazonのデータセンターや、流通のTargetの店舗、Jackson Family WinesやEnerNocなどでは、パイロットテストを行う契約を結んだとしている。
工場や発電所の電力を賄う
より大規模な工場や発電所、公共施設の一部電力機能を代替するようなユーティリティ向けソリューションも用意。これらの利点としては、電力供給源と利用者とのバッファとなり、再生可能エネルギーの利用比率を高めることができる点や、全体の発電リソース量の拡大に対応できる点、電力品質の向上などに貢献する点だとしている（図4、図5）。
図4、図5：テスラのユーティリティ規模の蓄電池システムのイメージ（クリックで拡大）※出典：テスラ Advanced Microgrid Solutionsや、OnCor、Southern California Edison、AESなど米国のマイクログリッドおよび発電関連の企業や団体からは、テスラの新たな取り組みに対し賛同を示すコメントが出されている。
EVベンチャーから総合エネルギー企業へ転身
テスラが蓄電池市場に参入するポイントの1つとして、パナソニックなどと共同出資で建設し、2020年からフル稼働を行う予定の巨大蓄電池工場「Gigafactory（ギガファクトリー）」の存在がある（関連記事）。フル稼働に入る2020年の年間生産規模は、2013年における世界全体のリチウムイオン電池セルの生産規模を上回る35GWhを計画しており、圧倒的なコスト競争力を発揮できる。一方、EV用途だけに絞った場合、これらのリチウムイオン電池セルを販売し切れない可能性もある。今回の蓄電池参入はリスクヘッジの意味も含まれている（図6）。
図6：米国ネバダ州に建設されるというギガファクトリーの外観イメージ ※出典：テスラ 一方で、テスラには、これまで自動車に絞り込んできた事業範囲をエネルギー産業全体へ広げようという狙いもあるようだ。
テスラ CEOのイーロン・マスク（Elon Musk）氏は、テスラや、ロケットを製造開発するSpaceXなどの他、太陽光発電会社SolarCity（ソーラーシティ）を2006年に起業しており、現在も同社の会長を務めている。ソーラーシティではテスラの発表と同日にテスラの蓄電池を採用することを発表（ニュースリリース）している。
蓄電池市場への参入を発表したテスラ CEOのイーロン・マスク氏 ※出典：テスラ 発表会見で、マスク氏は「テスラは自動車メーカーではなく、エネルギー革新企業である」と強調。EVや今回の蓄電池に加え、クリーンなエネルギー環境の実現に向け、幅広いソリューションを展開していくことを示唆していた。
04.30.15, 8:30PM, HAWTHORNE, CA
지난 4월 30일 저녁 8시 30분 ... 미국 캘리포니아주 호손시에서 테슬라의 ESS 제품 출정식이 벌어졌다. 마치 스티브 잡스가 아이폰 출시를 설명하는 장면과도 흡사했다. 청바지에 검정 폴라스웨터는 아니었지만, 검은 셔츠에 캐주얼 재킷을 입은 앨런 머스크는 그 동안 심혈을 기울인 신제품, Tesla ESS를 소개하기 위하여 강단에 올랐다. 그리고 18분 동안 그의 신제품을 위한 깜짝 이벤트가 벌어졌다. 기존에 어느 ESS가 이와 같은 출시 이벤트를 거쳐 세상에 나온 적이 있었던가?
테슬라가 ESS를 출시한 이유가 궁금하다
18분간의 프레젠테이션에서 그가 처음 보여준 화면은 지구 대기 중에 존재하는 CO2 량의 증가 그래프였다. 지구 대기 중에 존재하는 CO2의 농도는 산업혁명이 일어나기 전까지는 수 천, 수 만년 동안 280ppm 정도였다고 한다. 그런데 산업혁명이 일어난 18세기 중반 이후로는 지구 대기 중의 CO2 농도가 증가하기 시작한다. 작년 가을 무렵에는 400ppm을 넘어서서 2100년경에는 490~1260ppm까지 높아질 것이라고 예상되고 있다. 대기 중 CO2 농도의 상승은 지구온난화의 원인으로 생각되는 것들 중 넘버 원으로 손 꼽히고 있다. 자연계의 상태들은 조건에 따라 상태를 서로 오가는 가역적인 반응을 보이지만, 어떤 임계치를 벗어나게 되면 다시 돌아올 수 없는 비가역적인 상태가 될 수도 있다고 과학자들은 경고한다. 기후변화의 재앙을 다룬 영화인 ‘인 투더 스톰’ ‘투모로우’ 등이 실재로 발생할 수도 있다는 것이다.
앨런은 이어서 이 문제에 대한 해결책으로 태양광 발전에 대하여 설명하기 시작한다. 아래 그림의 노란색 부분이 태양광 발전원의 모습으로 캘리포니아주와 미 동부에 많이 설치된 모습을 보여준다. 앨런은 특히 이 중에서 텍사스 주에 주목하여 보여준다. 대부분이 지붕형 태양광 발전원이다. 그런데 태양광 발전에는 문제가 하나 있는데 그것이 바로 태양이 떠있는 낮 동안에만 발전이 이루어진다는 사실이다. 사실 전기는 사람들이 일하는 낮 동안 보다는 일 하러 나가기 전의 아침과 일하고 돌아온 후의 저녁에 많이 사용한다. 그런데 태양광 발전원은 낮 동안에 전기를 생산하니 주택에 태양광 발전원을 설치하고도 주말이나 휴일 밖에는 사용하지 못한다.
그래서 등장한 것이 배터리로 된 저장 시스템이다. 그런데 기존의 배터리들은 비싸고, 울안하고, 연결성이나 수명도 열악하고, 효율도 낮은데다가 확장성도 없고 하는 등 전혀 매력적이지 못했다.
테슬라, ESS의 장막을 걷어내다
앨런은 두 가지의 쟁점, 즉 낮 동안만 발전하는 태양광발전과 별로 매력적이지 못한 전기저장시스템을 이야기하면서 이들 문제점들을 해결할 해결사로서 새롭게 개발한 테슬라 ESS를 선보인다. 그는 이것을 잃어버린 조각 즉, Missing Piece라고 불렀다. 사실 상 테슬라에게 있어서 전기차와 ESS를 구현할 수 있게 해주는 배터리는 Missing Piece였던 것이다. 그리고 약 2분간에 걸쳐 테슬라가 발견한 Missing Piece인 ESS 신제품을 선보인다. 바로 20㎝가 채 안 되는 두께로 벽에 걸 수 있게 만든 기정용 제품인 파워월 Power Wall이다. 65인치 최신형 벽걸이 TV의 무게가 20㎏ 정도 하는 것에 비하면 100㎏짜리 ESS를 벽에 걸기에는 아직 다소 무겁게 느껴진다. “벽에 걸 수도 있다.”라는 말이 사실 더 잘 어울린다. 파워월은 7kWh 및 10kWh 용량의 두 가지 제품을 선보이고 있다. 산업용 제품으로는 파워팩을 선보였는데 100kWh 용량을 가진 제품이다.
그런데 여기서 중요한 사실 한 가지는 ESS는 크게 배터리를 중심으로 하는 전력저장부와 인버터를 중심으로 하는 전력제어부로 구분할 수 있다. 앨런이 이번에 선보인 제품은 엄밀히 말하면 ESS가 아니라 『케이스로 포장한 ESS용 배터리팩』이라고 볼 수 있다. 전력제어부는 별도로 구매하여야만 한다. 지금까지는 배터리 회사에서 전력제어부까지 붙인 ESS를 만들던가, 아니면 배터리팩만 케이스 없이 ESS 업체에 공급하였다.
사실 테슬라 ESS 배터리팩의 전기적 제원들은 기존의 배터리와 비교하면 그다지 놀랍지도 않다라고 배터리 업계 사람들을 말한다. 그러나 내가 보기엔 놀라운 점들이 많다. 그걸 하나씩 말해 보기로 한다.
물론 가장 놀라운 것은 가격이다. 가장 많이 사용하게 될 것으로 보이는 7kWh 제품이 $3,000이다. 이는 kWh당 $429 꼴이다. 현재 국내에서 kWh당 $430에 배터리를 구매할 수 있는 것인가? 아마도 규모의 구매력을 가진 대규모 수요처 정도가 되어야 이와 유사한 가격에 배터리팩을 공급받을 수 있을 것이다. 파워팩 기준으로는 kWh당 $250 정도이다. 더구나 테슬라 제품은 케이스를 포함한 가격으로 실내에 벽걸이용으로 품위 있게 제작한 케이스만 하더라도 상당한 가격이 들어갈 것으로 보여진다. 현재는 Panasonic에서 배터리를 공급받고 있지만 2017년부터는 5조원 이상을 들어 공사 중인 미국 네바다주 리노 인근의 기가팩토리 공장에서 생산된 제품이 채용될 것이다. 테슬라는 현재보다 30% 저렴하게 생산할 계획을 가지고 있다.
동일한 용량의 배터리팩이라고 하여도 테슬라는 전기차에 적용한 배터리팩 기술과 동일하게 배터리 단위셀 하나 하나씩 제어하는 기술이 적용된다. 모듈단위로 제어되는 타사의 BMS기술과 차별성을 보이고 있다. 더구나 약 600개의 18650 작은 배터리들을 하나씩 제어하도록 되어있다.
ESS용 배터리로는 에너지밀도가 높은 양극활물질로 NCA가 사용되었다. 테슬라는 에너지밀도를 더욱 높임으로써 제품을 더욱 컴팩트하게 만들겠다고 말했다.
제품을 벽에 걸 수 있도록 만든 것도 차별화된 것 중 하나이다. 물론 벽에는 거는 ESS가 최초는 아니다. 2014년에 일본 Panasonic에서 벽걸이용 에어컨 모습의 ESS를 발매한 바 있다. 그러나 이 제품은 용량 1kWh의 초소용량 제품이다. 출력은 500W로 TV 100W, 휴대폰 충전 15W, LED 조명 100W, 냉장고 50W 등을 사용할 수 있게 되어 있다. 가격은 무려 398,000엔에 이르는 고가품이다. 테슬라는 설치를 포함한 전력제어부도 $4,140 정도에 구매 가능하다고 이야기하고 있으며, 이 경우 7kWh ESS 가격은 $7,140로 kWh당 $1,020이 된다.
지금까지의 ESS의 경우 주택의 보이지 않는 곳, 에어컨 실외기처럼 주로 실외에 설치하도록 만들어져 있었는데 테슬라는 실내에 설치하도록 기획하였다. 이를 위해서 지금까지와는 달리 ESS에 디자인의 개념이 들어갔다. 더구나 단순한 BOX형에서 벗어나서 외형을 곡면으로 처리하여 심미성을 살렸다. 때문에 제품은 집 내부의 인테리어와 어울리도록 여러 가지의 칼라로 제조되었다. 실내 가전제품과도 같은 모양새를 갖추게 된 것이다.
테슬라 ESS 배터리팩은 연결이 가능하다. 10kWh 짜리를 9개 연결하여 90kWh 확보가 가능하다는 것이다.
발표를 저녁 8시 30분에 한 것은 써머타임제를 실시 중인 캘리포니아에서 해가 완전이 지고 난 이후에 낮에 건물 지붕의 태양광으로 발전된 전기를 산업용 배터리인 파워팩에 저장했다가 그 전기를 사용하는 것을 보여주기 위해서였다. 앨런은 파워월에 이어 산업용 파워팩을 선보이더니 계량계를 카메라로 확대해달라고 주문한다. 왼쪽은 그리드에서 오는 전기이고 오른 쪽은 파워팩에 저장된 태양광 전기이다. 발표 당시 사용된 모든 전기들은 바로 파워팩에 저장된 전기임을 현장에서 보여 준 것이다. 이 대목에서 사람들은 또 한번 열광한다.
100kWh짜리 파워팩도 놀라운 확장성을 지니고 있다. 파워팩을 10개 연결하면 1MWh용량이 되고, 만개 연결하면 1GWh용량이 된다. 앨런은 1GWh가지의 확장 능력에 대해서 설명하였다. 리튬이차전지는 MWh대가 곤란하다고 생각되어 왔고, 최근 들어서는 수십 MWh대의 실증으로 인하여 리튬이차전지의 가능성을 인정하게끔 되었는데 1GWh라는 숫자는 실로 놀라운 확장성이다.
미국에서 사용되는 전력을 전부 커버하려면 1억 6천만개의 파워팩으로 16,000 GWh 용량을 구성하면 되고, 전세계를 커버하기 위해서는 20억개의 파워팩으로 200,000 GWh 용량을 형성하면 된다. 이 꿈 같은 숫자가 실현될 수 있는 이야기인 것인가? 앨런이 순수 전기차를 만들겠다고 했을 때 사람들은 강 건너 불구경하 듯했고, 우주로켓을 쏘아 올리겠다고 했을 때는 더 심한 반응을 보였었다. 그런데 순수전기가 로터스가 나오고, 이어서 모델S를 선보이고, 로케트를 쏘아 올리고 나니 사람들의 표정이 변해갔다. 모델S를 구매하기 시작했고, 적어도 샌프란시스코에서는 하이브리드자동차나 전기차가 더 이상 미래의 꿈 같은 이야기만은 아닌 현실세계이다. NASA가 앨런의 SpaceX에 투자를 하고, 우주정거장의 물품 배달 계약을 맺은 것은 더 이상 앨런을 21세기의 돈키호테로 보지 않았다는 것을 말해주는 사건들이다.
자, 이제 다시 지구 대기 중의 CO2 이야기로 되돌아 온다. 태양광발전과 ESS를 사용하게 되면 올라만 가는 CO2 농도를 멈출 수 있다. 이렇게 18분 동안 그의 신제품, 파워월과 파워팩을 소개한 앨런 머스크는 참석자들의 박수를 받으며 퇴장했다.
테슬라 ESS용 배터리, 분석해보니... 가정용은 ‘글쎄’ 산업용은 ‘오케이’
테슬라가 내놓은 에너지저장장치(ESS) 배터리에 대한 평가가 엇갈린다. 가정용 시장에선 효율성이 떨어진다는 지적이 나온 반면 산업용 제품은 가격 대비 훌륭하다는 분석이다.
<테슬라가 내놓은 에너지저장장치(ESS)용 배터리에 대한 평가가 엇갈린다. 가정용 시장에선 효율성이 떨어진다는 지적이 나온 반면 산업용 제품은 가격 대비 훌륭하다는 분석이다. 사진은 엘론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 자사의 배터리 시리즈를 발표하는 모습. <사진=로이터>>테슬라가 최근 내놓은 가정용 ESS 배터리 ‘파워월(Powerwall)’ 시리즈가 미국 시장에서 효율성과 가격경쟁력을 확보하지 못했다고 블룸버그가 7일 전했다.
파워월 시리즈는 7킬로와트시(kWh) 제품과 10kWh 제품 등 2종으로 구성돼있다. 두 제품 모두 태양광을 비롯한 신재생에너지로 만든 전기를 저장했다가 설치된 주택에 전력을 공급한다. 7kWh 제품은 매일 사용하는 용도다.
테슬라 자회사이기도 한 솔라시티(SolarCity) 대변인 조나단 배스는 “일반 소비자들에게는 7kWh 제품이 유용하지만 대다수 미국 태양광 소비자는 여분 전력을 그리드에 저장해뒀다 판매하고 있어 경쟁력이 떨어진다”고 해석했다. 솔라시티도 이 제품을 자사 태양광 패널에 결합해 판매할 지 결정하지 않은 상태다.
솔라시티는 대신 자사 신규 태양광 패널 시스템을 구매하는 고객에게 10kWh짜리 파워월을 제공하고 있다. 파워월 하나를 대여하는 것을 포함해 태양광 패널 시스템 전부를 연간 5000달러(약544만원)에 선불 결제하는 상품이다. 9년간 배터리를 빌리거나 개당 7140달러(약776만원)에 추가 구매할 수 있다.
10kWh 파워월은 지금까지 나온 배터리와 비교했을 때 가격이 절반 정도지만 정전시 전력 백업용으로만 쓰여 1년에 50사이클 이상 충전하지 못하도록 설계돼 있다. 전력 공급량도 적다. 연속으로 내보내는 전력이 2kW에 불과하다. 이는 진공청소기, 헤어 드라이기, 전자레인지 등 가전 기기를 하나만 쓸 수 있는 양이다. 겨울철 전기 사용료 상승 원인인 히터를 틀 정도도 안 된다는 분석이다.
파워월은 여러 개 모듈을 이어서 붙일 수도 있다. 하지만 솔라시티는 추가 배터리 구매에 어떤 할인도 제공하지 않는다. 홈데포에서 판매하는 3700달러(약 402만원)짜리 제네락제너레이터(Generac generator) 하나면 파워월을 9년간 4만5000달러(약 4892만원)에 빌리는 것과 마찬가지의 연속 전력을 만들어낸다.
배터리 가격이 계속 하락하고 전력 사용 규제 기조가 계속 된다면 테슬라 가정용 ESS 배터리 잠재적 성공 가능성이 높지만 지금은 아니라는 얘기다. 블룸버그 신재생 에너지 파이낸스(BNEF)는 “내년 테슬라 세계 최대 배터리 생산 공장인 ‘기가팩토리’가 생산을 시작하기 전까지 테슬라가 가정용 배터리 사업에선 큰 이득을 못 볼 것”이라고 해석했다.
반면 산업용 ESS 배터리 ‘파워팩(Powerpack)’은 좋은 반응을 얻고 있다. 파워팩은 100kWh짜리 배터리 셀로 최소 500kWh에서 최대 10MWh 이상까지 모듈로 제공된다. 설치비용은 별도지만 가정용 ESS와 달리 각 업체가 할 수 있다. 파워팩 가격은 1kWh당 250달러(약 27만원)에 불과하다.
포브스 보도에 따르면 지난해 산업용 배터리는 1kWh당 최소 700달러(약76만원)선에서 거래됐다. 전문가들은 1kWh당 350달러(약 38만원) 정도가 산업용 배터리 손익분기점이라고 추정하고 있지만 2배 이상인 셈이다. 이들은 배터리 가격이 오는 2020년에서야 이 정도에 달할 것이라고 예측했다.
핵 전문가인 아니 건덜슨은 “테슬라 산업용 배터리가 신규 원자력 발전소에 쓰일 가능성이 높다”며 “24시간 동안 원전을 돌리는 것보다 이를 활용하는 게 더 싸고 태양광·바람이 부족해도 이를 보상할만큼 가격 경쟁력이 있다”고 평가했다.
김주연기자 pillar@etnews.com
