Tesla Gigafactory

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Bild von der Baustelle der inzwischen im Hinblick auf weitere geplante Fabriken Gigafactory 1 genannten Akkumulatorenfabrik in Nevada mit Tesla-Motors-Aufsichtsrat und -Investor Steve Jurvetson. Die Höhe der Fabrikhalle beträgt 22 Meter.
Elon Musk bei der Besichtigung der Baustelle der Gigafactory, deren Errichtung er als entscheidende Voraussetzung ansieht, seine Elektroautos für ein Massenpublikum bezahlbar zu machen.

Die Tesla Gigafactory 1 ist eine Fabrik von Tesla Motors im US-Bundesstaat Nevada, wo in Kooperation mit Panasonic Lithium-Ionen-Akkumulatoren für Elektroautos und Akkupacks für stationäre Stromspeicher produziert werden. Tesla bezeichnet die Fabrik von SolarCity in Buffalo als Gigafactory 2. Weitere Gigafactories sind in Europa und Asien vorgesehen.

Projekt[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Tesla baut gemeinsam mit der Panasonic Corporation[1] und anderen Zulieferern wie die Heitkamp & Thumann Gruppe[2] eine Fabrik für Lithium-Ionen-Zellen und Batteriepakete, die ab 2018 etwa 500.000 Elektroautos jährlich mit preisgünstigen Batteriepaketen versorgen soll.Vorlage:Zukunft/In 3 Jahren Panasonic hat für diesen Zweck die Panasonic Energy Corporation of North America gegründet.[3] Auf der CES 2016 erklärte Präsident Kazuhiro Tsuga, dass Panasonic insgesamt 1,6 Milliarden in die Produktion vor Ort investieren wird.[4]

Die Fabrik soll die bisherigen Kosten für Batterien um 30 Prozent senken und die geplanten Produktionssteigerungen ermöglichen. Ziel ist, jährlich Zellen mit 35 GWh Gesamtkapazität (GWh/a) herstellen zu können.[5][6] Die geplante Produktion von 35 GWh Zellen pro Jahr wäre damit größer als die gesamte weltweite Produktion im Jahr 2013.[7] Beim Shareholder-Meeting 2016 gab Elon Musk neue Zahlen heraus, nach denen Tesla auf der gleichen Fläche 105 GWh/a Zellen und 150 GWh/a Packs herstellen will.[8][9][10]

Die Studie Index Elektromobilität der Unternehmensberatung Roland Berger Strategy Consultants und der Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen Aachen schätzte, dass die geplante Fabrik den Kostenvorteil der Rundzelle weiter massiv erhöhen könnte. Skaleneffekte bei Overheadkosten und Investitionen sowie niedrigere Energiekosten könnten, so die Studie, die Produktionskosten der Zelle um 30–35 Dollar pro kWh (entsprechend ca. 40–45 %), die Materialkosten der Zelle um 10 % bis 12 % (bis zu 10 USD pro kWh) senken. Insgesamt würde sich der Kostenvorteil der Rundzellen um ca. 40–45 USD pro kWh erhöhen.[11]

Standort und staatliche Förderung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Laut Tesla kamen ursprünglich die US-Bundesstaaten Texas, Nevada, Arizona, New Mexico und Kalifornien als Standort infrage. Im September 2014 wurde der Standort im Tahoe Reno Industrial Center in der Nähe von Reno in Nevada bekanntgegeben.[12][13] Die Bauarbeiten hatten bereits im Mai 2014 begonnen.[14]

Das auf vier bis fünf Milliarden US-Dollar Investitionsvolumen veranschlagte Projekt, in das Tesla selbst zwei Milliarden US-Dollar investieren will,[15] wird etwa 6.500 Personen beschäftigen. Die Nutzfläche der Fabrik wird auf einen Quadratkilometer (1 Million m²) geschätzt, es sollen zwei bis vier Quadratkilometer (500 bis 1.000 acres) Land erworben werden. Nach Fertigstellung wird die zweistöckige Fabrik das größte Produktionsgebäude der Welt sein.[16] Zum Projekt gehören zudem Erneuerbare-Energien-Anlagen wie Solar- und Windkraftanlagen.[17] Um Tesla in Reno anzusiedeln, stellt Nevada insgesamt 1,9 Milliarden US-Dollar an Steuervergünstigungen und anderen Erleichterungen zur Verfügung.[18] In einer Sondersitzung verabschiedeten der Senat und das Unterhaus Nevadas eine Reihe von Gesetzesänderungen jeweils einstimmig, die Tesla 1,3 Milliarden Dollar an Steuersubventionen gewähren.[19]

Hintergrund[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zylindrische Zelle (18650) vor dem Zusammenbau

Basis des Energiespeichersystems von Tesla sind Lithium-Ionen-Rundzellen im Format 18650, deren Zylinder einen Durchmesser von 18 mm und eine Länge von 65 mm aufweisen. Diese Größe wurde schon milliardenfach für Laptop- und Notebook-Computer produziert. Die Rundzellen mit kostengünstig gewickelten Wirkschichten kosteten 2014 zwischen 190 und 200 Dollar pro kWh. Dagegen liegen die Kosten für großformatige Zellen, deren Wirkschichten aufwendiger gestapelt oder gefaltet werden, in einer Größenordnung von 240 bis 250 US-Dollar pro kWh.[11]

Tesla schließt jede der 18650-Rundzellen in ein Stahlgehäuse ein, das die Wärmeentwicklung bei Laden und Entladen wirksam abführen kann. Die wegen der Kleinheit der Zellen relativ große Oberfläche ermöglicht die effektive Abgabe entstehender Wärme an die Umgebung. Die Kleinheit der Einzelzelle erlaubt auch eine präzise Steuerung der Ladung und Entladung des Gesamtpaketes und ermöglicht Überlastungen zu vermeiden, was die Lebensdauer der einzelnen Zellen erhöht.

Beim Batteriepack des Tesla Roadster wurden z. B. 69 Zellen parallel zu einem Block verdrahtet. Neun Blöcke wurden für Lagen in Reihe geschaltet, und elf Lagen wurden in Reihe in das Satzgehäuse eingefügt. Insgesamt entstand so ein Satz aus 6.831 Zellen (69P99S). Das Batteriepaket wog ca. 408 kg, speicherte 56 kWh an elektrischer Energie und lieferte bis zu 215 kW an elektrischer Leistung. Für eine effektive Wärmeübertragung aus jeder Zelle wurde Kühlflüssigkeit durch den Satz gepumpt. Die Kühlung erfordert Kühlleistung, sorgte aber für optimale Betriebstemperatur und war neben der Einzelsteuerung der Zellen beim Laden und Entladen die Grundlage für das Erreichen einer hohen Lebensdauer der Zellen. Im Kühlsystem des Paketes sind Sensoren angebracht, um eine Regelung der Temperatur innerhalb des für die Zellen idealen Bereichs zu ermöglichen. Bei Temperaturen unterhalb des Bereichs wird das System zum Heizen der Zellen verwendet, oberhalb zum Abführen der Wärmeenergie über einen Kühlmittelkreislauf. Der ganze Pack ist von einer stabilen Stahlhülle umgeben.[20]

Für die Automodelle Tesla Model S und Tesla Model X wurden Zellen der Größe 18650 ausgewählt und als Traktionsbatterie in die Bodengruppe integriert, für die Integration im Tesla Model 3, der Tesla Powerwall und dem Tesla Powerpack dagegen werden Zellen der Größe 2170 produziert. Dieser Optimierungsschritt soll die Energiedichte des Packs erhöhen und dazu beitragen, die Kosten weiter zu senken.[21]

Zusätzlicher Markt außerhalb des Automobilsektors[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Nach der Übernahme von SolarCity[22] durch Tesla sollen die Tesla Powerwall, ein Energiespeicher für Haushalte, zusammen mit einem Solardach vermarktet werden, um Solarenergie zu jeder Tageszeit nutzen zu können.[23]

Außerdem wird ein Batteriepack für industrielle Anwendungen angeboten, wie es schon seit 2013 von SolarCity getan wurde. Damit können Industrieunternehmen z. B. ihren Leistungspreis gegenüber ihrem Stromlieferanten senken.[24]

Die California Public Utilities Commission, die kalifornische Regulierungsbehörde für Stromversorger, verfolgt das Ziel in Kalifornien bis 2020 eine Leistungsreserve von 1,3 Gigawatt vorzuhalten, genug um 993.750 typische Häuser mit Strom zu beliefern.Vorlage:Zukunft/In 3 Jahren[25]

Rohstoffversorgung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Tesla Motors hat 2015 ergänzend zur Sicherung der Versorgung der Gigafactory mit Lithium Lieferverträge mit den zwei Minenfirmen Bacanora Minerals Ltd und Rare Earth Minerals Plc. geschlossen. Diese sollen in den beiden Jahren nach Vertragsschluss als Partner des Sonora Lithium Project zum Abbau einer Erzlagerstätte in Nordmexiko eine Mine finanzieren und aufbauen und die Gigafactory für fünf Jahre zu vereinbarten Preisen beliefern. Die Mine soll imstande sein, jährlich 35.000 Tonnen der Lithiumverbindungen Lithiumhydroxid bzw. Lithiumcarbonat zu liefern, wobei eine Erweiterung auf 50.000 Tonnen jährlich möglich sein soll.[26][27]

Baufortschritt[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im März 2016 wurde einer Gruppe von lokalen Journalisten erlaubt, die Gigafactory unter Auflagen zu besichtigen. Etwa 14 Prozent der geplanten Anlage waren zu diesem Zeitpunkt fertiggestellt. Im fertiggestellten Teil werden seit Herbst 2015 Zellen zu Tesla Powerwalls zusammengebaut.[28][29] Die Einweihung des fertiggestellten Teils von 14 Prozent der Gigafactory fand am 30. Juli 2016 statt.[30] Am 4. Januar 2017 begann die Produktion der ersten Zellen für Tesla Powerwalls und Powerpacks.[21]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Tesla Gigafactory 1 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. US-Elektroautohersteller: Tesla und Panasonic bauen riesige Batterienfabrik. In: spiegel.de. Spiegel-Online, 31. Juli 2014, abgerufen am 31. Juli 2014.
  2. H&T Battery Components: Erfolgreicher Produktionsstart bei H&T. Abgerufen am 3. Februar 2017.
  3. Angelo Young: Tesla Gigafactory Update: Panasonic Establishes US Company In Nevada. In: ibtimes.com. International Business Times, 3. Oktober 2014, abgerufen am 4. Januar 2015 (englisch).
  4. Gabriel Pankow: Panasonic investiert 1,6 Mrd. Dollar in Tesla-Gigafactory. In: automobil-produktion.de. Verlag moderne Industrie, 8. Januar 2016, abgerufen am 12. Mai 2016.
  5. Gigafactory. In: teslamotors.com. Tesla Motors, 26. Februar 2014, abgerufen am 30. Juli 2014 (englisch).
  6. Kirsten Korosec: Here’s why Tesla’s massive new factory will change everything. In: time.com. Time, abgerufen am 11. März 2014.
  7. Tesla-Präsentation: Planned 2020 Gigafactory Production Exceeds 2013 Global Production. In: teslamotors.com. Tesla Motors, 2013, abgerufen am 10. März 2014 (PDF; 7,0 MB, S. 1, englisch).
  8. Tesla und Panasonic werden Zellen vom Typ 20700 in der Gigafactory herstellen. In: teslamag.de. Teslamag, 1. Juni 2016, abgerufen am 30. Juli 2016.
  9. Tina Kaiser: Teslas „Gigafactory“ ermöglicht E-Autos für alle. In: welt.de. Die Welt, 27. Februar 2014, abgerufen am 9. März 2014.
  10. Bill Howard: Tesla’s Gigafactory: The next step in Musk’s domination of the battery-powered world. In: extremetech.com. ExtremeTech, 28. Februar 2014, abgerufen am 9. März 2014 (englisch).
  11. a b Andreas Karius: Studie: Tesla-Gigafactory bedroht andere Batteriehersteller. In: automobil-produktion.de. Verlag moderne Industrie, 3. März 2014, abgerufen am 31. Juli 2016.
  12. Tesla details employment, investment plans for gigafactory. In: tahoereno.com. Tahoe Reno Industrial Center, 24. Oktober 2014, abgerufen am 7. November 2014 (englisch).
  13. Tesla und Panasonic bauen riesige Fabrik in Nevada. In: nzz.ch. Neue Zürcher Zeitung, 5. September 2014, abgerufen am 30. Juli 2016.
  14. Jason Hidalgo, Anjeanette Damon: David vs. Goliath: NV, Texas square off for Tesla. In: rgj.com. Reno Gazette-Journal, 9. Juni 2014, abgerufen am 4. September 2014 (englisch).
  15. Tesla-Präsentation: Planned 2020 Gigafactory Production Exceeds 2013 Global Production. In: teslamotors.com. Tesla Motors, 2013, abgerufen am 10. März 2014 (PDF; 7,0 MB, S. 6, englisch).
  16. Christiane Hanna Henkel: Tesla baut die größte Fabrik der Welt. In: nzz.ch. Neue Zürcher Zeitung, 22. November 2014, abgerufen am 22. November 2014.
  17. Tesla-Präsentation: Planned 2020 Gigafactory Production Exceeds 2013 Global Production. In: teslamotors.com. Tesla Motors, 2013, abgerufen am 10. März 2014 (PDF; 7,0 MB, S. 3, englisch).
  18. Charles Fleming: Tesla 'gigafactory' will 'change Nevada forever,' Gov. Sandoval says. In: latimes.com. Los Angeles Times, 5. September 2014, abgerufen am 5. September 2014 (englisch).
  19. Nevada Lawmakers Unanimously Approve $1.3 Billion In Tax Breaks For Tesla ‘Gigafactory’. In: sanfrancisco.cbslocal.com. Columbia Broadcasting System, 11. September 2014, abgerufen am 12. September 2014 (englisch).
  20. Roadster Innovationen: Akku-Technologie des Roadsters. In: teslamotors.com. Tesla Motors, 2011, archiviert vom Original am 7. Januar 2012, abgerufen am 30. Juli 2016.
  21. a b Battery Cell Production Begins at the Gigafactory. 4. Januar 2017, abgerufen am 11. Januar 2017.
  22. Tesla’s Acquisition of SolarCity Receives Shareholder Approval. In: www.tesla.com. Abgerufen am 11. Januar 2017.
  23. Tesla and SolarCity. In: www.tesla.com. Abgerufen am 11. Januar 2017.
  24. Jonathan Fahey: SolarCity turns to Tesla for batteries to soak up solar power. In: mercurynews.com. San Jose Mercury News, 12. Mai 2013 (englisch).
  25. David R. Baker: Tesla sees electric future outside the automobile. In: sfgate.com. Hearst Communications Inc., 28. Februar 2014, abgerufen am 31. Juli 2016 (englisch).
  26. Megan Geuss: Tesla strikes deal to buy lithium hydroxide mined in northern Mexico. In: arstechnica.com. Wired Media Group, 30. August 2015, abgerufen am 19. November 2015 (englisch).
  27. Katie Fehrenbacher: Tesla agrees to buy lithium from Mexican mine for its Gigafactory. In: fortune.com. Fortune Magazine, 29. August 2015, abgerufen am 28. Dezember 2015 (englisch).
  28. Erste Einblicke innerhalb der Tesla Gigafactory im Video festgehalten. In: teslamag.de. 19. März 2016, abgerufen am 20. März 2016.
  29. Sean Whaley: Tesla officials show off progress at Gigafactory in Northern Nevada. In: reviewjournal.com. Las Vegas Review-Journal, 18. März 2016, abgerufen am 20. März 2016 (englisch).
  30. Teslas „Gigafactory“ – Elon Musks bisher größte Wette – geht in Betrieb. In: wirtschaftsblatt.at. Wirtschaftsblatt, 30. Juli 2016, archiviert vom Original am 1. August 2016, abgerufen am 31. Juli 2016.

Koordinaten: 39° 32′ 22″ N, 119° 26′ 21″ W