特斯拉的秘密宏图(你知我知)

背景:我的日常工作是经营一家航天运输公司,即 SpaceX,同时,我还担任特斯拉汽车公司董事长,与Martin和团队其他成员一起帮助制定商业计划、产品战略。并且,从特斯拉只有三个人以及一个商业计划的时候起,我就一直是其主要的资金来源。

如你所知,特斯拉公司最初的产品是一款高性能电动跑车,叫做Tesla Roadster。但是,有些读者或许不知道,我们的长远计划是生产不同型号的汽车,包括价格亲民的家庭用车。这是因为特斯拉公司的首要目的(也是我给公司投资的原因),是帮助推进从碳氢燃料开采与燃烧的经济体,向太阳能电力经济体的转型,我想这是可持续发展的主要解决方案,但不是唯一的解决方案。

要实现这个目标,至关重要的是生产零妥协的电动汽车,Tesla Roadster的目的,就是直面、并击败像保时捷或法拉利这样的汽油动力跑车。而且,在此基础之上,它的能源效率是Prius的两倍。尽管如此,还是有人问这对世界到底有什么帮助。我们真的需要另一款高性能跑车吗?这对全球碳排放问题真能产生影响吗?

好吧,回答是不,不太大。但是,这不是问题的关键,除非你能了解本文开头提到的秘密宏图。几乎所有的新技术最初都会有很高的单位成本,之后才会逐步完善,这对电动汽车也是一样。特斯拉的战略是进入高端市场,这个市场的消费者愿意支付更高的价格;然后,随着每款后续车型的推出,以更大的单位容积、更低的价格尽快迈向更大的市场。

我可以说,我们的第二款车型将是一款四门运动型家庭用车,价格只有Tesla Roadster价格(89,000美元)的一半左右,同时,并不牺牲很多其他方面的特性;而第三款车型价格还将更亲民。作为一家快速增长的科技公司,我们所有的自由现金流都用于研发,以便降低成本并尽快将后续产品推向市场。当有人购买Tesla Roadster跑车时,他们实际上是在帮助支付家庭用车的开发费用。

现在我想谈谈两个不断重复的对电动车的反对意见,即电池处理和电厂排放问题。第一个问题的答案很简短,第二个需要一点数学:

对环境没有毒害的电池!
特斯拉汽车的锂离子电池没有被归为有危害类产品,可以安全填埋。但是,把它们扔到垃圾箱里就相当于扔钱一样,因为这些电池组在达到10万英里(16万公里)设计寿命的尾端,可以卖给回收公司(无补贴)。另外,此时电池并非完全没电了,只是行驶里程减少了。


电厂排放,或称为"长排气管"
(如需关于本论证的更详细的论述,请参见Martin和Marc编写的白皮书)

对于电动汽车这样一种碳排放解决方案,一个常见的反对意见是,电动汽车只是把二氧化碳排放转嫁给了发电厂。但明显的应对意见是,我们可以通过各种方式发展电网电力,诸如水电、风电、地热发电、核电和太阳能发电等许多发电方式均不涉及二氧化碳排放。但是,现在我们暂时假定电力是通过碳氢燃料生产的,比如天然气,这是近年来美国新建电厂最常用的燃料。

通用电气生产的H系统复合循环发电机的天然气发电效率为60%。"复合循环"过程燃烧天然气来发电,废热被用来产生蒸汽从而推动第二台发电机。天然气采气效率为97.5%,天气加工效率也是97.5%,而电网输电效率平均为92%。这样,从气井至电力用户的效率就是97.5% x 97.5% x 60% x 92% = 52.5%。

尽管车身、轮胎和传动机构的设计目的是高性能而不是最大效率,Tesla Roadster需要0.4兆焦耳每公里,换个方式说就是,每兆焦耳的电力可以行使2.53公里。Tesla Roadster的全周期充放电效率为86%,这意味着,给电池充电的每100兆焦耳电力中,大约86兆焦耳到了电机上。

综合这些计算结果,我们得到最终品质因数是,2.53公里/兆焦耳x 86% x 52.5% = 1.14 公里/兆焦耳。让我们把这个数字与一般被认为节能的Prius和几个其他车型进行比较。

从气井至车轮全面考虑,一辆汽油车的效率等于汽油的内能(34.3兆焦耳/升)减去精炼和运输损失(18.3%)再乘以每加仑英里数或每公升公里数。因此,在EPA(美国环保署)额定的55英里/加仑情况下,Prius的能源效率为0.56公里/兆焦耳。这个数字相比丰田佳美(所谓"正常"车型)的0.28公里/兆焦耳来说实际上已经非常好了

请注意,目前上路的汽车所用的混合动力一词的用法是错误的。这类车实际上就是汽油车,只是有一点电池辅助而已,同时,除非你是少数在零部件市场上有办法的人,这种小电池必须从汽油发动机上充电。因此,这种车可以被视为就是效率稍高的汽油动力车。如果EPA设定的里程效率为55英里/加仑,那它与能够达到55英里/加仑的非混合动力车也没有什么区别。正像我一个朋友所说,一个所有人都开Prius的世界仍然100%地依赖石油。

任何给定燃料来源的二氧化碳含量都已经很明确了。天然气是每兆焦耳14.4克碳,石油是每兆焦耳19.9克碳。将这些碳含量水平用于计算汽车效率,其中包括本田天然气燃烧动力汽车和本田燃料电池天然气动力汽车作为参考,显而易见的赢家就是纯电动汽车:

车型 能源来源 二氧化碳含量 效率 二氧化碳排放
本田CNG 天然气 14.4 g/MJ 0.32 km/MJ 45.0 g/km
本田FCX 天然气-燃料电池 14.4 g/MJ 0.35 km/MJ 41.1 g/km
丰田Prius 石油 19.9 g/MJ 0.56 km/MJ 35.8 g/km
Tesla Roadster 天然气-电力 14.4 g/MJ 1.14 km/MJ 12.6 g/km

 

如果你假定美国发电中每焦耳所排放的二氧化碳为平均值,Tesla Roadster仍然大比率胜出。虽然相比天然气来说煤炭(发电)的二氧化碳含量更高,但水电、核电、地热发电、风电和太阳能发电等等方式的二氧化碳含量可以忽略不计,起到了弥补作用。具体的发电比例在美国各地情况各不相同,并随着时间推移而变化,所以在这里我们用天然气作为比较标准。

成为"能源积极"的人
我想要说,除了汽车,特斯拉公司还将与其他公司共同推广其生产的可持续能源产品。例如,在其他选项之外,我们还将提供太阳城公司(SolarCity)生产的一种尺寸和价格适中的太阳能电池板。太阳城是一家太阳能光伏技术企业(我也是主要的投资人)。这种系统可以安装在自家屋顶上,位置不影响其他活动,因为其尺寸小,或设置成车库的一部分;它每天能发足够行驶约50英里(80公里)的电。

如果你每周行驶里程在350英里(560公里)以内,你就会在你的个人交通方面成为"对能源有积极贡献"的人。这比节能或甚至取消你的交通能源消耗更进一步,因为你实际上会向电网回送比你的交通用电更多的电力!所以,简而言之,我们的总体规划是:

  1. 生产跑车
  2. 用挣到的钱生产价格实惠的车
  3. 再用挣到的钱生产价格更实惠的车
  4. 在做到上述各项的同时,还提供零排放发电选项

别告诉任何人。

 

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