电动汽车应该而且必然普及

碳排放这种事情,就相当于远期高利贷:几十年几百年后,这笔债是要还的。如果人类不加节制,情况可能会比2.52亿年前那次更糟。那一次,温度上升了12度,90%生物灭绝。( https://www.bloomberg.com/opinion/articles/2018-12-21/lessons-on-global-warming-from-prehistoric-end-permian-extinction )海水中的生物因为水温太高氧气不足,死掉了99%

很多人觉得,“我死后哪管它洪水滔天”。

确实,这是几十年甚至几百年后的事情。但,我们真的不在乎子孙后代吗?!

减少碳排放有两个步骤:1. 用可再生能源发电;2. 用电力驱动汽车等动力设备。

两个步骤缺一不可。

对于运输业而言,如果没有电动汽车,就算所有电力都来源于零排放的可再生能源,汽车产生的排放还是一点不会少。

而运输业的碳排放占所有碳排放的34%(1830/5390=34%), 所以,普及电动汽车,越快越好。

下面这张是碳排放示意图( https://flowcharts.llnl.gov/content/carbon/carbon_emissions_2013/2013USCarbon.png )


与传统内燃车相比,除了价格,电动车几乎在所有方面都具备压倒性优势。等锂电池价格进一步下降,同时电动车产量进一步上升后,电动车并不会比内燃车贵很多。

如果考虑碳排放或者能源价格或者性能,电动车的真实价格很可能已经低于内燃车。

2018 年是电动车时代的起点:大规模生产的电动车(特斯拉 Model 3)终于开始盈利,而且利润丰厚。

PS: 个人认为,2018 年是电动车时代的起点:大规模生产的电动车(特斯拉 Model 3)终于开始盈利,而且利润丰厚。

下面是分析说明。

1. 能源利用效率

https://twitter.com/ElonMuskScience/status/1092890723324780544




即便完全用煤炭发电,电动汽车的碳排放也远远低于内燃机汽车(汽油,柴油)和氢能源汽车。

2. 可再生能源的价格趋势


https://twitter.com/ElonMuskScience/status/1092886156365234181


总体上看,如果不考虑碳排放价格,目前可再生能源仍然比化石能源价格贵30%到70%

主要原因就是仍然昂贵的锂电池。但可以期待价格会随着规模扩大和技术改进而不断下滑。

3. 驱动系统的复杂性

下面这两张展示了内燃机车的驱动系统的复杂性。内燃汽车的驱动系统有2000+活动部件。( https://insideevs.com/electric-vehicles-kill-gas-car/ , https://twitter.com/i/moments/1011459480121323520 )





这一张展示了电动汽车的驱动系统。仅仅包含20+活动部件。( https://insideevs.com/electric-vehicles-kill-gas-car/ )

活动部件的数目在很大程度上代表其可靠性和维护成本。

PS: 电动引擎和内燃引擎,外观类似,功能类似,实际上却完全不同。差异之大,几乎可以并肩内燃引擎与马之间的差异。

4. 汽车价格

内燃车的初始价格非常昂贵,但很快随着技术和工艺流程的进步而不断下滑。

下面是当年红极一时的 T 型车的历史价格。
https://twitter.com/VuryFurryBur/status/1093168322856681474


电动汽车才刚刚兴起。当前高质量电动车非常昂贵。即便是中档特斯拉 Model 3 也要 8 万澳元。

但不难想象,在不久的将来,价格同样会大幅度下降。

PS: 特斯拉汽车昂贵很大一部分原因时因为“高速公路自动驾驶”功能。

目前电动车的整体价格仍然高于内燃车,但电动车安全,而寿命长。

特斯拉汽车本身就非常坚固(超出了传统的五星范围),而从2017年开始 AutoPilot 让它如虎添翼。AutoPilot 每秒多次扫描四周,永不松懈。AutoPilot 的改进永不停歇。换个角度看:买了一台奔驰后,在接下来的10年里,它的安全性会提高多少?

这个是不久前发生的例子: https://twitter.com/DanielHjr7/status/1095196216143400960

生命无价。为了安全,多花一点是值得的。(具体请见下面第八节)

电动车的寿命理论上应该比内燃车长好几倍,只是目前尚缺乏大规模验证。

5. 能源价格


平均来说,电动车跑100公里,大概需要 18 度电。如果每天半夜充电,需要大概 AU$3.25https://www.ergon.com.au/network/smarter-energy/electric-vehicles/charging-your-electric-vehicle )

虽然一些汽车号称100公里只需要6升汽油, 但澳洲统计局说,平均耗油 11.1 升/百公里( https://www.aph.gov.au/About_Parliament/Parliamentary_Departments/Parliamentary_Library/pubs/BN/2012-2013/VehicleFuelStandards );RTA 说是 8 到 12 升 ( http://www.myrta.com/online-services/drive-green/jee/drive-green-help.html )

以 11.1升计算,油价如果是AU$1.5,就是 AU$16.65

哪个合算一目了然。

6. 长途充电桩

很多人抱怨充电速度太慢,但这里有几个思维误区。

首先是,充电能够节省多少时间?

去一次加油站,需要(排队)加油,(排队)付款,(排队)出加油站。平均至少10分钟。每两周加油一次,一年就是260分钟。而在家充电就把这些时间全部省下来了。

其次,长途旅行开车几百公里之后,本来就应该停下来休息。用餐,上厕所,休息一下。30分钟很正常。而充电30分钟,一般来说够了。

最后,长途充电并不是从0%充到100%,而是20%充到80%,而这种情况下,充电速度很快。

下面这个是实测。

TESLA MODEL 3 的充电速度,126 KW。

[url]https://cleantechnica.com/2019/02/09/tesla-model-3-ccs-charging-126-kw-higher-power-coming-soon/[/url]

特斯拉很快会发布第三代充电桩,据说速度会达到 200 KW.

而特斯拉标准版(350公里续航)的电池才 50 KWH,长距离版(500公里续航)也只有 74 KWH。

按照 120 KW 计算,74 KWH 从 20% 到 80%,大概需要 60 * ( 74 * 0.6 / 120 ) = 22.2 分钟。
按照 200 KW 计算,需要大概  60 * ( 74 * 0.6 / 200 ) = 13.3 分钟。

当然,尽管电动汽车每年350天可以在家充电,难免也会跑长途。

澳洲目前有至少800个快速充电桩,以及上万”慢速“(需要6+小时,一般在旅馆和停车场)充电点。车子也可以自带便携式充电器(任何标准插口都能用)

https://myelectriccar.com.au/charge-stations-in-australia/


考虑到澳洲目前电动车保有量非常低,快速充电桩的数目必将不断迅速增加。

PS: 当电力不足时,特斯拉汽车会根据附近充电桩和自身状况,主动提醒充电,并给出指路地图。

8. 锂电池污染

”总的来讲,锂电池对环境的影响不大,不论生产、使用和报废,都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质.“

http://www.cbea.com/ldc/201808/158635.html

8. 电动车的安全性

这一段像软广告。

但除了特斯拉,其它汽车都没有大批量生产(年产量超过5万。中国骗补贴的电动车不包括),难以进行比较。

2017年全澳有1226人死于车祸。2016年约32,300人在车祸中受伤。假定其中10%是重伤,那么死亡和重伤加起来就是4400人。

https://www.budgetdirect.com.au/car-insurance/research/car-accident-statistics.html

全澳一共约2500万人。也就是说,一个人每年重大车祸的概率是万分之 1.76

概率很低是吗?让我们进一步计算。

人生经常坐车,算从20岁到70岁,50年。 一个人一生中经历重大车祸的概率是 1.76 * 50 / 10000 = 0.88%

人有多少直系亲属?幼年有祖父母,老了有孙子辈。 为了计算方便,按照一个家庭三代计算: 四个祖父母,一对夫妻,两个孩子。也就是 8 个人。作为家庭,遭遇严重车祸的概率是 0.88% * 8 = 7%

换句话说,如果问一个70岁的老人,“你的直系亲属有人遭遇重大车祸吗?” 有 7% 的人会回答: “是的。”

一辆安全的车就是为了应对这 7%

特斯拉的事故概率远远低于传统汽车。启用 Autopilot 后,概率约为平均水平的七分之一。 Autopilot 在 2017 和 2018 年获得了重大改进,而改进都被更新到了几乎所有特斯拉汽车上。特斯拉承诺,他们将不断提升 Autopilot 的能力。

也就是说,只有 1% 的 70 岁老人会回答: “是的。”(如果所有直系亲属都仅仅驾驶和乘坐安全级别和特斯拉相仿的汽车)

而完美的自动驾驶能够避免多少车祸? 至少 90% ( https://money.cnn.com/2018/03/21/technology/self-driving-car-safety/index.html )

毫无疑问,对于剩下的 10%,自动驾驶也能大大减少重伤和死亡概率。

唯一的问题是,为了把重大车祸概率从 7% 降到 1%,甚至 0.1%,你愿意多付多少钱?

换个角度看:买了一台奔驰后,在接下来的10年里,它的安全性会提高多少?

PS:  有人说”锂电池受撞击会爆炸“。准确说,只有严重变形导致内部短路才会爆炸。特斯拉采用了最先进的小电池,把意外可能性降低到了最低。(受撞击时,电池与电池之间出现位移,但电池内部稳定。其它电动车都是大电池,相对危险得多。当然,内燃车着火爆炸的可能性更大)

====

Tesla Model 3榮膺全球最安全車輛的秘密
”Model 3 成為了 NHTSA 有史以來測試過的最安全的車,所謂最安全就是車內乘客在碰撞事故中受傷的概率最小“
https://www.cool3c.com/article/138345

特斯拉Model 3发生严重车祸 安全性得到了证实
http://usstock.jrj.com.cn/2018/07/17021624822546.shtml

事故概率远远低于传统汽车

“In the 4th quarter, we registered one accident for every 2.91 million miles driven in which drivers had Autopilot engaged. For those driving without Autopilot, we registered one accident for every 1.58 million miles driven. By comparison, NHTSA’s most recent data shows that in the United States there is an automobile crash every 436,000 miles.”

https://www.teslarati.com/tesla-q4-2018-vehicle-safety-report-results/

特斯拉指责车主枪击电池组导致Model S起火:双方最终和解
”起火的原因是电池组中弹,而且子弹由车内人射出“
https://news.mydrivers.com/1/607/607884.htm

汽油燃烧迅速,而锂电池能量密度低,释放速度慢,不易造成人身伤害
内燃汽车的着火概率比特斯拉高11倍
https://insideevs.com/electric-car-fire-risk-compared-gas-cars

9. 用户满意度

这一段也像软广告。

简单说,特斯拉汽车的用户满意度很高。

虽然贵,2018年特斯拉还是卖掉了24万辆,占据美国电动车市场80%份额。

早期的MODEL S 已经在路上跑了 6 年,口碑还不错。

消费者报告:特斯拉Model 3是“给人带来最多快乐”的汽车
https://news.cnblogs.com/n/618827/

《消费者报告》:特斯拉获评用户心中最值得购买的汽车
https://tech.sina.com.cn/roll/2019-02-07/doc-ihrfqzka4022886.shtml

10. 电池寿命

很多中国国产电动汽车的电池寿命非常短。就我所知,这主要是电池管理系统的质量问题。

还是只能以特斯拉举例。

特斯拉,BOLT,LEAF 汽车(2018年美国电动汽车销量前三名)电池寿命都很长。

在下面这个例子中,50万公里只损失13%

Tesla Battery Life Longer Than Anyone (Except Elon & JB) Expected
https://cleantechnica.com/2018/08/23/tesla-battery-life-longer-than-anyone-except-elon-jb-expected/

锂电池的电量如果保持在20%到80%,对电池寿命基本上没有任何影响。(我看过一个世界级锂电池专家的讲座,他说可以天天充电放电,用二三十年: https://www.youtube.com/watch?v=pxP0Cu00sZs )

所以电动车厂家一般会超额配置电池容量,以用作缓冲。马斯克说过,如果用户保持电量不超过90%(也就是实际上的80%),电池容量就基本不会衰退。不过他也提到,把电用光是没问题的,不会影响电池寿命。

在充电的时候,电动车的电池管理系统会控制充电功率。如果剩余容量不足20%或者超过80%,功率就很低。

11. 续航里程

中国国产电动车虚标严重。但高质量电动车并非如此。

低温(零下20摄氏度)有显著影响。如果低温下启动,并在驾驶过程中开空调,可能损失高达40%续航,但绝不至于损失60%。(澳洲基本上不用担心这个问题)

这是因为电动车的能源利用效率“太”高。

高温影响不大,因为电动车主要利用风冷给电池和电机降温。

正常温度续航,对于特斯拉,续航完全可以达到标准。

特斯拉 Model 3 标准版(计划2019年6月发布)的续航是350公里,长程版是500甚至595公里( https://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_Model_3 )。

12. 性能

特斯拉各种车型,从 0 到 100 公里/小时,加速最快的是 P100D:2.4 秒(售价 13.5 万美元),最慢的是 Model 3 Mid Range: 5.6 秒(售价4.29万美元),中间有 Model 3 Performance: 3.3 秒(售价 5.8 万美元)。

和传统车对比。

当前世界上最快的量产超跑应该是 Bugatti Chiron:2.4 秒(起步价格 300 万美元)。
宝马 M3: 3.9 秒(价格约 10 万美元)

https://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_Model_3
https://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_Model_S

https://www.businessinsider.com.au/bugatti-chiron-sport-supercar-price-pictures-details-2018-3
https://www.bmwusa.com/vehicles/m-models/m3/m3-sedan/specifications.html
https://www.caranddriver.com/bmw/m3

明年量产的新一代 Tesla Roadster:1.9 秒(四座,1000公里续航,20 万美元)
https://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_Roadster_(2020)

电动车的速度也不算快,就是加速度惊人。

0-100公里/秒差距明显,但运行时加速差异更大。

30-50 miles(50-80 km):

Tesla Model 3 LR: 1.9 秒, LRD (AWD): 1.5 秒, P(5.8万美元): 1.2 秒
GT-R(10万美元): 3.8 秒

50-70 miles(80-112 km):

Tesla Model 3 LR 2.8 秒, LRD (AWD): 2.1 秒, P(5.8万美元): 1.7 秒
Porsche 911 Turbo S(16万美元): 2.5 秒
McLaren 570s(19万美元): 2.7 秒

https://teslamotorsclub.com/tmc/threads/performance-vs-dual-motor-highway-speed.128974/

13. 防盗

“在美国有统计的特斯拉失窃案件中,被盗的115辆特斯拉有112辆事后追回,因为车辆上的“远程控制”选项可让车主和特斯拉公司找到车辆在地图上的位置。”

https://www.jiemian.com/article/2622019.html

岗哨功能(sentry mode),防止打破车窗偷窃
https://www.techspot.com/news/78685-tesla-dog-sentry-modes-arrive-week-protecting-canines.html

13. 氢动力汽车

从物理原理看。。。氢能源不太可能用于汽车。

下面是一些相关文章。

Why hydrogen fuel cell cars are not competitive — from a hydrogen fuel cell expert
https://energypost.eu/hydrogen-fuel-cell-cars-competitive-hydrogen-fuel-cell-expert/

What’s The Real Truth About Hydrogen Fuel Cell Vehicles?
https://insideevs.com/truth-about-hydrogen-fuel-cell-vehicles/

Why Hydrogen Cars Won’t Work: The Limitations of Hydrogen as a Renewable Fuel
https://www.brighthub.com/environment/renewable-energy/articles/8797.aspx

不知道为什么丰田执意开发氢动力汽车,只知道它们近几年没有什么进展。否则两年前就应该开始大规模销售了, 至少现在可以大肆宣传。

14. 结论

电动汽车必然普及。

这意味着什么?内燃汽车在新车和二手车市场的价格将会崩塌。很多人会“trade in”内燃车去买电动车,导致二手内燃车供给量激增。而无意买电动车的人,会去二手市场买内燃车,而不是新车。这种局面将首先诞生于欧洲。

The Prius was the #1 traded in the car for a Tesla Model 3 in the US
https://electrek.co/2018/08/01/tesla-model-3-top-5-trade-in-cars/

但凡经济能力较强,打算买豪车的,我觉得都应该认真考虑电动车。

PS:  查了一下特斯拉在澳洲的销售情况(Model S & X)


2015: 97
2016: 244
2017: 396
2018: 1320

[url]https://www.carsales.com.au/editorial/details/how-many-vehicles-has-tesla-sold-in-australia-116755/[/url]

基本价格超过10万澳元,而且没有任何政府补贴,能卖这么多让人惊讶。(愿意尝鲜的有钱人挺多)

今年在澳洲会推出 Model 3,据说长程版(续航500公里)基础价格不到7万,标准版(续航350公里)更是只要5万多,想必能卖得很好。

PS 2: 按照比例来看,电动车当然还不是主流


从纯电动车的新车销量比例看,2018年仍微不足道:

2016   0.86%*0.5=0.43%
2017   1.3%*0.6=0.78%
2018   2.1%*0.7=1.47%

http://www.wikiwand.com/en/Electric_car_use_by_country

但我不认为其原因是“电池成本居高不下,电池能量密度发展缓慢,充电时间太长,车重太重,安全因素等等等等”。

因为,其增长率太可怕了。

2017年相对于2016年: (1.3%*0.6)/(0.86%*0.5)=1.81
2018年相对于2017年: (2.1%*0.7)/(1.3%*0.6)=1.88

一个有重大缺陷的昂贵的全新产品,不可能这样爆发性增长。2013年产量几乎为零,2018年就达到了140万。

https://insideevs.com/global-sal ... -plug-in-cars-sold/

我觉得限制电动车的唯一关键因素:产量不足(包括快速公共充电桩这种基础设施)。即便锂电池供应充足,也只能将纯电动汽车的产量再提高一倍。

好消息是,未来十年,纯电动的增长率每年都会超过50%。到2029年,其新车产量将占到 1.47%*(1.5^10)=84.8%

(锂矿蕴藏量非常丰富,而且锂电池将逐渐不再需要钴)

No comments:

Post a Comment

20211004: 心目中近几十年最愚蠢的科研成果

1. 氢燃料汽车 先不考虑安全性。设计者有没有考虑过一公斤液氢的体积,以及容器的质量? 液氢来自于天然气,碳排放咋办? 绿色氢气? 先不考虑成本。 太阳能面板生成一百度电,转成氢气再用于汽车驱动,总损耗约 80% 太阳能面板生成一百度电,输送到电动汽车用于驱动,总损耗约 30%...