Главную роль в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания играет двигатель. Автомобильные компании тратили миллиарды долларов на то, чтобы заставить его делать больше при меньших затратах, и в итоге столкнулись с убывающей доходностью. Им приходится тратить всё больше и больше, получая всё меньше и меньше.
Так как батарея (особенно в Tesla, как вы увидите позже) — это одна из ключевых составляющих электромобиля, с ней нужно обходиться крайне бережно, чтобы сохранить заряд батареи и её долговечность.
Ваш iPhone оптимизирован для долгого поддержания заряда, но не для долговечности батареи. В первую очередь, у Apple есть мотивация для того, чтобы iPhone запланировано изнашивался — они хотят, чтобы вы меняли свой телефон каждые три года. Второе — большинство iPhone при очень жаркой или очень холодной погоде долго на улице не находятся. Они остаются в вашем уютном кармане, в котором сохраняется благоприятная для батареи температура. И, в конце концов, стоимость замены аккумулятора iPhone — это всего $70, а замена аккумулятора Тесла — $10 тыс.
Литий-ионный аккумулятор — используемый в смартфоне и Tesla — фактически работает на химической реакции и чувствителен к жаркой и холодной погоде. При холодной погоде он теряет свой заряд быстрее. Жаркая погода повреждает аккумулятор, уменьшая его емкость и укорачивая его жизнь. Так как аккумулятор — одна из самых важных составляющих электромобиля, автомобиль постоянно регулирует его — при жаркой погоде он её охлаждает, при холодной — нагревает.
Поэтому дальность пробега может варьироваться из-за изменения температуры на целых 30%. Вдобавок к тому, что автомобиль пользуется энергией аккумулятора, чтобы поддерживать его температуру, энергия выделяется и на поддержание температуры салона. В отличие от автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, который пользуется теплом, выделяемым двигателем и превращает его в теплый воздух в салоне, электромобиль пользуется аккумулятором для подачи теплого или холодного воздуха.
Это подводит нас к тому, что любители Tesla называют фантомной разрядкой. Когда вы не ездите, и электромобиль простаивает — уровень заряда аккумулятора снижается. Если задуматься, то это же происходит с iPhone. Даже когда вы им не пользуетесь, телефон все еще связывается с вышками сотовой связи и вайфаем, поэтому аккумулятор все равно разряжается. В электромобилях, вдобавок к использованию энергии для поддержания системы безопасности и поддержания постоянной связи с беспроводной сетью, машина защищает аккумулятор от температурных перепадов. Я предполагаю, что моя Model 3 теряет около 19 км в день из-за фантомной разрядки, что обходится мне приблизительно в $110 в год, что равняется стоимости двух замен масла.
Двигатель в электрокарах, несмотря на то, что он будет постепенно улучшаться, имеет меньшее значение. Аккумулятор — это самая дорогостоящая отдельная часть авто и в то же время очень сложная. У Tesla нет собственной технологии производства элементов (похожих на батарейки АА), из которых эти аккумуляторы состоят. Она принадлежит их партнерам — японской корпорации Panasonic. Компания Tesla разработала сам аккумуляторный блок (корпус, в который вставляются аккумуляторные элементы) и систему управления аккумулятором (компьютер), который управляет потоком электроэнергии и микроклиматом аккумуляторных элементов.
Аккумулятор — это ключевая технология для Tesla, но сейчас Panasonic контролирует большую её часть. Так же, как и компания Apple решила собственноручно заняться разработкой CPU, благодаря которому работает iPhone, вертикально интегрированная Tesla может тоже расширить свой контроль над технологией производства аккумуляторов. Покупка компании Maxwell Technologies, у которых есть своя технология производства аккумуляторов, которая может существенно снизить стоимость производства аккумуляторных элементов — это первый шаг к независимости от Panasonic.
С одной стороны — эта стратегия привлекательна потому, что если Tesla удастся создать аккумулятор лучше (более долговечный, легкий, выдерживающий большую дальность и заряжающийся быстрее) за меньшую стоимость, это могло бы дать ей конкурентное преимущество. Сейчас Tesla не полностью контролируют свою судьбу, когда дело заходит об аккумуляторах, поэтому если BMW решит использовать ту же продукцию Panasonic, Panasonic с радостью её продаст. Но BMW все равно пришлось бы разработать собственную систему управления аккумулятором.
С другой стороны, эта стратегия вертикальной интеграции может иметь неприятные последствия. Если аккумуляторы для электромобилей станут товаром массового потребления, и вышеупомянутые особенности будут встречаться повсеместно, тогда производитель с наименьшими затратами победит. Tesla стала бы утверждать, что вертикальная интеграция в конечном итоге приведет к более низкой стоимости. Компания построила огромную фабрику аккумуляторов в Неваде, которую называет Гигафабрика. Когда она будет полностью введена в эксплуатацию, Гигафабрика сможет производить в два раза больше литий-ионных аккумуляторов, чем производят сейчас во всем мире. Tesla принадлежит здание, а Panasonic — владелец производственного оборудования.
Производители традиционных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, понемногу начинающие заниматься электромобилями избрали более консервативную стратегию и полагаются на поставщиков (LG Chem, Samsung SDI и другие) в создании целых аккумуляторов для них.
Фактоид: Несмотря на то, что аккумулятор называется литийно-ионным, литий — это лишь 2% батареи, состоящей в основном из никеля и других металлов. Комик Родни Дэнджерфилд сказал бы, что никель не уважают, и он был бы прав.
Я обещаю, это не превратится в урок химии, но аккумулятор состоит из двух электродов (элементов, через которые идет электрический ток), катода и анода. Вспомните о знаках + и — на батарейке ААА. Катод несет негативный заряд, а анод — положительный.
Одно из самых важных различий между аккумуляторами Tesla и теми, которыми пользуются другие производители электромобилей (например, BMW i3, Chevy Volt и Jaguar i-PACE) — это металлы, которые они используют в катоде. Традиционные автомобильные компании используют комбинацию НМК (никель, магнезия, кобальт), в то время как Tesla избрала менее консервативный подход — НКА (никель, кобальт, алюминий). НКА — это долгая жизнь батареи, быстрая зарядка и чудесная производительность. НМК, в свою очередь, производит немного меньше энергии, но более стабильна и выдерживает большую дальность пробега и перепады температуры.
Tesla избрала более мощный и более нестабильный катод и предпочла контролировать его нестабильность путем управления макросредой аккумуляторных элементов с помощью специально сконструированного кожуха аккумулятора, чтобы охлаждать или нагревать его элементы, когда это потребуется. Каждый блок сопровождает удивительно изощренная система управления аккумулятором, которая следит за напряжением и температурой каждого элемента и выбирает, какой из них Model 3 использует.
Но давайте не пытаться подсластить пилюлю. Аккумулятор Tesla почти во всем превосходит своих конкурентов, кроме безопасности. Это причина, по которой время от времени в соцсетях вы можете встретить видео того, как возгорается Model X или Model S. Но, если честно, словосочетание «Tesla загорелась» отлично смотрится в заголовках, потому что Tesla — это очень интересный новичок. Если бы в местных новостях сообщали о каждом разе, когда автомобиль General Motors или Ford возгорался, у нас не хватило бы времени, чтобы передавать другие новости. Согласно информации Федерального агентства по управлению в чрезвычайных ситуациях США (FEMA): «Примерно один из восьми случаев, на которые выезжают пожарные в США — это возгорание автомобиля на дороге». Я подозреваю, что FEMA имеют в виду в основном машины с двигателем внутреннего сгорания, так как информация была собрана в период с 2014 года по 2016 год, когда на дорогах было совсем мало автомобилей Tesla.
«Бык Tesla» (PR-отдел и Илон Маск) и «медведь Tesla» (продавцы) спорили о безопасности автомобиля в этой статье. Сами решайте, кто прав, а кто нет.
Я предпочитаю не беспокоиться об авиакатастрофах, когда сажусь в самолет. Десятилетиями я предпочитал не переживать из-за автомобильных происшествий и пожаров, когда сажусь в машину, имеющую 90 литров взрывоопасной жидкости в баке. И сегодня я предпочитаю не переживать о взрывоопасной батарее в моей Model 3. Я делаю это не потому, что я невежественен, а потому, что даже если «медведь Tesla» прав, эти возгорания все же очень маловероятны. Если бы я хотел избежать этого и других рисков современной жизни, я бы жил в хижине где-то глубоко в лесу, где я все равно рисковал бы — на меня мог напасть не такой уж и современный медведь.
Если вы посмотрите на эту таблицу, в которой записана каждая смерть во всем мире с 2013 года, в которой была замешана Tesla (включая происшествия такие как «Бетон упал на Tesla» и «BMW врезался в Tesla»), вы увидите, что за последние 20 месяцев (2018−2019) только четверо человек погибли от возгорания в Tesla, несмотря на впечатляющие масштабы продаж Model 3 в этот период. При этом мы не знаем, погибли ли они из-за пожара или из-за травм, полученных в результате несчастного случая.
Литий-ионный аккумулятор — это технология поздних 80-х. Его модернизация в 90-х и 2000-х происходила в несколько замедленном темпе (особенно если вы сравните его с темпом развития полупроводников, которые следуя закону Мура, удваивают свою скорость каждые 18 месяцев). Этот темп улучшений существенно возрос за последнее десятилетие (в основном благодаря Tesla) и стоимость за килловатт-час (кВТ ч) снизилась с $446 в 2013 году до $127 в 2018 году. Учитывая то, что Model 3 имеет аккумулятор в 75 кВТ ч, примерная стоимость батареи снизилась от $33 тыс. до $10 тыс.
Если учитывать то, как скорее всего она разовьется в ближайшие 10−20 лет, технология аккумуляторов для электромобилей еще только зарождается. До недавних пор для ее улучшения не было особых оснований — она была достаточно хороша для фонарика или радио. Смартфоны и ноутбуки, безусловно, помогли ей развиться, но они фокусировались больше на продолжительности заряда, чем на числе зарядок и существенном снижении стоимости (эти цели немного взаимоисключающие).
По мере того, как мы переходим от машин с двигателями внутреннего сгорания на электромобили, ценность приза будет стремительно расти, поскольку сегодня продажи в автомобильной промышленности превышают $2 трлн. Десятки, если не сотни миллиардов долларов будут вливать в улучшение аккумуляторов. Будущие аккумуляторы электромобилей будут работать дольше, быстрее заряжаться и будут долговечнее. Tesla уже провела три трансформации своего аккумулятора. В моей Model 3 (стоимостью $50 тыс.), стоит последняя версия, которая заряжается быстрее, чем та, что установлена в Model X ($90 тыс.) и Model S ($80 тыс.), которые продает Tesla сегодня. (И, возможно, Model 3 реже возгорается — или это я просто выдаю желаемое за действительное).
Позвольте мне уточнить — хоть в краткосрочной перспективе аккумулятор — это очень важный фактор, но в долгосрочной перспективе он, скорее всего, превратится в товар массового употребления, а ключевыми факторами станут программное обеспечение и беспилотное управление. Электромобиль — это гигантский компьютер на колесах и исторически, когда компьютерное «железо» коммодизируется, большей частью стоимости становится программное обеспечение.
Перевод НВ
Новое Время обладает эксклюзивным правом на перевод и публикацию колонок Виталия Каценельсона. Републикация полной версии текста запрещена
Присоединяйтесь к нашему телеграм-каналу Мнения НВ