Головну роль в автомобілі з двигуном внутрішнього згоряння відіграє двигун. Автомобільні компанії витрачали мільярди доларів на те, щоб змусити його працювати більше за менших витрат, і зрештою натрапили на зменшення прибутковості. Їм доводиться витрачати дедалі більше, отримуючи при цьому менше.
Оскільки батарея (особливо в Tesla, як ви побачите пізніше) — це одна з ключових складових електромобіля, з нею потрібно обходитися вкрай дбайливо, щоб зберегти заряд батареї і її довговічність.
Ваш iPhone оптимізовано для тривалого підтримки заряду, але не для довговічності батареї. Насамперед в Apple є мотивація для того, щоб iPhone заплановано зношувався — вони хочуть, щоб ви змінювали свій телефон кожні три роки. Друге — більшість iPhone за дуже спекотної або дуже холодної погоди тривалий час на вулиці не перебувають. Вони залишаються в вашій затишній кишені, де утримується сприятлива для батареї температура. І, врешті-решт, вартість заміни акумулятора iPhone — це всього $70, а заміна акумулятора Тесла — $10 тис.
Літій-іонний акумулятор, що використовується в смартфоні і Tesla — фактично працює на хімічній реакції і чутливий до спекотної і холодної погоди. За холодної пори він втрачає свій заряд швидше. Спекотна погода пошкоджує акумулятор, зменшуючи його ємність і скорочуючи його життя. Позаяк акумулятор — одна з найважливіших складових електромобіля, автомобіль постійно регулює його — у разі спеки він її охолоджує, за холодної пори — нагріває.
Тому дальність пробігу може варіюватися через зміну температури на цілих 30%. До того що автомобіль застосовує енергію акумулятора, щоб підтримувати його температуру, енергія виділяється і на підтримку температури салону. На відміну від автомобіля з двигуном внутрішнього згоряння, який користується теплом, виділеним двигуном і перетворює його на тепле повітря в салоні, електромобіль користується акумулятором для подачі теплого або холодного повітря.
Це підводить нас до того, що любителі Tesla називають фантомною розрядкою. Коли ви не їздите, і електромобіль простоює — рівень заряду акумулятора знижується. Якщо поміркувати, то те саме відбувається з iPhone. Навіть коли ви їм не користуєтесь, телефон все ще зв’язується з вишками стільникового зв’язку і вайфай, тому акумулятор все одно розряджається. В електромобілях, окрім використання енергії для підтримки системи безпеки і підтримання постійного зв’язку з бездротовою мережею, машина захищає акумулятор від температурних перепадів. Я припускаю, що моя Model 3 втрачає десь 19 км на день через фантомну розрядку, що обходиться мені приблизно в $110 на рік, що дорівнює вартості двох замін масла.
Двигун в електрокарах, незважаючи на те що він буде поступово поліпшуватися, має менше значення. Акумулятор — це найдорожча окрема частина авто і водночас дуже складна. У Tesla немає власної технології виробництва елементів (схожих на батарейки АА), з яких ці акумулятори складаються. Вона належить їхнім партнерам — японській корпорації Panasonic. Компанія Tesla розробила власне акумуляторний блок (корпус, в який вставляються акумуляторні елементи) і систему керування акумулятором (комп'ютер), який управляє потоком електроенергії і мікрокліматом акумуляторних елементів.
Акумулятор — це ключова технологія для Tesla, але зараз Panasonic контролює більшу її частину. Так само, як і компанія Apple вирішила власноруч зайнятися розробкою CPU, завдяки якому працює iPhone, вертикально інтегрована Tesla може теж розширити свій контроль над технологією виробництва акумуляторів. Купівля компанії Maxwell Technologies, у якої є своя технологія виробництва акумуляторів, що може істотно знизити вартість виробництва акумуляторних елементів, — це перший крок до незалежності від Panasonic.
З одного боку — ця стратегія приваблива тому, що коли Tesla вдасться створити акумулятор кращий (більш довговічний, легкий, що витримує велику дальність і заряджається швидше) за меншу вартість, це могло б дати їй конкурентну перевагу. Зараз Tesla цілком контролюють свою частку, коли справа заходить про акумулятор, тому якщо BMW вирішить використовувати ту ж продукцію Panasonic, Panasonic з радістю її продасть. Але BMW все одно довелося б розробити власну систему керування акумулятором.
З іншого боку, ця стратегія вертикальної інтеграції може мати неприємні наслідки. Якщо акумулятори для електромобілів стануть товаром масового споживання, і вищезазначені особливості будуть повсюдно, тоді виробник з найменшими витратами переможе. Tesla почала би стверджувати, що вертикальна інтеграція в кінцевому підсумку призведе до більш низької вартості. Компанія побудувала величезну фабрику акумуляторів в Неваді, яку називає Гігафабрикою. Коли вона буде повністю введена в експлуатацію, Гігафабрика зможе виробляти удвічі більше літій-іонних акумуляторів, ніж виробляють зараз у всьому світі. Tesla належить будівля, а Panasonic — власник виробничого обладнання.
Виробники традиційних автомобілів з двигуном внутрішнього згоряння, що потроху починають займатися електромобілями, обрали більш консервативну стратегію і покладаються на постачальників (LG Chem, Samsung SDI і інші) в створенні цілих акумуляторів для них.
Фактоїд: незважаючи на те що акумулятор мають назву літій-іонний, літій — це лише 2% батареї, що складається в основному з нікелю та інших металів. Комік Родні Денджерфілд сказав би, що нікель не поважають, і він мав би рацію.
Я обіцяю, що це не перетвориться на урок хімії, але акумулятор складається з двох електродів (елементів, через які надходить електричний струм), катода і анода. Згадайте про знаки + і - на батарейці ААА. Катод має негативний заряд, а анод — позитивний.
Одна з найважливіших відмінностей між акумуляторами Tesla і тими, якими користуються інші виробники електромобілів (наприклад, BMW i3, Chevy Volt і Jaguar i-PACE) — це метали, які вони використовують в катоді. Традиційні автомобільні компанії використовують комбінацію НМК (нікель, магнезія, кобальт), тоді як Tesla обрала менш консервативний підхід — НКА (нікель, кобальт, алюміній). НКА — це тривале життя батареї, швидка зарядка і чудова продуктивність. НМК, своєю чергою, виробляє трохи менше енергії, але більш стабільна і витримує велику дальність пробігу і перепади температури.
Tesla обрала більш потужний і більш нестабільний катод і вважала за краще контролювати його нестабільність шляхом управління макросередовищем акумуляторних елементів за допомогою спеціально сконструйованого кожуха акумулятора, щоб охолоджувати або нагрівати його елементи, коли це буде потрібно. Кожен блок супроводжує витончена система управління акумулятором, яка стежить за напругою і температурою кожного елемента і вибирає, який з них Model 3 використовує.
Проте не варто намагатися підсолодити пігулку. Акумулятор Tesla багато в чому перевершує своїх конкурентів, крім безпеки. Це причина, через яку час від часу в соціальних мережах ви можете натрапити на відео того, як спалахує Model X або Model S. Але, відверто кажучи, словосполучення «Tesla загорілася» неабияк виглядає в заголовках, тому що Tesla — це дуже цікавий новачок. Якби в місцевих новинах повідомляли щоразу, коли автомобіль General Motors або Ford займається, у нас забракло б часу, щоб передавати інші новини. Згідно з інформацією Федерального агентства з управління в надзвичайних ситуаціях США (FEMA): «Приблизно один з восьми випадків, на які виїжджають пожежні в США, — це загоряння автівок на дорозі». Я підозрюю, що FEMA мають на увазі в основному машини з двигуном внутрішнього згоряння, бо інформація була зібрана в період з 2014 року по 2016 рік, коли на дорогах було зовсім мало автомобілів Tesla.
«Бик Tesla» (PR-відділ та Ілон Маск) і «ведмідь Tesla» (продавці) сперечалися про безпеку автомобіля в цій статті. Тож вам вирішувати, хто має рацію, а хто ні.
Я вважаю за краще не зважати на авіакатастрофи, коли сідаю в літак. Десятиліттями я вважав за краще не перейматися через автомобільні пригоди і пожежі, коли сідаю в машину, що має 90 літрів вибухонебезпечної рідини в баку. І сьогодні я вважаю за краще не перейматися про вибухонебезпечні батареї в моїй Model 3. Я роблю це не тому, що я неосвічений, а тому, що навіть якщо «ведмідь Tesla» має рацію, ці загоряння дуже малоймовірні. Якби я хотів уникнути цього й інших ризиків сучасного життя, я б жив в хатині десь глибоко в лісі, де я все одно ризикував би — на мене міг вчинити напад не такий вже і сучасний ведмідь.
Якщо погялнути на цю таблицю, в якій записана кожна смерть у всьому світі з 2013 року, де була задіяна Tesla (зоврема такі події, як «бетон впав на Tesla» і «BMW врізався в Tesla»), ви побачите, що за останні 20 місяців (2018−2019) тільки четверо людей загинули від загоряння в Tesla, незважаючи на вражаючі масштаби продажів Model 3 в цей період. При цьому невідомо, чи загинули вони через пожежу або через травми, отримані внаслідок нещасного випадку.
Літій-іонний акумулятор — це технологія пізніх 80-х. Його модернізація в 90-х і 2000-х відбувалася в дещо уповільненому темпі (надто коли ви порівняєте його з темпом розвитку напівпровідників, які, дотримуючись закону Мура, подвоюють свою швидкість кожні 18 місяців). Цей темп поліпшень істотно зріс за останнє десятиліття (в основному завдяки Tesla) і вартість за кілловатт-годину (кВт год) знизилася з $446 в 2013 році до $127 в 2018 році. З огляду на те що Model 3 має акумулятор в 75 кВт год, приблизна вартість батареї знизилася з $33 тис. до $ 10 тис.
Якщо враховувати те, як, швидше за все, вона розвинеться в найближчі 10−20 років, технологія акумуляторів для електромобілів ще тільки зароджується. Донедавна для її поліпшення не було особливих підстав — вона була досить хороша для ліхтарика або радіо. Смартфони і ноутбуки, безумовно, допомогли їй розвинутися, але вони фокусувалися більше на тривалості заряду, ніж на кількості зарядок й істотному зниженні вартості (такі цілі дещо взаємовиключні).
У міру того, як ми переходимо від машин з двигунами внутрішнього згоряння на електромобілі, цінність призу стрімко зростатиме, оскільки сьогодні продажі в автомобільній промисловості перевищують $2 трлн. Десятки, якщо не сотні мільярдів доларів вливатимуть в поліпшення акумуляторів. Майбутні акумулятори електромобілів працюватимуть довше, швидше заряджатимуться і будуть довговічнішими. Tesla вже провела три трансформації свого акумулятора. У моїй Model 3 (вартістю $50 тис.) встановлено останню версію, яка заряджається швидше, ніж та, що встановлена в Model X ($90 тис.) І Model S ($80 тис.), які продає Tesla сьогодні. (І, можливо, Model 3 рідше спалахує — а може, це я просто видаю бажане за дійсне).
Дозвольте мені уточнити — хоч у короткостроковій перспективі акумулятор — це дуже важливий фактор, але в довгостроковій перспективі він, швидше за все, перетвориться на товар масового вжитку, а ключовими факторами стануть програмне забезпечення і безпілотне керування. Електромобіль — це гігантський комп’ютер на колесах й історично, коли комп’ютерне «залізо» комодизується, здебільшого вартістю стає програмне забезпечення.
Переклад НВ
Новое Время має ексклюзивне право на переклад і публікацію колонок Віталія Каценельсона. Републікацію повної версії тексту заборонено
Приєднуйтесь до нашого телеграм-каналу Мнения НВ