人类的文明程度只取决于我们获取能量的能力。
一 人类是一部《火与电之歌》
如果说人类历史上当真存在过“普罗米修斯”,那么,在近现代社会以来,要是能有人与之相提并论,那么,只能是富兰克林(也可以是“法拉第”)。
以这两个名字为刻度,可以重新划分人类的文明史乃至命运分野。普罗米修斯盗来了火,富兰克林引来了电,整个人类的大历史从诞生至今,都可以言简意赅地被描述为“火能史+电能史”。
从钻木取火到火能热力,这就是人类从远古史到近现代史的最佳概括。就算如今,我们也身处在一个被火能支配的世界。
可能有人疑惑:不对吧?钻木取火是什么水平?我们现在的石油煤炭又是什么水平?岂可同日而语。
事实上,无论是木材蜡烛,还是煤炭石油,都只不过是火能的“存储”方式而已。
前者到后者的跃进,本质上只改变了两件事:火能的来源与火能的利用效率。
这两件事说起来云淡风轻,却构筑了衡量一个时代文明水平的唯一尺码。
进一步缩放时代的比例尺,我们更为熟悉的变革发生在第一次工业革命——蒸汽机的诞生。但我们又常常忽略的这一结果的真正价值。
那就是蒸汽机的从无到有,为人类日后对电的大规模应用奠定了前提。如今我们最常提及的火力发电,依然是脱胎于当年蒸汽机的那一波轰鸣。
而我们脑海中印象更深刻的是,蒸汽机也彻底拉响了人类驶入工业时代的号角。从能源的应用形式上,我们所深爱的燃油车实质上就是一种“火能+电能”的融合产物。更具体地说:燃油车的大规模普及,完全得益于火能向电能的转化。
多云君之前聊过,燃油车是用“机械控制电”,而机械的能量又来自哪儿呢?正是我们最常说的汽油,即火能。电动汽车之所以大势所趋,则是提高了能量的利用效率,直接用“电控制电”。
为什么会是“电”?
或者说,历史为什么会选择电?
这就像人类不约而同地选择“货币”一样。
因为电的第一个特殊性在于“自由性”,几乎所有的能量都能转化为电,而电也基本能转化为各式能量,电能实现各种能量之间的自由交换。正如你可以用自己的任何工作换来货币,又能通过货币买来其他人的任意劳动果实一般。
例如我们熟知的风力发电、水力发电、火力发电、核能发电、太阳能发电,甚至还有地热发电、潮汐发电、海水温差发电……任何能量形式最终都可以指向“电”。
而电能又能转化为我们需要的各种能量,你想要光能,有电灯;你想要热能,有空调、电暖器;你想要动能,有电动车、有电动机;只需拨动开关,我们就能将电转换为光、热、动能。
电的第二个特殊性在于“极速性”。我们知道,电能是以光速来传导的,一秒钟可以绕赤道七圈半。以往传输能量,不管是用火车拉煤,还是用海轮运石油,都需要一定的时间,如果用电,只要可以架设电网,地球上任何两个地方,都能做到瞬间传递能量。
所以电的使用,让万物互联成为可能。雅鲁藏布江的水、达坂城的风、晒在青藏高原的阳光、奔腾在东南沿海的潮水,还有3亿年前的植物变成的煤,都能转化成电,以每秒三十万千米的速度朝你赶来,点亮你窗前的那盏灯。
电的第三个特殊性在于“易控性”。和火相比,用电来控制能量,更加易于调节,因此实现了前所未有的精度和控制。
最先变化的是工厂,在蒸汽机的时代,工厂往往是把蒸汽机作为中央驱动装置,再通过皮带和动力轴将能量传递给每个机器。一家工厂往往天花板下边挤满了各种机械装置,占用大量空间不说,可靠性也有问题,不论是哪根传动轴断裂还是哪条皮带打滑,都会使整个系统罢工。
当工厂实现电气化之后,工厂从中央动力供应变成了单元动力供应。什么意思呢?每台机器只需要连接一根电缆,就能获得源源不断的能量,不再需要机器和机器之间传递动能,原来布满工厂的传动轴和皮带,现在就都不需要了,拆掉这些东西之后,天花板的空间省出来了,工厂可以利用这些空间安装更好的照明和通风系统。
而且因为是单元动力供应,工厂的机器布置可以更灵活,各种机器不用挤在一起了。总而言之,这种独立灵活的动力控制,使得工厂的工作环境变得更好,最终大大提高了劳动生产率。
电气化甚至改变了工厂的管理方式,以往福特式的大流水线生产模式,其实是源于电气化之前的工厂。在电气化之后,这种模式就显得有些僵化。于是,日本的丰田工厂,将美国的经验和日本本土的实践结合在一起,创造了更加现代灵活的日式流水线,用“丰田模式”替代了“福特模式”。
电的第四个特殊性在于“精确性”。比如,利用电力来控制车床,可以实现前所未有的精度。
在1765年,当时最好的车床,加工的误差也要达到两厘米,后来经过工程师们的不懈努力,才将误差减少到了几毫米。那今天用电力和数字控制的机械是怎么样一个精度呢?现在最先进的光刻机,可以加工出几纳米的芯片。要知道,1纳米等于一百万分之一毫米,几纳米的芯片,它的宽度相当于是一根头发丝粗细的万分之一。
可以说,如果没有电力,对精度要求极其严格的微加工产业就不可能出现,也就不可能有如今常见的喷气发动机或医疗诊断设备。当然,也不会有准确的电子控制,更别提遍布世界各地的电脑和数十亿电信设备了。
电既然有如此多的优点,那我们为什么不彻头彻尾的“用电”呢?用任何化石能源,即火能转化而来的电不是会造成巨大污染吗?
这就得说到电能的一个天然BUG。
二 有关电动车的所有答案
人类之所以从石器时代到工业时代依然以火能为主要的能源底色,并不是因为火能的不可取代,而是因为火能自始至终都是最易“存储”的能量,非之一。
这就是造物者的玄妙安排。
火能会造成无法挽回的污染与破坏,但却是地球上最易存储的能量。人类只要随随便便找到木材和煤炭,就能轻而易举地掌握变化莫测的火能。
而几乎十全十美的电能,又偏偏是地球上最难存储的能量。
所以我们为什么要以火力发电为主?因为只有最易存储的火能,才能稳定持续的带来最大规模的电能转化。
而我们的其他选择——风能、水能、太阳能……亦是存储难度高达S+级的基础能量,根本无法匹配我们当今对电的需求量级。
能量的来源+能量的利用效率,是衡量一个时代文明水平的唯一标准。
这两点很重要,所以多云君再次重复一下。
围绕这两点,我们就可能获得有关全球新能源汽车行业的所有答案。
为什么氢能绝对不会成为主流?
因为采用氢能的目的还是为了转化为电能,与火能转化并没有本质不同,唯一的优点是能量的来源较为清洁而已。
为什么宁德时代、特斯拉以及很多企业都要搞储能?
因为电能最难存储,也就意味着市场需求亦最为广大。
为什么包括中国、美国、德国在内的主要大国,都要不遗余力地发展电动汽车?
因为要直接提高“能源的利用效率”。
目前关于电动汽车的所有争议,都不集中在能量的利用效率上,什么“电动车也会污染”“电池供电来自火力发电厂”……其实说的都是另一个问题——能量的来源。
电能大家能接受,但电能从哪儿来是个问题。
的确,目前全球大概70%的电能依然来自火能所主导的化石能源。
这也就是全球“碳中和”的核心目标,及彻底解决“电能的来源”这一人类命运。
特斯拉和其他车企最大的不同未必是在代码和技术上,而是在能源路线上。相比较大部分车企着手于“电能的利用效率”,特斯拉也在同时布局以太阳能储电、发电为主的“电能来源”领域。
而中国不止是坚定不移的推广电动汽车,更是举全国之力,来实现“电能来源”得彻底清洁化。
我们知道,“碳中和”已然是中国今后40年的重大国策之一。而针对碳中和的国家投入,据测算将达到100万亿以上。我们常称中国的基建狂魔,而这一数字,将是中国有史以来规模最大的基建投资。
之所以要投这么多钱,目的只有一个,那就是要让中国用远远低于美欧等发达国家的时间,早日实现碳中和。
那实施路径是什么?
那就是要用这一百万亿,去做一个其他任何国家(至少在目前为止)都没有做过的事儿——跨代能源升级。
如果按照能源的演进方式来说,顺序应该是:木材-煤炭-石油-天然气-可再生能源,比如太阳能、风能、潮汐等。
然而,由于每一代能源更替都涉及大部分设施换新,过渡时间可能会长达六七十年。如果中国也从目前的煤炭、石油为主,先过渡到天然气,再过渡到可再生能源,不仅时间跨度大,设备更新换代的成本也奇高无比。于是,在中国已经制订了2060年实现碳中和目标的情况下,就必须跨代更替,直接跳到可再生能源上。
这也就是为何,中国将汽车工业的演化路线,直接从燃油车跨代到了电动车,而非等待混动、增程等中间形态的过渡。
这就要求光伏产业、风电产业,直接有效的替代原有的化石能源产业。
中国,恰恰在此领域具备领先他国的先发优势。
要知道,中国在多晶硅、硅片、电池片、太阳能组件产量上,分别占全球的67%、91%、79%和71%,逆变器占全球市场的80%以上。而新能源替代旧能源的风电整机制造也占到全球总产量的41%。
显然,中国在光伏和风电开发上都具有大部分国家所不具备的深厚积累与产业实力。
这便为中国新能源汽车的全球化竞争提供了前所未有的起步优势。因为中国对于传统汽车所需的汽油的替代方案,从资源禀赋上就决定了将是光伏和风电的组合。
如今,尽管我们赖以生存和生活的电能中,火电发电量占全部发电量的68%,而2060年这一数字将在光伏发电与风力发电的取代中彻底变为0,也就是说,随着光伏和风电产业的发展,带来巨大污染的火力发电将告别历史舞台。如此一来,所谓新能源汽车的“污染争议”自然也就烟消云散了。
而至于“大量废旧电池”的处理问题,一方面可以继续用于储能市场发挥余热,另一方面也会催化其他相关产业的应运而生。
所以,多云君一直强调,关于新能源汽车所有的技术路线之争,本质都是能源路线之争。
这很正常,时代自有选择。
1880年,在关于电能应用的时代交叉口上,两位当时名噪一时后来名垂历史的人物——尼古拉·特斯拉和托马斯·爱迪生发起旷日持久的世纪之争,交流电与直流电围绕谁更能提高“电能的利用效率”而势不两立。
睡前故事选择了爱迪生,时代黎明选择了特斯拉。
如今,新的选择再次来临,答案也早已呼之欲出。
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