深度分析:为增强能源弹性的电动车计划
自理查德•尼克松以来,每届总统都信誓旦旦地表示要降低美国对国外石油的依赖,但是都没有成功。进口不断增加,现在已经占到石油消耗量的2/3,而美国遭受供应中断的危险也随之增加。正如前国务卿乔治•舒尔茨所说:“我们还要经受多少次打击,才能对这一迫切问题采取决定性的行动?”
我们的目标不应是完全不使用国外石油资源。这在经济上相互依赖的世界里既不现实也没有必要。事实上,我们的目标应该是在进口中断时形成足够的恢复力。我们应把恢复力看作应对重大供应中断的能力,这种能力应超过利用战略石油储备所能达到的高度。
我们可以通过提高能源来源的多样性来加强恢复力。使用石油的商业、工业和家庭用户已经能够使用其他能源。而相比之下,交通则完全依赖石油,这就是我们面临危险的根源。
我们的目标应该是提高交通能源来源的多样性。石油的最佳替代能源是什么?是电。通过什么方法?将靠石油驱动的行程转换为靠电力驱动。
电力驱动的行程并不一定意味着依赖完全用电的汽车,这种车需要建造大量昂贵的基础设施。这一目标可以通过所谓的外接电动车(PEV)来实现。(由于许多外接电动车都是改装的混合动力车,它们有时也被称为PHEV)。PEV既有汽油引擎也有电动马达。它们首先依靠电池中储存的电力行驶。电池耗尽时,该车辆用汽油来继续行驶。当车辆停止使用时,电池可以充电。
PEV消耗的汽油取决于它在两次充电之间所行驶的里程。我们稍微简单地解释一下这一过程。比如说,如果仅用电力驱动的行程为40英里,而2次充电之间行驶的里程少于40,那该车辆就根本不需要消耗汽油,也就不可能计算每加仑汽油行驶的里程。如果行驶的里程超过电力驱动的范围,那么,每加仑汽油行驶的里程一开始会很高,尔后,随着里程的增加而降低,一直到接近普通的汽油驱动车辆的水平。因此,该车辆的燃油表现可通过一曲线表示(见图表)。之所以选择40英里,是因为这是一个适合作为目标的里程范围。美国公路上行驶的汽车中,有80%以上每天的行程小于这一距离。
目前已经有数百辆PEV原型车上路行驶。那么,如果需要建造足够的PEV以便显著降低石油消耗,需要什么资源呢?通过生产新汽车来补充现在已经上路的车辆花费的时间太长,令人难以接受。如果10家汽车制造商以丰田生产其非常成功的普锐斯车型的速度,每家推出一款新PEV,从现在起10年后,这种新车仍只占美国公路上行驶的2.5亿辆汽车的5%以下。
我们认为,美国应考虑通过建立售后车辆的翻修改造行业来加快这一转变过程。为此,需要解决哪些技术和经济问题?我们在斯坦福商学院Bass研讨班二年级研究生团队的帮助下,提出了一项试点计划,并在此基础上考察了这一问题;该计划的目标是在3年内改造100万辆车。我们感到,这一项目就是博弈论中所说的“获胜的最小博弈”(minimum winning game):朝着长期战略目标迈进的重要一步。
由于目前的电池成本较高(每个大约为10,000美元),我们估计,这一试点项目的费用大约为100亿美元。也许有人会认为,这一成本会随着数量的增加而减小;但是,由于该计划是通过设计来加速进行的,所以我们必须假设电池仍保持昂贵的价格。假设平均汽油价格为每加仑3美元,改装车车主的回报期至少为10年,这在经济上的激励作用不大。但是,该计划还有其他收益,即测试并验证增强能源业弹性的重要方法,这会增加对整个美国的福利。由于普通公众是主要受益人,那么,以税收激励的形式,通过每个人向车主提供经济补助就是合乎情理的。
改造车辆的方法多种多样,我们赞同通用汽车的沃特设计,其中汽车直接用电动马达驱动。该车辆现有的汽油引擎替换为较小的引擎,其惟一目的是发电并为电池充电。为了简化改造工作,我们将计划的范围限定在雪佛兰、福特和道奇的6~10款车型之内,按照两个标准来选择:燃油效率低和上路数量多。这些车辆中多数为SUV、皮卡和篷车。
另外,我们还提出将目标锁定在公司或政府机构拥有的车队。这样,许多改装工作就可以在为数不多的地点完成。车队所有者也可能为支持企业或政府的环保举措这一愿望所激励。然而,也应该对个人拥有的车辆进行一定数量的改装,以便让这一过程面向需求更迫切的细分市场。
鉴于目前艰难的经济状况,汽车销售商和汽车维修商很可能会受到这一新的收入来源吸引,并渴望参与,从而在早期阶段帮助推动这一计划。
大规模改装所涉及的工程和组织问题也非同小可。但是,最大的问题还是电池的可用性。能够提供足够的里程、足够的电力以及目前的司机所需要的加速度的最适合的电池技术,是锂离子电池系统。目前的电池生产能力有限,几乎所有产能都专门为每年制造的2亿台笔记本电脑和其他手持电子设备提供所需要的电池。制造100万辆车所需要的电池需要将目前的产出翻一番。