這個問題,在Robotaxi問世之前就注定了馬斯克的失敗
又是每年例行「為夢想窒息」的馬氏發表會。在經歷了現場有人突發疾病緊急送醫這一小插曲之後,埃隆·馬斯克祭出了他的“生態化反”——早在2016年就在“特斯拉宏圖篇章”提到過的Robotaxi產品。
圖|“大家好,我想死你們了!”
昨天,公社的崔老師詳細介紹過這場發表會,同時也指出了歐美資本界實際上並不看好這次發布的項目。美股以一記跳水式低開低走,一夜之間市值蒸發折合人民幣4700億,來回應了馬斯克最新的「畫餅」。
這次的文章,無意在商業邏輯、獲利模式、產業影響,甚至技術上是否可以實現這些層面,去重複那些前天和昨天,已經被各路媒體、分析師聊過以及嚼爛的問題。而是會聚焦在某個關鍵性的「細枝末節」上,解讀特斯拉的新計畫為何「落地充滿變數且遙遙無期」的問題。
甚至,被這個問題侷限住的,還有整個美國汽車製造產業。
新製程帶來的新問題
去年10月初,改款Model 3在英國率先上市。
外界對特斯拉的這次車型中改升級,評語普遍為“姍姍來遲”,更是有人對其誠意不足大加嘲諷。這些評論其實都對,卻未觸及其實質。在企業的視野中,中改的Model 3最大的升級,其實在於引進類似Model Y那樣的後地板總成一體化壓鑄製程。
圖|最近最近兩年,除了一直反反复復折騰而不成的“大圓柱”電池,特斯拉真正落地的新工藝和新技術,是不斷推進的壓鑄替代
以此時間為標誌,如果算上在那當口已經確定會在12月初開啟首批交付的賽博卡車(Cybertruck),特斯拉量產的全部五種車型中,採用一體化壓鑄工藝的已經有其三。
彼時,各方對於這項看似改變汽車製造業(也可能是汽車維修和保險業)規則的一體化壓鑄技術,逐漸輿論轉向。從以往的質疑,逐漸轉向認同。實際上以2023年上半年為節點,國內主機廠也逐步在汽車生產環節引進壓鑄技術。
但就當各方在討論特斯拉何時會將該工藝,引入到高端車型Model S/X,以及什麼時候能夠引入具備兩萬噸鎖模力的超級壓鑄機,實現對中級尺寸底盤總成的一次性鑄造,以及馬斯克在今年3月1日特斯拉投資者之日上吹噓的「開箱工藝」(相關內容,參見《一體鑄造這個餅,特斯拉畫不下去了》一文)之時,今年五一節前後美國媒體卻傳出了特斯拉放棄繼續擴大壓鑄技術生產應用的消息。
圖|「開箱製程」的終極目標,是把整個車身製造整合成11個大型壓鑄件
除賽博卡車外的積存訂單接近交付完畢,同時主力Model 3/Y車型的後續市場反應低於預期,是各方面都能看到的原因。而預期中的更廉價普及車型Model 2/Q空見樓梯響不見實車來,則是各方猜測,問了也不會承認的理由。但還有一個看似有些遠但其實非常重要的問題,卻是外人很難輕易分析出來,而馬斯克本人也要緩一緩才能具體提及的。
就在上月末,已經是公認北美科技企業旗手的馬斯克在已經為其執掌的X平台個人主頁裡,照例信天遊一樣聊起各種高大上的「深邃」話題。但這一次,居然是中美工業能力的對比。
儘管重振美國本土工業能力的規劃,最早可以追溯到歐巴馬的第二個任期內,但馬斯克認為無論是上一任總統川普還是目前的拜登,乃至於美國的下一屆總統,目前的各種提振手段都是不可行的。而之所以行不通,是因為美國各種已經落後於時代的基礎設施,特別是電力供應。
目前在中國境外根本找不到可以匹敵的供電能力,「就算我們魔法般地把處於中國境內的所有工業產能設施都瞬間傳送到海外,這些設施也會因為供不上電直接停擺。這是非常硬性的物理約束,無論美國的政治意願多強烈也無法改變這一點。
圖|總結的很好,但是毫無意義
期間馬斯克引用了一位名叫Smoke-away的X用戶轉發的一張中美發電量比較數據圖表並總結道:
工業產能首先近似於發電量,中國的工業產能已經遠遠超過美國。
而聯繫到9月27日討論相關話題時馬斯克的另一篇推文,儘管談到的是卡爾達舍夫指數(Kardashev scale)這種用於衡量宇宙文明等級能耗標尺這種科幻偏宏觀的話題,但實際上在話題末尾卻帶到了德州和新墨西哥州在光伏發電的價值之上…
去年11月初,於2020年7月啟動的,特斯拉德州超級工廠光伏屋頂項目,宣布已完成並啟用了第一階段工程裝機容量約10兆瓦容量。
德州超級工廠,目前的主要功能是生產美國本土市場所需的Model Y以及賽博卡車這兩款車型。這樣的一個光電屋頂發電站,顯然對降低企業生產所需能耗成本並非沒有價值,但主要體現在長期性方面。
圖|屋頂用光電面板擺出TESLA字樣。但這種操作,和把月亮刷紅再上書黑色CocaCola的段子描述有差別麼?試問,除了飛機或故意放飛無人機拍攝,否則誰看得見?
畢竟,一座年設計產能25萬輛以上,包含標準的沖壓、焊裝、噴塗以及總裝等工序的現代化主機廠,即使其產能僅維持在六成左右,日均電耗也至少50萬千瓦時打底。
那麼採用一體化壓鑄製程後,工廠能耗具體會增加多少呢?
以能耗換取效率
由於缺乏許多材料和設備的詳細數據,以下數據均為近似估算值。首先從熔化每噸鋁所需的電能算起——
不考慮鋁錠的生產過程,已知鋁的比熱容約為0.88kJ/kg·℃,即每公斤純鋁在熔化前每升溫1℃,需要吸收880焦耳的熱量。
鋁的熔點為660℃,而考慮到每度電可以折合3600kJ熱量,那麼融化處於25℃室溫環境下1噸鋁的電耗,約為155.22千瓦時。
但熔煉爐本身也是存在熱效率的。一般而言這類壓鑄製程常見的中頻熔煉爐,我們依照最先進的80%轉換效率來計算,則熔化每噸鋁需要耗去略多於194千瓦時的電能。
圖|特斯拉首台Giga壓鑄機,供應商為義大利IDRA公司
然後大型壓鑄機的啟動,以及對模具的預熱還有控制降溫的過程,乃至於鎖閉和開啟模具的操作,這些都需要用電。考慮到壓鑄是連續工作的,只有設備啟動時模具需要預熱,之後可以一直使用到關機檢修。那麼這裡就按照籠統湊整的方式粗算,這一系列操作直到底盤壓鑄毛坯完成,總計耗電46千瓦時。
依上述計算,在美主機廠的壓鑄車間加工一件約1噸質量的汽車底盤總成件毛坯,粗略計算需要耗電240千瓦時。而如果這座主機廠的周產能為5000台,例如上面提到的特斯拉德州超級工廠,壓鑄車間合格率為天頂星級別的95%,則光底盤毛坯壓鑄一項的周耗電就可需要120萬千瓦時,日均超過17萬千瓦時。
圖|賽博卡車是目前壓鑄製程使用比例最高的汽車,車身部分由前中後三個大型壓鑄件焊接而成
現實中當然不存在重達1噸的底盤壓鑄總成件。即使這一方面走得最早的特斯拉,其賽博卡車折騰那麼許多年功夫也只能實現前、中、後三段底盤總成壓鑄件,且任意段的良品率勉強接近90%,所以總體能耗比之上述計算數值只多不少。
又及,完成毛坯後還需切削和精修等進一步加工措施,故實際落實下來同等規模下的生產電耗,比上述計算值翻倍都是有可能的。所以我們上面將特斯拉德州超級工廠的屋頂光電站稱之為「杯水車薪」實際上是恰如其分的。
僅從提高主機廠產能、節省汽車車身零件生產工時角度,壓鑄確實是具有革新意義的新製程。但正如古往今來的各種變革,絕不可能只有好處沒有缺點,在已知的那些已經引發爭議的問題之外,極高的能耗需求則是其一項重要的隱性制約。
聊到這裡一定有熟悉狀況的朋友會想說:美國的電價比中國國內低啊,特別是工業用電要明顯偏低!這項質疑可以說非常好,可以說是命中了其中的關鍵。
圖|美國相對較低的工業用電費用,是先前吸引少數中國企業逆向跑去美國投資的關鍵誘因
美國電價一直維持低位狀態,雖然工業用電計算方式複雜,但以今年1~5月平均值來換算,在美工業部門平均電價為7.88美分/千瓦時,按照目前匯率僅0.56元人民幣不到。
美國相對較低的工業用電價格,也是福耀玻璃等能耗大戶企業,除了距離終端市場近這個理由之外,另一個推動其赴美建廠的主要動機。但正如前文所說的那樣,在全美各大互聯網企業競相飆車AI賽道的今天,以美國去年全年發電量4.4萬億千瓦時,人均月耗電量371千瓦時這個前提,怕是真沒有足夠的發電儲備,能夠被車企拿來搞這種能耗換人工/效率的重大變革了。
不要根據中國較低的人均居民電耗(月消耗69千瓦時),就可以想當然地認為美國企業可以從民用能源中擠出大量被浪費掉的部分。在全美剛剛經歷了為期兩年的新一輪通膨,底層群體生活壓力倍增的今天,你去搞這種節能計劃,對於任何美國體制下的政黨而言,都是一種政治上的自殺行為。
而美國的體制,導致其能源供應體系完全市場化運作。電力供應商在確定有足夠需求前,是不會根據製造業企業的發展預期,去任意擴大自身發電能力的,除非其對企業的財報能顯現出實際意義。
圖|美國加州莫哈維沙漠的伊凡帕太陽能發電站不採用光伏模式,而是使用反射鏡聚焦陽光加熱鍋爐的方式。該電站裝置容量392兆瓦,但造價為22億美元
更何況,以目前美國的各項法規,除了各種分散式綠電能源節點外,立項建設新的發電設施,無論火力發電或核能等,都是有相當難度的。
當然快速的辦法也不是沒有,可以重啟舊的設施…
當地時間9月20日早上,美國最大的核反應器營運商聯合能源公司(Constellation Energy)宣布,其已經與微軟簽訂了一份「史無前例」的長期電力購買協議——在未來二十年內,聯合能源將負責為微軟負責營運的賓州-新澤西-馬裡蘭互通互聯平台(縮寫PJM,大致上就是美國區域性電力販賣服務阿里巴巴平台)伺服器,提供長期的零碳排放綠電。
圖|PJM平台的主控大廳,該平台現在負責美國13個州以及華盛頓哥倫比亞特區電力系統的運行與管理,其本身需要強大的伺服器與相當巨大的電力支持,所以負責運維的微軟一直想將其能源供應去炭化
受到該利好消息的刺激,聯合能源的股票在當天以235.16美元高開(19日收盤僅205.11美元)之後,又一路上拉至254.98美元收盤。不但在9月20日當天躥出了個漲幅達22.29%的火箭式K線,個股的這一高走行情還一直延續到了本文寫作的10月9日。
其實吧,在歷經這些年屢見不鮮的美國跨州大停電的新聞洗禮之後,相信這種新聞對大家來說已經是純「狗咬人」性質了,幾乎毫無看點。加之眾所皆知的,現階段全美科技公司正競相湧入人工智慧賽道,熱衷於搭建各自的AI算力平台搞大模型訓練,電力消耗日趨旺盛,那麼聯合能源的股價一飛沖天也就更沒啥可以奇怪的了。
但這則新聞真正的重點並不在上面這些利好、前景展望之類的方面,而是在於聯合能源公司完成合約向PJM提供「零排放綠電」的方式——根據目前的方案,聯合能源打算於2028年以前重啟三英里島核電廠TMI-1機組。
圖|三哩島核電廠核心區全貌,圖中左側混凝土穹頂及冷凝塔為1979年事故後關閉的TMI-2機組
對於中國人而言,除非你熱衷於漫威系列漫畫影視作品,並且看過《金剛狼》,否則“三英里島”相比於福島甚至切爾諾貝利,大概率會是一個非常陌生的名字。然而就全球原子能歷史而言,這裡卻是個任何相關教材以及產業安全課上,不可能漏過的名字。
迄今為止人類原子能發電歷史上,總計發生了三起達到核心熔毀這一等級的事故。依時間順序由近到遠分別為2011年3月11日爆發的福島核漏事故,1986年4月26日發生的切爾諾貝爾事件。以及1979年3月28日發生的三哩島事件。
與達到核事故等級最高段位7級的兩位“後輩”,三英里島事件由於沒有發生導致大量核物質四處迸射的氫氣爆炸,事故定性只到5級。但不擴散不等於不洩漏,電站的TMI-2反應器的堆芯發生了熔毀,並一度裸露在外。
以該事故分界線,一度蓬勃發展的美國核電事業遭到了滅頂之災,所有計畫項目全數廢棄。直至33年後的2012年,美國核管局才重新批准了新的核電廠計畫。
聯合能源公司之所以會選擇三哩島核電廠進行重啟,最直接的理由是當地擁有現成的冷卻塔,且2019年以前TMI-1機組仍處於運轉狀態。即使如同近年來新建的核電廠那樣,投資購買西屋公司最新的AP1000型反應堆,起碼還有廠房設施可以利用。
圖|TMI-1堆原本的混凝土殼體內,可能會安裝新的西屋公司AP1000型反應器。但如果只有一台的話,那麼最多也不過1250兆瓦的最大裝置容量
然而這座啟用於1974年的核電廠,畢竟是建在河中間一座面積有限的小島上。即使事故發生距今已經45年之久,即使已經徹底清理了事故區,但放射沾染的廢棄車間,在未來的許多年裡依舊是無法使用的放射性沾染廢土。這使得所謂重啟三英里島的操作,成為了一個反應爐一套機組的一錘子買賣。
然而這卻是現行體制內僅有的少數選項之一。畢竟,各種再生能源設備的全球最優供應商,正是美國現在的治國菁英們,正迫切希望遏制與壓制的中國。
而就在一個月前,9月13日,美國貿易代表辦公室就對華301關稅最終措施發佈公告,宣布將從當月27日起對產地的光伏電池和組件加徵50%的301關稅。
對於所有製造業企業而言,使用新製程與新技術,以更低的成本生產品質較佳的產品以尋求市場競爭力最大化,而這本來就是其最基本的一條路徑。但現在,儘管新的工藝路徑已被業界先驅率先走通,但大規模上馬的能源條件卻已經不具備……這實在是一件值得諷刺與玩味的事情。
圖|“Make American Great Again!”
儘管傳說中的特斯拉低端普及車型,並沒有能夠在前天的發布會上問世,但號稱成本低於3萬美元的特斯拉Robotaxi,又未嘗沒有傳說中Model 2/Q的影子呢?但即使撇開那個還在天上飛的比F-SD還要高段位的L5級智駕系統,特斯拉在美國的工廠無論現在還是將來,對保障其量產可還有信心?
好在,這不是我們需要操心的事。
作者:林登萬