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(資料圖片僅供參考)

4月２０日，馬斯克造的史上最大運(yùn)載火箭Space X“星艦”將再次發(fā)射。這是人類有史以來(lái)建造的最強(qiáng)大火箭，超級(jí)重型助推器和頂部的星際飛船堆疊在一起約120米，僅僅是助推器就搭載33臺(tái)“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)。

３０億美元的發(fā)射成本，也是人類距離“前往火星、實(shí)現(xiàn)載人登月”夢(mèng)想最近的一次，引發(fā)全球圍觀并不意外。

馬斯克除對(duì)火星殖民、多行星物種有瘋狂想法外，圍繞著地球上能源經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，也是操碎了心。前段時(shí)間發(fā)布的宏圖計(jì)劃第三篇章里，就展示了抹除化石能源后的全球可持續(xù)能源發(fā)展的縝密構(gòu)想。

儲(chǔ)能 240TWH，可再生電力 30 TWH，制造投資 10 萬(wàn)億美元，能源需求不到化石能源的一半，可再生能源設(shè)施占全球 0.2% 土地，世界 GDP的10%......很多人以為，這只是馬斯卡為自己的商業(yè)帝國(guó)畫出的又一張大餅，但其實(shí)仔細(xì)對(duì)照研究宏圖計(jì)劃part 3的完整全文后會(huì)發(fā)現(xiàn)，其中藏著不少真實(shí)的“觸目驚心”的數(shù)字，推導(dǎo)過(guò)程算得上嚴(yán)謹(jǐn)。

看完后的結(jié)論是，內(nèi)燃機(jī)、化石能源確實(shí)該說(shuō)再見(jiàn)了。

01

當(dāng)前的能源經(jīng)濟(jì)是浪費(fèi)的，只有36%發(fā)揮作用

開門見(jiàn)山，宏圖計(jì)劃part 3批評(píng)了傳統(tǒng)化石能源經(jīng)濟(jì)的低效。

根據(jù)國(guó)際能源署2019年報(bào)告，全球一次能源供應(yīng)量為165PWh/年，化石燃料供應(yīng)總量為134PWh/年，37%（61PWh）在進(jìn)入終端消費(fèi)前就被消耗掉了。這包括化石燃料在開采/提煉過(guò)程中的自我消耗，以及發(fā)電過(guò)程中的轉(zhuǎn)化損失。另有27%（44PWh）被低效的終端適用所損失，如內(nèi)燃機(jī)汽車、天然氣爐。

總體來(lái)說(shuō)，只有59PWh的一次能源供應(yīng)產(chǎn)生了工作或熱量，這部分只占36%，被用在經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)中。其余都被浪費(fèi)掉了。

在全球范圍內(nèi)，65PWh/年的一次能源被供應(yīng)給電力部門，包括46PWh/年的化石燃料。然而，由于將化石燃料轉(zhuǎn)化為電能的效率極低，每年只生產(chǎn)了26PWh/年的電力。如果電網(wǎng)改用可再生能源，每年只需要26PWh/年的可持續(xù)發(fā)電。

按照馬斯克宏圖計(jì)劃３，通過(guò)鋪設(shè)大量太陽(yáng)能電池，每年可從太陽(yáng)獲取電量超過(guò)46PWh，以替換發(fā)電側(cè)產(chǎn)生的35%的化石能源消耗。

02

電動(dòng)車的效率是內(nèi)燃機(jī)汽車的4倍

電能、氫能是能源可持續(xù)發(fā)展的兩大依仗，電氣化在交通能源領(lǐng)域的推進(jìn)，對(duì)能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

按照宏圖計(jì)劃3中的構(gòu)想，用純電動(dòng)汽車替換燃油汽車，將替代交通能耗21%的化石能源。馬斯克預(yù)計(jì)，完成這一計(jì)劃，一年需要生產(chǎn)2000萬(wàn)輛電動(dòng)汽車，將耗資7萬(wàn)億美元。這些車輛的電池也將組成總量達(dá)115TWh的移動(dòng)儲(chǔ)能，成為電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)的重要組成部分。

交通工具的電氣化大勢(shì)所趨，包括未來(lái)的輪船、火箭等都可使用電能。但放棄化石能源還不僅僅是因?yàn)樘寂欧?，給地球“降溫”。燃油車效率低這一點(diǎn)，往往容易被忽視。

電車動(dòng)力系統(tǒng)效率比燃油車高多少呢？馬斯克算了一筆帳，聽起來(lái)有點(diǎn)兒“觸目驚心”。

這種變化是結(jié)構(gòu)性的，是真正的降維打擊。由于更高的動(dòng)力效率、再生制動(dòng)能力和優(yōu)化的平臺(tái)設(shè)計(jì)，電動(dòng)汽車的效率比內(nèi)燃機(jī)汽車高了整整4倍多。乘用車的效率比是4.8倍，輕卡/貨車為4.3倍，重卡約為4.2倍。

特斯拉還直接拿Model 3與豐田卡羅拉燃油車進(jìn)行了對(duì)比，前者的能耗為131MPGe（33.7 千瓦時(shí)的電力 = 1加侖的天然氣），而豐田卡羅拉則為34MPG（1加侖油所行駛的英里數(shù)），Model 3的效率比豐田卡羅拉低3.9倍。

這個(gè)數(shù)字確實(shí)讓人有點(diǎn)兒“震驚”。

以電動(dòng)汽車4倍效率計(jì)算，全球交通部門電氣化，如果消除28PWh/年的化石燃料，換算到電動(dòng)車上，只需要7PWh/年的額外電力，就能滿足市場(chǎng)的需求。

03

熱泵，又是一個(gè)大殺器

除了光伏、電動(dòng)汽車儲(chǔ)能外，馬斯克熱捧的還有一項(xiàng)可能大眾不太熟知的熱泵技術(shù)。

馬斯克提出，熱泵并不產(chǎn)生熱量，而是將外部熱量轉(zhuǎn)移到房屋或汽車內(nèi)部，這將為建筑物供暖減少3倍以上的能耗，且可以減少22%的化石燃料消耗。在減碳潛力方面，熱泵的地位甚至還高于電動(dòng)汽車。

熱泵工作原理

不僅是馬斯克，歐盟也在去年5月公布了“RepowerEU” 能源轉(zhuǎn)型行動(dòng)方案，其中明確要求將熱泵部署速度提升一倍，未來(lái)五年將累計(jì)安裝超過(guò)1000萬(wàn)臺(tái)熱泵。

國(guó)際能源署（IEA）同樣給出了肯定的答案。在去年12月發(fā)布的《熱泵的未來(lái)》特別報(bào)告中提及，未來(lái)數(shù)年，熱泵銷量有望呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，到2050年，熱泵將占輕工業(yè)熱需求的30%，等于30年內(nèi)每月都可以上馬500Mw。

熱泵相較于燃?xì)庠钸M(jìn)行空間加熱的效率提升

何為熱泵？本質(zhì)上是熱量的“搬運(yùn)工”，熱效率通常可達(dá)到300%-400%，比如一度電就可以搬運(yùn)3-4度電，熱泵要比直接制熱的電熱水器、采暖的燃油鍋爐等高出數(shù)倍。最關(guān)鍵的是，熱泵幾乎沒(méi)有污染。

熱泵不僅適用于住宅、商業(yè)建筑的空間加熱、水加熱和烘干，還能替代電動(dòng)汽車?yán)飩鹘y(tǒng)的熱管理系統(tǒng)。

相比傳統(tǒng)的PTC空調(diào)，熱泵的制熱效率更高，更省電，尤其是電動(dòng)汽車還存在嚴(yán)重的里程續(xù)航和充電焦慮。如果將車內(nèi)空調(diào)替換成熱泵，就不用“爭(zhēng)奪”電池電能，續(xù)航能力也延長(zhǎng)了。不僅是特斯拉，國(guó)內(nèi)的比亞迪、蔚來(lái)等主機(jī)廠均在布局熱泵技術(shù)，未來(lái)有望成為標(biāo)配。

而且，在提供等量熱能的前提下，熱泵能耗成本約為燃煤的15%-20%，燃油燃?xì)獾?0%-50%，太陽(yáng)能的60%-70%。

在馬斯克的宏圖計(jì)劃3中，如果全球都使用熱泵來(lái)取暖和加熱、烘干，住宅和商業(yè)設(shè)備電氣化可以消除18PWh/年的化石燃料，同時(shí)只需要額外6PWh/年的電力需求。

食品、造紙、紡織、木材等行業(yè)，以及鋼鐵、化工、化肥和水泥生產(chǎn)領(lǐng)域，都需要高溫輸熱、加工熱。用熱泵替代的話，這兩項(xiàng)加和到一起，可以消除21PWh/年的化石能源，14PWh/年的電力就搞定了。

04

１０萬(wàn)億美元造出的新文明

按馬斯克的構(gòu)想，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)速度和航線，使較小的電池在長(zhǎng)航線上更頻繁地充電，船只、飛機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)電氣化。

根據(jù)國(guó)際能源署的數(shù)據(jù)，目前全球遠(yuǎn)洋運(yùn)輸每年消耗3.2PWh/年，如果完全采取電氣化，只需要消耗2.1PWh/年的電力。短途飛行也可以通過(guò)優(yōu)化飛機(jī)設(shè)計(jì)和飛行軌跡，在當(dāng)下的電池能量密度下實(shí)現(xiàn)電氣化。占航空旅行80%能源消耗的長(zhǎng)距離飛行，可用一氧化碳、氫氣的混合物合成液體碳?xì)浠衔锶剂希@些需要5PWh/年的電力。

如果要滿足以上所需的電力需求，用太陽(yáng)能電池板、風(fēng)力渦輪機(jī)和電池儲(chǔ)能的組合出力，就能達(dá)到可持續(xù)能源經(jīng)濟(jì)所需的能量規(guī)模。

美國(guó)的模型結(jié)果

特斯拉目標(biāo)汽車銷量（含A、B級(jí)、客車、重卡、皮卡等）

在這一可持續(xù)能源體系中，全球１４億輛汽車、船只和飛機(jī)組合在一起，將形成超大容量的“電池組”。根據(jù)特斯拉宏圖計(jì)劃３披露，全球車隊(duì)將需要１１２TWh的電池，４０TWh的電池來(lái)實(shí)現(xiàn)海洋艦隊(duì)的電氣化，其中３３％的船只用高鎳電池，６７％使用低能量密度的磷酸鐵鋰LFP電池；１５０００架飛機(jī)中的２０％使用７MWｈ的電池組進(jìn)行電氣化，則需要０.０２TWh的電池。

全球汽車目標(biāo)銷量

船只、飛機(jī)電池組容量

滿足全球電力需求的發(fā)電和存儲(chǔ)組合及交通電池

可持續(xù)能源經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能及可再生能源發(fā)電容量

這是滿足全球電力需求的發(fā)電和儲(chǔ)能的組合，以及基于車輛、船只和飛機(jī)假設(shè)的電池組的需求。

可持續(xù)能源經(jīng)濟(jì)與化石能源投資對(duì)比

可持續(xù)能源經(jīng)濟(jì)的投資匯總

那么，完成這一宏圖計(jì)劃需要在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上耗費(fèi)多少資金？答案是１０萬(wàn)億美元，相當(dāng)于繼續(xù)投資化石能源６０％的成本。而且太陽(yáng)能、風(fēng)能所需的土地面積只需拿出全球０.２％的比例就夠了。

只能說(shuō)，馬斯克不僅敢想，還有周密的計(jì)劃，而且已經(jīng)開始這么做了。

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