Часть первая. История энергии

Энергия — это важно. Без Энергии мы были бы вот такими:



Но что такое Энергия? Словарь сообщает: «свойство материи и излучения, проявляющееся в виде способности осуществлять работу». Упомянутая «работа» представляет собой «преодоление силы сопротивления» или реализации «молекулярных изменений». Собирая все вместе, мы получаем «энергия — свойство материи или поля, которое проявляется, как возможность преодоления силы сопротивления или произведения молекулярных изменений».

Все это достаточно мутно, поэтому для наших целей назовем энергию «штуку, которая позволяет чему-либо делать что-то». Однако, хочу обратить ваше внимание: есть важный момент — закон сохранения энергии, согласно которому, энергия не может быть создана или уничтожена, она лишь переходит из одной формы в другую. И, поскольку все живое нуждается в энергии, чтобы жить, а у нас нет способа произвести свою собственную энергию — у нас не остается выбора, кроме как воровать у других энергию, которая нам нужна.

Практически вся энергия, которая запасена и используется на Земле, поступила к нам от Солнца. Солнечная энергия заставляет ветер дуть, а дождь — падать, и питает энергией все, что нуждается в энергии — биосферу.

Джоуль — наиболее используемая единица энергии — определен, как количество энергии, которую необходимо применить, чтобы приложить силу в один Ньютон на протяжении дистанции в 1 метр. Джоули, получаемые от солнца, обеспечивают нас теплом и светом, а те джоули, которые насыщают нас самих энергией, мы получаем, употребляя в пищу растения, «питающихся» солнечным светом.



Оттуда же происходит и вся пища на свете: растения знают, как принять джоули от солнца и обратить их в еду. Вот такая чертовщина: все вокруг стараются убить всех остальных, чтобы украсть их джоули.

Мы используем термин «пищевая цепочка» для описания этого убийственно/воровского цикла, и называем убийство и воровство «питанием». «Хищник» — это просто грабитель, которому нужны чужие джоули, а «Добыча» — сопливый ботаник, которого можно безнаказанно задирать и забирать его деньги на обед. Растения — единственные невинные создания здесь, которые фактически следуют золотому правилу (заключающееся в том, что с другими надо поступать так, как ты хочешь, чтобы поступали с тобой), но только потому, что у них привилегия — использовать солнце в качестве своего прямого кормильца. А люди в этой истории выполняют роль мафиозных боссов, которые просто берут, что хотят, у любого, кого захотят, как только они этого захотят. Это не идеальная система, но так уж она работает.

Все это работало некоторое время до тех пор, пока в последние несколько сотен тысяч лет, люди не начали кое-что понимать: хоть это было и прикольно — добывать чужие джоули, но тратить их на что-то совсем не хотелось. Использовать большое количество джоулей для быстрого бега или поднятия тяжестей оказалось не так круто, как сидеть, развалившись, на бревнышке и сохранять эти джоуля себе. В общем, как только люди начали умнеть, они стали придумывать способы сохранения джоуля вне своих тел, добиваясь таким образом того, чтобы по возможности сохранить свои собственные джоули, а потом еще и съесть свеженькие. Другие не всегда были согласны:



Однако, джоули существуют не только в рамках животного и растительного мира. Есть и такие, которые летают, клубятся и вьются вокруг нас, и с изобретением технологий люди научились их тоже использовать. Люди построили ветряные мельницы, чтобы использовать немного джоулей ветра, конвертируя их в механическую энергию, которая размалывает пищу. Они построили корабли, которые используют джоули ветра в кинетическую энергию, которая приводит в движение корабль. Вода поглощает джоули солнечной энергии и обращает их в джоули гравитационной потенциальной энергии, когда вода испаряется, а потом — в кинетическую энергию, когда она проливается дождем, а люди увидели возможность забрать немного энергии себе, построив дамбы и водяные колеса.

Но самая выдающаяся технология получения энергии стала доступной людям с использованием огня. С ветром или водой вы можете только захватить часть джоулей, которые проходят мимо, но когда вы сжигаете что-нибудь — вы можете взять объект, который запасал свою энергию годами, и использовать всю эту энергию одномоментно. Просто взрыв джоулей!

Этот «взрыв» люди стали называть огнем, а поскольку появившиеся джоули имели очень удобный формат в виде тепла и света, использование огня стало широко использоваться.

Укрощение дракона

Мы разобрались, как укротить джоули ветра и воды — как забрать их силой и заставить служить нам, но когда дело коснулось силы, наиболее богатой джоулями, — огня — мы долго не могли придумать, что делать с ним, кроме как греться у него, готовить пищу ну и получать какие-то другие общие блага. Огонь был словно буйный дракон, с которым было очень непросто совладать.

А потом произошел прорыв. Пар.

С джоулями огня было непросто управляться, но если вы направите их на воду, они заставят молекулы воды беспорядочно двигаться, все ускоряясь и ускоряясь до тех пор, пока не начинают выпрыгивать с поверхности, испаряясь, подгоняемые горячей мощью огня снизу. Люди преуспели с овладением энергией огня, обратив ее в мощный поток пара, с которым они умели уже управляться.

Имея мощь пара в своем ассортименте, изобретатели 18 века начали фонтанировать изобретениями. Теперь на них работали очень серьезные джоули, а это открывало прежде немыслимые перспективы. Одни прорывные технологии приводили к появлению еще более прорывных технологий, и к 19 веку прогресс достиг своей кульминации в виде изобретения, которое часто называют наиболее значимой поворотной точкой развития человечества — парового двигателя.

Представьте себе ваш чайник, когда он, набравшись сил, начинает свистеть, закипая. А теперь представьте, что вместо того, чтобы просто выходить из носика, пар направляется по трубке в полый цилиндр. Когда пар заходит в цилиндр, а потом выходит из него, он двигает поршень внутри цилиндра вперед-назад. В этом (с некоторым преувеличением) и состоит принцип работы парового двигателя. В зависимости от назначения, движения «вперед-назад» и используются для разных целей. В двигателе паровоза, поршень присоединен к шатуну, который крутит колесо:



С помощью парового двигателя человечество продвинулось от парусников к пароходам и от гужевых повозок к локомотивам. На заводах люди тоже заставили пар работать, заменив колеса водяных мельниц на гораздо более эффективные паровые машины.

С возросшей способностью перевозить большое количество материалов на гораздо более далекие расстояния с гораздо более высокой скоростью к гораздо более эффективным фабрикам Индустриальная Революция зашагала по миру полным шагом. Говорят, Индустриальная Революция была осуществлена с помощью пара, но пар был всего лишь посредником. После сотен и тысяч лет пассивного потребления огня мы укротили дракона, и на самом деле — Индустриальная Революция была осуществлена с помощью ОГНЯ.

Сверкающее золото

Одним из следствием укрощением огня стало наше желание сжечь гораздо больше, чем мы делали до этого. На протяжении всей истории человечества когда люди хотели сжечь что-то, они просто шли и находили немного дерева. Но на дворе стоял 19 век, и новые аппетиты более не могли быть удовлетворены деревом.

Мы разобрались, что можно сжечь и кое-что еще. В Британии, например, научились заменять дерево черным камнем, которые находили на побережье. Они назвали его углем.

Проблема была в том, что в отличие от дерева, большая часть угля в Британии не была удобно рассыпана по земле — она была под землей. С началом Индустриальной Революции Британцы научились извлекать уголь из-под земли. По мере распространения Индустриальной Революции по Европе и Америке, Европейцы и Американца стали копать тоже — им тоже надо было все больше и больше угля.

Ну а как все начали копать, они начали находить и другие интересные штуки. Они находили резервуары горючего воздуха, который мы зовем газом, и подземные озера жирной черной жидкости, которую мы называем нефтью. Оказалось, что все это время, люди ходили вокруг сокровища — плотно упакованных джоулей, которые были прямо под ногами. Как-будто собака бегала по лесу, чтобы спрятать косточку, и неожиданно нашла подземную пещеру, полную парной свинины.

А что делает собака, которая нашла парную свинину? Останавливается ли она, чтобы подумать, о том, как это получше съесть, или взвесить возможные последствия переедания. Конечно, нет — она просто нажирается до отвала. Бессмысленно и беспощадно. С максимальной возможной скоростью.

На протяжении 19 века угольные шахты и нефтяные вышки стали появляться повсюду. Сжигание этого сокровища джоулей привело к взлету экономики, а вслед за этим взлетела и страсть к изобретательству. В результате были рождены новые фантастические технологии.

Как и в случае с паровым двигателем, электрическая революция обязана в своей реализации деятельности десятков инноваторов из разных стран, которые смогли объединить свои усилия в 1880-ых для реализации того, что по-прежнему считается наиболее значительным технологическим прорывом за все времена — начало использования электрической энергии. Электричество позволило сконвертировать необузданную мощь огня в чрезвычайно удобную и универсальную форму. С использованием пара в качестве ключевого посредника все эти безумные джоули огня теперь стало возможным отправить организованным строем по сети проводов, передавать на большие расстояния, доставлять к жилым и коммерческим зданиям, где они молчаливо и послушно ждали, когда пользователь найдет им применение. Теперь электрические джоули могли быть преобразованы в практически любой вид энергии — они могли вскипятить воду, заморозить лед, осветить комнату или сделать телефонный звонок. Если пар укротил дракона, электричество превратило дракона в джина из бутылки, всегда готового к повиновению. Так в первый раз в истории человечества была нажата кнопка «Пуск».

Как раз в то же самое время другая революция была на подходе. Огонь теперь приводил в действие наши корабли, поезда, фабрики и служил источником нового чуда — электричества, но индивидуальные средства транспорта по-прежнему работали на сене, как в 1775, хотя человечество 19-го века понимало, что могло быть и лучше. Лошади очень расстраивались, когда их пытались кормить огнем, поэтому в очередной раз человечество ударилось в изобретательство и через пару десятилетий большие металлические лошади уже были повсюду со своими огнедышащими двигателями.

В то время как уголь, нефть и газ запустили небывалый всплеск инноваций, появление новых технологий привело к беспрецедентно высокому спросу на топливо, что в свою очередь мотивировало тех, кто занимался его поиском и добычей. Компании, которые сконцентрировались на добыче новых сжигаемых джоулей, вроде Стандарт Ойл Джона Рокфеллера, стали крупнейшими корпорациями в мире. Это был новый мир, который расцвел на нескончаемых запасах парной свинины из подземной пещеры, найденных самой счастливой на свете собакой…

Перенесемся в наши дни.

Сжигание подземных сокровищ плотно упакованных джоулей для снабжение энергией мирового хозяйства — инновация двухсотлетней давности. Но в 2015 оно остается основным источником энергии человечества:



Такая уж собачья натура — если добудет какую-нибудь вкуснятку, будет жрать, пока не закончится или пока ей не поплохеет от переедания — тут уж что придет быстрее, вариантов немного. Современные споры об энергетике сводятся по сути к дилемме: стоит ли голодной собаке продолжать наслаждаться пиром в подземной пещере или нет, поскольку она уже близка к перееданию или свинина угрожающе быстро заканчивается, что тревожно, поскольку собака уже сильно разъела живот на халявной жрачке, и теперь вне пещеры не сможет удовлетворить свой неуемный аппетит.

Как вы могли заметить, вокруг много людей с большим количеством мнений по большому количеству причин, много говорящих на эту тему. Многие из них говорят объективные вещи, но бОльшая часть либо вообще не понимают о чем говорят, либо имеют скрытые мотивы поддерживать определенную точку зрения. Все это делает и без того сложную тему еще более запутанной.

Ну так давайте разберемся, что нам действительно известно. И что тут вообще такое происходит.

Для начала — что такое ископаемое топливо и откуда оно появилось?

Ископаемое топливо потому называется ископаемым, что оно представляет собой остатки древних живых существ. Понятие «древних» тут имеет достаточно широкий разбег. Самые ранние организмы, внесшие свой вклад в формирование ископаемого топлива жили в Докембрийский Период, до того, как на Земле появились растения и животные — это были разные виды морских водорослей. Люди часто думают, что ископаемое топливо появилось из динозавров, но все динозавры в нашем топливе — только из последних пар сотен миллионов лет — последний отрезок временного промежутка накопления, который внес лишь малую часть в общее дело. Самая большая часть нашего ископаемого топлива — от растений, животных и водорослей, которые существовали в Каменно-Угольный период — промежуток в 50 миллионов лет, который закончился 300 миллионов лет назад и во время которого на Земле были огромные мелководные болота. Болота имели особое значение, поскольку делали более вероятным сохранение мертвых организмов. Вы не станете ископаемым топливом, если умрете в обычном месте и в итоге разложитесь. Но умирая в болоте и погружаясь на дно, организмы Каменно-Угольного Периода быстро оказывались закрытыми песком и глиной, которые позволяли сохранить их накопленные джоули в неприкосновенности.

После сотен миллионов лет все эти организмы были сдавленны под большим давлением при высокой температуре, так что их джоули были конвертированы в концентрированную твердую (уголь), жидкую (нефть) или газообразную форму. Вот кратенькая схема:

Краткая справка по ископаемому топливу:

Уголь — черная осадочная каменистая порода, которая обычно располагается под землей пластами — наиболее дешевый и самый распространенный из трех видов ископаемого топлива, используется практически полностью для производства электричества. Он также является главный источником выбросов СО2, на 30% превышая выбросы от нефти и в 2 раза — от газа при выработке такого же количества тепла. По запасам угля (22% мировых) США — примерно то же самое, что Саудовская Аравия по запасам нефти. При этом Китай с большим отрывом — крупнейший потребитель угля в мире — более половины угля, сожженного в мире за последние годы, было сожжено в Китае.

Нефть — клейкая черная жидкость обычно находящаяся в глубоких подземных резервуарах. Когда нефть поднимают на поверхность, ее отправляют на переработку, где производится ее сепарация на составляющие по разным точкам кипения. Вот как в 2014 выглядел результат сепарации нефти в США:

• 44.9% — автомобильное топливо
• 29.8% — мазут и дизельное топливо
• 13.8% — другие продукты (парафин, искусственная резина и пластики)
• 9.5% — авиационное топливо (керосин)
• 2.0% — асфальт

Соединенные штаты — крупнейший потребитель нефти в мире с долей более 20% от мирового потребления в два раза превышая потребление ближайшего конкурента. Соединенные штаты также входит в тройку крупнейших производителей нефти (вместе с Саудовской Аравией и Россией), производящих примерно равное ее количество.

Газ, сформированный в следствие испарения под воздействием высокой температуры из нефти, обычно находят по соседству с нефтяными месторождениями в естественных подземных полостях. Наиболее «чистый» из трех, газ обычно используется для приготовления пищи и отопления (если помещения не отапливаются электричеством или нефтью), также являясь одним из основных источников электричества (около 20% электричества в США). Использование газа сейчас на подъеме, и составляет практически четверть мирового производства энергии. Одной из причин этого подъема является открытие нового способа производства газа: с помощью гидравлического разрыва породы (такой газ у нас называют «сланцевым»). Разрыв породы осуществляется путем закачки под землю смеси воды, песка и химикатов, для разрыва газосодержащей породы (сланцев) и выталкивания газа наружу. Метод доказал свою эффективность, однако имеет серьезные экологические издержки.

Что касается причин, которые используются противниками использования ископаемого топлива, выделим две главные:

1. Изменение климата — серьезная проблема

Давайте проигнорируем всех этих политиков, профессоров, генеральных директоров и кинорежиссеров, и рассмотрим 3 факта:

Факт 1: сжигание ископаемого топлива повышает уровень углекислого газа в атмосфере
Мы углубимся в цифры чуть позже, а пока давайте разберемся: почему при сжигании ископаемого топлива выделяется углекислый газ?

Ответ прост: горение — процесс, обратный фотосинтезу.

Когда растение растет, оно добывает себе пищу с помощью фотосинтеза. Растение потребляет углекислый газ из воздуха и использует солнечную энергию, чтобы разделить СО2 на углерод (С) и кислород (О2). Растение сохраняет углерод в выделяет кислород, как побочный продукт. Фактически расстение запасает энергию солнца в виде химического соединения.
Таким образом, полено — это кусок углерода и запасенная химическая энергия.

Когда вы жжете костер, все что вы делаете — запускаете процесс, обратный фотосинтезу. В нормальном состоянии, кислород воздуха просто отскакивает от молекул углерода в дереве, поэтому деревья сами не горят. Но когда молекула кислорода двигается с достаточной скоростью и сталкивается с молекулой углерода в дереве, они соединяются и образуют СО2. Эти столкновения высвобождают химическую энергию, которая выводит из равновесия соседние молекулы кислорода, которые высвобождают еще больше химической энергии. Это вызывает цепную реакцию, которая заставляет дерево гореть. Итак: горение — это процесс соединения углерода из дерева и кислорода из воздуха с образованием СО2.

Конечно, человеку, разжигающему костер, это безразлично. Единственное, что имеет для него значение — энергия, которая высвобождается в ходе этой реакции. Высвобождение всей запасенной в дереве энергии сопровождается ярким пламенем тепла и света. Дерево молчаливо и медленно набирало в себя углерод и солнечные джоули, но в результате горения весь запасенный углерод и солнечная энергия очень быстро выделяется в окружающее пространство.

Другими словами, фотосинтез крадет углерод и солнечный свет из атмосферы, а после долгих лет заточения выделяет их в процессе горения: углерод — в виде дымящегося извержения вновь созданного СО2, и солнечной энергии — в виде огня, фактически означая, что огонь есть ни что иное, как плотно упакованный солнечный свет.

Но сжигание дерева, сопровождающееся высвобождением углерода, не меняет глобальный уровень углерода в атмосфере. Почему?
Потому что высвобождающийся углерод был фактически только что был в атмосфере! И если бы это дерево не было сожжено, оно бы сгнило и разложилось, в результате чего углерод все равно вышел бы в атмосферу. Дерево — всего лишь временное пристанище углерода, поэтому его высвобождение в результате горения имеет незначительный эффект на атмосферу.

Углерод переходит из атмосферы в растения и животные, в землю и воду, а затем обратно в атмосферу. Это называется круговорот углерода. В любой момент времени этот круговорот содержит постоянное количество углерода, сжигание дерева не меняет это количество, поскольку в этом круговороте не имеет большого значения, в какой именно стадии сейчас находится углерод (воздух — земля — вода).

Но иногда небольшой объем углерода выпадает из круговорота на длительное время: это случается, когда растение или животное погибает, но по каким-то причинам не разлагается. Это возможно, если сразу после гибели, оно оказывается погребено (под землей или водой). Со временем этот «выпавший из оборота» углерод накапливается. И сегодня ископаемое топливо представляет из себя огромный объем «выпавшего» углерода — углерода, который много лет назад был «временно» размещен в виде животных или растений и давно выпал из круговорота.

Когда люди открыли эти залежи «краденого» углерода, их углерод сам по себе не интересовал. Они обалдели от бесконечного количества 300-миллионолетнего плотноупакованного солнечного света — триллионы древних растений со своими тщательно сохраненными джоулями. Ну а поскольку не существовало никаких правил по сохранению и правильному распоряжению этих растений Каменно-Угольного периода, мы решили, что они принадлежат нам по праву. Величайшая кража джоулей в Истории.

А поскольку мы были увлечены собственными потребностями, нас не беспокоил факт, используя эти джоули, мы высвобождали углерод, который вышел из оборота еще в Докембрийский Период — у нас были локомотивы и автомобили, которые необходимо заправлять, и здания, которые нужно обогревать, и джоули эти были так близки…

Надо сказать, те джоули проделали большую работу, обеспечивая комфорт и качество нашей жизни. Однако, высвобожденный углерод тоже делал свою работу…

Начиная с 1958 ученый Чарльз Килинг стал измерять уровень СО2 в атмосфере в обсерватории на Гавайском острове Мауна Лоа. Эти измерения продолжаются по сей день. И вот, что они демонстрируют:



Зигзагообразная траектория линии объясняется тем, что уровень СО2 падает каждое лето, когда растения захватывают СО2 из атмосферы, и поднимается зимой, когда листья деревьев опадают. Но восходящий тренд бесспорен. Кроме того, технология глубокого бурения льда позволяет ученым собирать точные данные об уровне СО2 последние 400.000. Вот их данные:



Видно, что уровень углекислого газа изменялся в пределах 180...300 частей на миллион за последние 400000 лет, никогда не превышая 300, и, вдруг, в ХХ веке уровень выстрелил до 400 (в настоящий момент он находится на уровне 403 ppm).

Таким образом, вместо исторических 0,02% или 0,03% углекислого газа, сейчас уровень составляет 0,04% и судя по всему, движется к 0,05% и выше. Выводы пока делать не будем. Все, что мы знаем, это то, что факт №1, который сообщает, что уровень углекислого газа быстро растет.

Факт 2. Если растет уровень углекислого газа, температура тоже увеличивается.

Ледяные керны не только демонстрируют уровень углекислого газа за прошедшие года, по ним еще и температуру можно отследить:



Корреляцию заметить несложно. Причина проста: СО2 — это парниковый газ. Парниковый газ работает как стекло: пропускает солнечный свет и задерживает большое количество тепла. В атмосфере присутствуют еще несколько элементов, которые делают тоже самое: солнечные лучи приходят, отражаются от Земли и устремляются обратно, однако парниковые газы в атмосфере задерживают часть лучей и распределяют их по Земле, они остаются и нагревают Землю.

Средняя температура на Марсе — -55*С (-67F), это, конечно, не очень комфортно, но в сравнению с ним Венера кажется сущим адом со своими 462?C (864?F). Венера — самая «не комфортная» планета для человека. Почему? У Марса гораздо более тонкая атмосферная оболочка, поэтому энергия бесследно исчезает, в то время, как у Венеры атмосфера содержит в 300 больше чем СО2, чем земная, поэтому она удерживает большое количество тепла. Меркурий находится ближе к Солнцу, чем Венера, но без атмосферы — он холоднее Венеры. Днем Меркурий нагревается почти также сильно, как Венера, но ночью — замерзает. В то время, как температура на Венере одинакова и ночью и днем, потому что атмосфера сохраняет тепло.

Очевиден вывод: с повышением содержания углекислого газа в атмосфере температура на Земле повысится. Но насколько?

По сравнению с средней температурой преиндустриального периода нынешняя температура Земли поднялась меньше, чем на 1 градус. Но, поскольку уровень СО2 растет, в след за ним будет расти и температура. Межправительственная группа экспертов по изменению климата, действующая при поддержке ООН, группа из 1300 независимых экспертов из разных стран, опубликовала отчет с прогнозом температуры от разных лабораторий по всему миру. Вот, что, согласно этим прогнозам, произойдет с температурой, если не будут предприняты действия по снижению выбросов углекислого газа:



Подавляющее меньшинство экспертов считают, что эти данные преувеличены, они аргументируют это тем, что в основе этого прогноза лежит теории, что водяные испарения усиливают эффект углекислого газа, так как незначительное увеличение температуры от СО2 усиливает испарения, а поскольку водяной пар — тоже парниковый газ, это приводит к дополнительному увеличению температуры и так далее. Без учета этого эффекта, прогнозные значения увеличения температуры были бы в 2-3 раза ниже. Но даже самые большие скептики согласны, что выбросы углекислого газа ведут к увеличению температуры.

Межправительственная группа экспертов по изменению климата обращает особое внимание на то, что более 90% в изменении СО2 и температуры связано с деятельностью человека (ну это вроде того, что сказать, что дождь на 90% вызван с движением туч на небе).
Остается вопрос: насколько должна измениться температура, чтобы все стало по-настоящему хреново?

Факт 3. Температура должна измениться совсем немного, чтобы нам стало по-настоящему хреново.

18000 тысяч лет назад средняя температура на Земле была на 5 градусов ниже, чем в 20-ом веке. Этого было достаточно, чтобы закрыть Канаду, Скандинавию, половину Англии и США 800-метровым слоем льда. Вот что могут сделать 5 градусов:



100 миллионов лет назад температура была на 6-10 градусов выше, чем сейчас, и повсюду на Земле были тропики, а уровень океана был на 200 метров выше. Выглядело это как-то так:



Так что мы сейчас находимся в довольно узком промежутке, в котором стоит оставаться подольше:



Синим — Нью-Йорк под 800 метрами льда (-5*С)
Черным — доиндустриальная средняя температура
Зеленым — сегодняшний уровень
Оранжевым — прогноз температуры на 2100 год при условии сохранения темпов выбросов парниковых газов
Красным — Нью-Йорк под 150 метровым слоем воды (+6-10*С)

Это равновесие в реальности еще более неустойчиво, чем кажется. Во-первых, необязательно средней температуре подняться до катастрофических высот, чтобы вызвать катастрофу. Поскольку при росте средней температуры всего на 3*С, максимальная температура вырастет значительно сильнее. Всего один при температуре 58*С сотрет с лица Земли большее количество посевов и животных. Во-вторых, если мы рассмотрим все возможные на Земле температуры, т. е. отодвинем нижнюю границу до уровня абсолютного ноля (-273*С), окажется, что разница в 5*С, достаточная, чтобы сковать северную часть земли во льды, это всего лишь 1,5% колебание температуры. Совсем на что-то вроде 10%, как это может показаться. Глядя в этом разрезе на общей спектр возможной температуры на Земле, легко заметить, что мир такой, каким мы его знаем, возможен только благодаря чрезвычайно тонкому балансу разных факторов.



Синим — Нью-Йорк подо льдом
Красным — Нью-Йорк под водой
Оранжевым — при этой температуре (70*С) океаны полностью испарятся

Как уже было сказано, сегодня средняя температура на 1*С превышает до-индустриальную (ООН сообщает о 0,86*С). Ученые сейчас спорят, насколько должна еще повысится температура, чтобы вызвать по-настоящему драматические изменения. За последние 20 лет более 100 стран согласились приложить усилия чтобы ограничить глобальное потепления двумя градусами Цельсия. Относительно цифры в 2*С есть несколько противоположных мнений: одни очень убедительно доказывают, что 2*С — это слишком низкая планка, и мы относительно безопасно можем подняться и выше, другие — что 2*С — это слишком большое увеличение, и что мы недооцениваем, насколько катастрофичным может быть повышение температуры на 2*С.

Что касается наших возможностей оставаться ниже 2*С, на этот счет тоже существуют разные мнения: одни говорят: возможно, если мы будем придерживаться строгих ограничений; другие считают, что мы уже настолько разогнали этот процесс, что даже прекратив производство СО2 полностью в течении ближайших нескольких лет, Земля все равно продолжит нагреваться, более чем на 2*С.

Ну и что нам с этим делать?

Наша задача сегодня не копаться глубоко, разбираясь, кто прав, а кто — нет, потому что никто не знает наверняка в любом случае. Мы не будем разбирать возможные последствия потепления, вроде уровня моря, штормов, загрязнения среды и белых медведей, которые грустят, потому что их лед тает. Мы просто сейчас соединим наши три факта и посмотрим, что получится:

Сжигание ископаемого топлива приводит к увеличению уровня СО2 в атмосфере.
Если растет уровень СО2, температура тоже увеличивается.
Температура не должна увеличится слишком сильно, чтобы все стало хреново.


Или:

Сжигание ископаемого топлива приводит к тому, чтобы все стало хреново.

Забавно. Но давайте не будем провоцировать скептиков. Мы можем привести это к варианту, который оставляет большое поле для сомнений:

Если мы продолжим сжигать ископаемое топливо в том же количестве, что сейчас, все скоро может стать довольно хреново.

Держа это в голове, давайте разберем еще одну проблему ископаемого топлива:

2. Ископаемое топливо не бесконечно.

До настоящего момента я упоминал ископаемое топливо, как нечто бесконечное: огромное подземное море плотно упакованной энергии, поскольку именно таким оно и выглядело в 19 веке и таким оно может казаться, если разобраться, как много еще осталось его под землей. На самом деле, запасы ископаемого топлива конечны.

Когда все закончится — довольно запутанный и туманный вопрос. Существуют источники, согласно которым мы не так уж и далеко от конца, если продолжим добывать с той же скоростью:

Сколько лет осталось до полного извлечения ископаемого топлива:



Есть и другие источники, ссылающиеся на доклад ЦРУ, который уточняет, что после окончания нефти и газа использование угля значительно возрастет, так что у нас фактически остается даже меньше времени:

Другие ссылаются на то, что в модели заложены только доказанные запасы, а мы с каждым годом обнаруживаем все новые и новые источники, вроде нефтеносных песков, метангидратов под океанским дном и разрабатываем все новые технологии для их добычи такие, как метод гидроразрыва пласта или горизонтальное бурение. Эти источники считают, что мы вряд ли останемся без ископаемого топлива в ближайшие пару сотен лет. Однако, без сомнения остается факт, что даже если топливо не закончится, мы все равно будем испытывать сложности, поскольку столкнемся с серьезной проблемой извлечения этих труднодоступных запасов.

Проблема с окончанием запасов топлива, вне зависимости от того, когда это произойдет, связана с тем, что мир настолько глубоко завязан на ископаемом топливе, что его окончание приведет к настоящему коллапсу нашей цивилизации. С окончанием запасов, топливо станет чрезвычайно дорогим. Это подстегнет гонку по разработке возобновляемых источников энергии, однако может быть уже слишком поздно, чтобы предотвратить мировой экономический крах.

Грубо говоря, мы сейчас получаем пособие из огромного пенсионного фонда, который находится под землей, и нам стоило бы найти себе работу до того, как в фонде закончатся деньги.

Давайте подведем промежуточный итог:

В некотором моменте в будущем (очень скоро или просто «скоро») у нас не будет другого выбора, как отказаться от ископаемого топлива, потому что оно либо исчезнет, либо станет слишком дорогим.

Это утверждение подчеркивает факт, что мы сейчас живем в эру развития цивилизации, которая в будущем будет называться Эрой Ископаемого Топлива.



Зеленым — мы еще пока не в полной мере научились пользоваться энергией, но когда пользуемся — это возобновляемая энергия
Черным — Эра Ископаемого Топлива
Желтым — Эра Устойчивой Энергетики

Возвращаясь к нашему первому утверждению — Сжигание ископаемого топлива приводит к тому, чтобы все стало хреново, можно сделать вывод, что если мы продолжим легкомысленно транжирить дарованное нам ископаемое топливо до тех пор, пока оно не закончится, то желтая зона «устойчивой энергетики» окажется самой неподходящей для жизни.

Именно поэтому Илон Маск любит повторять, что бесконечное продление эры ископаемого топлива — глупейший эксперимент в истории человечества. Он особенно обратил мое внимание на то, что «чем больше изменений в химическом составе океанов и атмосферы (в следствие повышения выбросов углекислого газа), тем дольше будет продолжаться их долговременный эффект. Понимая, что в любом случае топливо все равно когда-нибудь закончится, зачем продолжать этот безумный эксперимент, чтобы увидеть насколько плохо все это закончится? Мы знаем, что это будет не очень хорошо, а преобладающий научный консенсус состоит в том, что это будет ОЧЕНЬ хреново».

Иначе говоря, пользуясь терминологией предыдущей иллюстрации, существуют потенциальные чрезвычайно негативные последствия нахождения в черной зоне слишком долго, так давайте переберемся в желтую зону как можно скорее. Многие скептики, которых я читал, представляли весьма убедительные аргументы против необходимости скорейшего отказа от ископаемого топлива, но даже они в некоторой степени согласны, что сжигание ископаемого топлива способно привести к потеплению и что потепление может привести к негативным последствиям. Но даже если примем как факт, что существуют разногласия по поводу глобального потепления, где одной точкой зрения является «сжигание ископаемого топлива не так уж и опасно», а другой «сжигание ископаемого топлива — катастрофическая ошибка человечества» — разве не разумней было бы сохранять предосторожность?

Итак, как же нам добраться из черной полосы в желтую?

Чтобы разобраться в этом вопросе, давайте обратимся к отчетам Национальной Лаборатории Лоренса Ливермора и ее демонстративным графикам. Они обновляют данные по США каждый год, но прежде чем приступить к текущим данным, я прошу вас взглянуть на информацию от 2011 года, где представлены данные по всем странам и миру в целом по состоянию на 2007 год. Он выглядит несколько запутанным и пугающим, но в действительности очень прост — просто показывает, какое количество каждого топлива используется, и как оно распределяется по секторам.

Вот общие данные по миру за 2007 год:



Единицы измерения в таблице — Петаджоули (квадриллион джоулей).

Некоторые выводы:

— Самый очевидный факт, на который я обратил внимание — насколько широко нефть используется в транспортном секторе. 94% мирового транспорта приводится в движение за счет нефти, а в наиболее развитых странах этот процент даже выше
— Использование биомассы в энергетике — довольно значительно, особенно в развивающихся странах, большинство из которых в Африке. Под биомассой обычно понимается сжигание дерева, растительное масло и навоз
— Большое количество энергии теряется. Обычно она уходит в виде тепла в следствие неэффективности ее использования. Особенно впечатляют потери на транспорте, где двигатели используют в дело около четверти потраченного топлива.

Давайте посмотрим на Францию:



— большое количество атомной энергетики делают Францию относительно небольшим производителем СО2
— их транспортная система, как и везде, работает на нефти

Франция является примером, который я не буду всерьез раскрывать в этой статье, но очень важен: ископаемое топливо в некоторой степени — политический кошмар для многих стран. Национальная взаимозависимость может быть важной и значительной, но нации, полностью полагающиеся на другие нации в вопросе своего выживания — это всегда очень плохо. А необходимость импорта ископаемого топлива — одна из главных причин этой взаимозависимости. Франция полностью зависит от нефти для снабжения своего транспорта и поставляет ее из других стран, а это ставит страну в очень уязвимую позицию.

США не так зависимы. США импортировали около 60% своей нефти всего 10 лет назад, но с тех пор стала одним из трех крупнейших производителей нефти, и прогнозная доля импортированной нефти в 2015 году составляет 21% от общего потребления. Кроме того, я был удивлен, когда узнал что США импортирует с Ближнего Востока лишь небольшую долю своей нефти, из них 12,5% — из Саудовской Аравии, а 20% — со всего Персидского залива. Гораздо больше доля поставщиков с Западного полушария — Канада со своими 37% является крупнейшим поставщиком с большим отрывом, а Мексика и Венесуэла поставляют по 9% каждая.

Вот ситуация в Китае:



Китай — энергетический монстр, прежде всего потому, что кроме того является еще и производственным монстром. Китай также и угле-сжигательное чудовище, сжигающее почти половину мирового потребления угля. Их потребление в 57 квадриллионов джоулей из угля просто безумно — оно превышает общее потребление Франции в 5 раз!

Саудовская Аравия:



Такой вот проигрыватель с одной пластинкой.

График Северной Кореи, что неудивительно, просто странный:



Можете посмотреть полный отчет, чтобы увидеть ситуацию по другим странам.

А теперь давайте перенесемся в 2013 год и посмотрим на данные по США. Здесь применяются другие единицы: QUAD = 103 квадриллионов = 1 квинтиллион.



Два момента обращают на себя внимание:
— США превратились в чудовищного потребителя газа, намного опережающего все остальные страны
— США еще в большей степени чудовищный потребитель нефти, почти вдвое превосходящий следующего крупнейшего потребителя — Китай, и практически в четыре раза превосходящий потребителя №3 — Японию.

Для наглядности я подобрал страну, которая потребляет такое же количество, как каждый отдельный штат США:



Подводя итог, вернемся к причинам, по которым мы начали так подробно рассматривать вопрос энергетики: чтобы понять, какой путь нам придется проделать, чтобы из черной полосы на графике перебраться в желтую и выбраться из Эры Ископаемого Топлива.

Кроме того, у нас есть график производства углекислого газа на территории США, а также его источники. США — на втором месте по выбросам СО2 (Китай — на первом с долей, на 50% превышающую долю США) и мировой лидер по выбросам от транспорта. Так что если мы разобрались, с чего надо начать — это уже неплохой старт.

Перебраться из черного в желтый — значит избавится от выбросов углекислого газа. Глядя на график выбросов СО2, я вижу две выделяющиеся цифры:



1 — уголь для производства электроэнергии
2 — нефть для транспорта

Очень много предстоит сделать, чтобы перебраться в желтую зону, но эти 2 цифры, которые составляют до 72% общих выбросов США выглядят, как наиболее серьезные и очевидные проблемы, требующие решения:

1. Производство электричества на планете забирает на себя около 40% мирового энергопотребления, и около 2/3 производства электричества производится за счет сжигания ископаемого топлива, в основном — угля.
Или упростим: Производство электричество огромно и в основном является грязным.

2. Транспорт является большим потребителем энергии, составляя около 1/3 в наиболее развитых странах. Практически весь транспорт работает на нефти.
Упростим: Транспорт потребляет огромное количество энергии, которая практически полностью — грязная.

В этой статье нам пришлось подойти к вопросу очень издалека. Пришла пора приблизится к сути и мы остановимся на втором по важности вопросе, из тех, что нас интересуют — транспорт, и конкретней — автомобилях. Транспорт включает в себя: самолеты, корабли, поезда, грузовики и автомобили, но автомобили производят больше выбросов, чем все предыдущие вместе взятые. И, если не будут внедрены большие изменения, выбросы от автомобилей, предположительно, вырастут на более, чем 50% к 2030. Разобравшись в том, как это стало проблемой, почему это все еще является проблемой и как мы можем решить эту проблему, мы сможем лучше разобраться, в чем состоит суть это проблемы.

Часть вторая. История автомобилей

Познакомьтесь с первым владельцем автомобиля:



Это — китайский император, Кангси, в своем водительском костюме. Машина появились у него в 1672, когда ему было 18. Она была ему передана первым автопроизводителем:



Это — Фердинанд Вербист, фламандский иезуит-миссионер, который не успел прибрать свои руки до тех пор, пока художник не закончил рисунок. Вербист провел всю жизнь в Китае, где в 1670 году стал главным Китайским математиком и астрономом после победы над соперником в соревновании, где они должны были разработать максимально точный календарь, проигравший должен был быть разрублен на кусочки заживо.

Заслужив титул, он много изобретал, в том числе — первый на свете автомобиль, который был разработан, как игрушка для императора. Она была прикольной:



Автомобиль не был достаточно большим, чтобы разместить водителя, но разобравшись, как производить пар и заставлять его приводить в действие колесо, передающее вращение на колеса, Вербист разработал первый в мире механизм, способный передвигаться самостоятельно.

Повозка Вирбиста оставалась главным продуктом в своем роде, пока в 1769 году французский изобретатель Николас-Джозеф Кагнот наконец не догадался разместить водителя на автомобиле:



Затем пришел черед Франсуа Исаака де Риваса, который в 1807 году изобрел первый двигатель внутреннего сгорания. Теперь автомобиль мог приводится в действие с помощью нового двигателя:



В паровом двигателе огонь горит снаружи, разогревает пар внутри, а тот в свою очередь заставляет двигатель работать. Таким образом, это двигатель внешнего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания обходится без пара, топливо сгорает внутри двигателя, чтобы произвести энергию.

Однако потребовалось время до 1886 года, чтобы появилась первый, в реальности полезный автомобиль, и изобретен он был немецким инженером Карлом Бенцем:



И его симпатичной женой Бертой Бенц:



Их автомобиль считается первым настоящим автомобилем в мире — Бенц Моторваген:



Автомобиль стоил $1000 ($26248 сегодня), имел 3 колеса и приводился в движением примитивной версией современного ДВС.

Через несколько лет на другой стороне света в американском штате Мичиган молодой фермер по имени Генри Форд решил, что не будет продолжать заниматься фермой, от которой его тошнило, и устроился на работу к Томасу Эдисону. Компания Эдисона была занята производством генераторов для выработки электроэнергии для американских городов, работая над ними, Форд начал неплохо разбираться в паровых двигателях, которые компания использовала для производства электричества. В свободное от работы время Форд сидел в маленьком мастерской у своего дома, экспериментируя с новой разработкой того времени — ДВС. И в 1896 в возрасте 32 лет разработал свой Форд Квадрицикл, который приводился в действие двигателем внутреннего сгорания:



Полностью погрузившись в работу над идеей строительства самодвижущихся автомобилей, Форд ушел с работы в 1899 и сначала основал Автомобильную Компанию Детройта, которая провалилась, прежде чем в 1901 создал компанию Генри Форд. Однако вскоре у него возникли разногласия с инвесторами, которые переименовали компанию в Автомобильную Компанию Кадиллак. И наконец в 1903 году он со своим партнером Александром Малкомсоном основал компанию Форд и Малконмсон, позже переименованную в Форд Мотор к неудовольствию Малкомсона.

Форд и его новая компания бросились производить автомобили на бензиновой тяге, хотя в то время это было большой редкостью. Автомобили были новой технологией, и в начале века 40% американских автомобилей приводились в действие паром, а 38% были электрическими и только 22% работали на бензине.

Эти цифры говорят о многом. Паровые двигатели внешнего сгорания были наиболее старой и понятной технологией из трех, поэтому служили основным способом привода автомобилей в движение. В их новом причудливом родственнике — ДВС, приводимом в действие сжигаемым топливом, был устранен посредник в виде пара, что позволяло использовать энергию топлива более эффективно. Но, вне всякого сомнения, наиболее распространенным типом автомобилей были электрические авто. Это был 1900 год и интерес к электричеству был на подъеме.

За 35 лет между 1860-ми и 1900-ми произошла настоящая революция, движимая Томасом Эдисоном, Николой Теслой, Александром Грахам Беллом и Джоржем Вестингаузом, в результате мир изменился, как по волшебству. Первое чудо случилось в середине века, когда телеграф начал использоваться для общения людей на действительно большом расстоянии посредством передачи электрических сигналов по проводам, А 1866-ом первой состоялась первая успешная передача сигнала через Атлантику, что позволило по волшебству передавать сообщения между Англией и США мгновенно. Эта магическая революция проявилась во всей своей мощи в поздние 1870-е.

Первый телефонный звонок состоялся в 1876, за этим в 1877 стала впервые возможна запись звука и последующее его воспроизведение. Электрические лампы осветили улицы в ранние 1880-е и к 1896-ому первая электрическая сеть доставила электричество прямо в дома людей. Кроме того, в 1896-ом в Нью-Йорке было показано первое, пока примитивное, видео, а первая передача голоса без проводов — рождение радио — прошло в Бразилии в 1900. В это время магические повозки без лошадей начали появляться на улице, а всего через несколько лет в 1903 Братья Райт совершили первый для человечества полет на устройстве тяжелее воздуха. Даже сложно представить, насколько безумно круто было жить в то время!

И если бы вы жили в районе 1900-го вы, скорее всего, ассоциировали прогресс именно с электричеством, также как сегодня мы ассоциируем прогресс с компьютерами, смартфонами и интернетом. Эдисон и Тесла были Билом Гейтсом и Стивом Джобсом того времени. Идея привода автомобилей в действие огненным двигателем, произошедшим от паровозов столетней давности выглядела так же, как немые черно-белые фильмы выглядят для нас. К 1900 году вас уже не должно волновать, как именно производится энергия: сжигание топлива происходит где-то далеко на электрической станции, позволяя потребителю управлять беззвучным, чистым и удобным слугой — электричеством.

Если кто-нибудь в 1900-ом решил поставить на исход битвы между паровым двигателем, ДВС и электричеством, как будущим способом привода автомобиля, он, скорее всего, поставил бы все деньги на электричество. В то время электричество не просто выигрывало битву у ДВС за автомобили, но и главные мировые изобретатели, включая Эдисона и Теслу, направляли свои усилия на развитие будущего электрических автомобилей. В начале 20 века Нью-Йорк Таймс описывала электрические автомобили, как «идеальные», упоминая их бесшумность, чистоту и экономичность по сравнению с бензиновыми авто.

Но идеальность не была движущей силой развития отрасли. Ею была масштабируемость. Автомобили на тот момент были всего лишь дорогой игрушкой для богатых. Время для производства идеального продукта наступит позднее, первым шагом было разобраться, как сделать автомобиль быстрым, надежным и, главное — доступным. Люди и деньги работали над производством автомобиля по всему миру и в 1908 Генри Форд и его 5-летняя компания запустили автомобильную отрасль в стратосферу с появлением Модели Т:



До появления Модели Т существовали проблемы и с электрическими и бензиновыми авто. У электрических был маленький запас хода и длительное время заправки. Бензиновые были слишком громкими, их было тяжело запускать, и они испускали столько дыма, как-будто на улице стоял 1802-ой.

Но Форд был искусным производителем и с изобретением конвейера, движущейся сборочной линии, пришедшей на замену ручной сборке, ему удалось радикально уменьшить издержки и представить первый автомобиль Америки для широкого круга покупателей.
В 1912-ом инженер Чарльз Кеттеринг изобрел электрический стартер, который избавил автовладельцев от кропотливого и опасного ручного запуска двигателя, а только что изобретенный глушитель существенно уменьшил шумность автомобиля. Неожиданно все минусы бензинового автомобиля были устранены, и кроме того — бензиновые авто стали значительно дешевле электрических. Форд Модель Т начал победное шествие по Америке и к 1914 году 99% новых автомобилей в Америке были бензиновыми. К 1920 выпуск электрических автомобилей прекратился полностью.

Исход этой битвы не был предопределен. Будущее автомобилей зависело от исхода соперничества между сторонниками электрических и бензиновых автомобилей. Форд победил. Сжигание топлива было способом прошлого, а электричество было способом будущего, но Форд создал действующую прибыльную модель производства автомобилей, которой не существовало для электрических авто. Это быстро стало похоже на неравную битву, поэтому производители электрических автомобилей прекратили борьбу.

---

Прошел век. Самый примитивный звонок по проводной линии превратился в возможность человека из Дели достать из кармана изящный стеклянный предмет, дотронуться до него пальцем и мгновенно разговаривать и видеть изображение своего друга в Сан-Паулу. Зернистые черно-белые немые фильмы превратились в Pixar. Смешивание реагентов в лаборатории превратилось в деление атомов в Большом Адронном Коллайдере. 12-секундный полет братьев Райт превратился в рутинные полеты к МКС на 400 км вверх.

Но вместо завершения этого абзаца словами «примитивные бензиновые машины превратились (во что-то грандиозное, что мы себе даже не можем представить)», я должен закончить «примитивные бензиновые машины превратились в более продвинутые бензиновые машины».

Как я уже говорил, если бы вы жили в 1900-ом, вы бы скорее всего воспринимали идею о двигателе на переменном токе, как нечто очень крутое из будущего, а ДВС, который лишь незначительно отличался от первых паровых двигателей, изобретенных веком ранее, был бы для вас чем-то прикольным, но не слишком футуристичным. Но мы не жили в 1900-ом, а живем в 2015-ом и когда смотрим на современный ДВС, который стоит во всех наших автомобилях, и видим поршни, двигающиеся вверх и вниз, потому что что-то горячее взрывается внутри:



Все это должно нам казаться чрезвычайно старым и несовременным.

Краткая справка:

Тим сейчас разозлит поклонников автомобилей еще больше, описывая процесс работы ДВС в простых терминах, понятных широкому кругу читателей:

Предыдущая анимация демонстрирует работу четырехтактного четырехцилиндрового двигателя. Цилиндры — это трубки, в которых двигаются поршни. Каждый раз, когда поршень двигается вверх или вниз, это называется «цикл», и сжигание топлива происходит в 4 цикла:

1) Цикл впуска: происходит в момент, когда поршень двигается вниз, а над ним возникает голубая штука — воздух с небольшим количеством бензина, который запускается в точно заданное время с помощью форсунки;

2) Цикл сжатия: поршень двигается вверх, и по мере его продвижения голубая штука становится оранжевой. Происходит следующее: форсунка, которая запустила в цилиндр топливо-воздушную смесь, закрылась, поэтому содержимое цилиндра сжимается очень сильно;

3) Цикл горения: это цикл, о котором любители автомобилей говорят с огоньком в глазах. На анимации это момент, когда поршень движется вниз, а оранжевая штука над ним становится серой. В предыдущем цикле смесь сжалась и в конце этого цикла свеча в верхней части цилиндра производит искру, которая поджигает сжатую топливо-воздушную смесь, так что происходит небольшой взрыв. Сила этго взрыва отправляет поршень обратно вниз. В этом цикле и рождается энергия, которая движет автомобиль;

4) Цикл выпуска: это часть, где поршень толкает серую штуку вверх и выталкивает ее из цилиндра. Серая штука — это выхлопные газы, т. е. дым от сгорания топлива в цилиндре, который следует дальше через глушитель к выхлопной трубе. Этот дым состоит в основном из нетоксичных газов с небольшим количеством окиси углерода (угарного газа) и других ядовитых примесей. Кроме того, в выхлопе содержится углекислый газ, возникающий в процессе взрыва, который и возвращает в атмосферу углерод, выведенный из оборота далекие 300 миллионов лет назад.

Интенсивное движение поршней вверх-вниз преобразуется коленчатым валом (металлической палкой, к которой присоединены все поршни) во вращательное движение, которое и передается колесам. Как-то так.

Для дополнительной информации посмотрите первые 2 минуты этого видео:



А вот здесь все выглядит особенно эстетично:



Итак, я все-таки отмечу, что автомобильный ДВС — крутая штука. И я понимаю, почему многие люди всерьез увлечены ими. Однако, если вы посмотрите на эти две анимации, помещенные рядом:

Двигатель паровоза 1815 года:



Двигатель авто 2015 года:



Они выглядят очень похоже, несмотря на разницу в возрасте в 200 лет.

«Огненные взрывы в цилиндрах, толкающие поршни вверх и вниз, чтобы заставить металлическую палку поворачивать колеса и выпускающие дым из трубы» — звучит, как по-настоящему старомодная технология, и это действительно странно, почему мы до сих пор ей пользуемся. Мы привыкли к миру, в котором живем, каким бы он не был. Но если вы посмотрите на историю и попробуете взглянуть на все то со стороны, некоторые вещи кажутся совсем странными. Это — одна из них.

Главный вопрос, который мы должны задать — ПОЧЕМУ?

Если электрические двигатели были самой продвинутой технологией, если они рассматривались как «идеальные», потому что были тихими, экологичными и использовали последние технологические достижения — почему мир бросил за них бороться? В 1900-ом ни электрические двигатели ни ДВС не были приспособлены для массовой эксплуатации — обоим были необходимы технологические усовершенствования. Ключевой технологический прорыв для ДВС случился быстрее, но почему мы остановились навсегда на технологии, которая была более примитивной, той, которая в результате сделала бы наши города грязными и изменила химический состав атмосферы? Если революция 20 века смогла пройти путь от 12-секундного полета братьев Райт к полету на луну всего за 66 лет, то продвижение технологий по усовершенствованию аккумуляторных батарей, которая бы снизила стоимость электромобилей и время зарядки, увеличив при этом пробег между зарядками, не должны была бы быть чем-то фантастическим. Почему инновации и прогресс в чем-то, настолько важном, как технологии, призванные решить транспортный вопрос, просто остановились?

Этот вопрос можно задать и по поводу глобального использования Ископаемого Топлива в целом. Вы можете долго думать над вопросом: «Первая электрическая станция Америки — Перл Стрит Станция на Манхэттене производства Эдисона заработала на угле в 1882 году, как это возможно, что в 2015-ом сжигание угля — все еще основной источник производства электроэнергии, хотя мы знаем наверняка уже несколько десятков лет, что это далеко не оптимальный и надежный метод производства?»

Проблема вопроса «Почему технология Х» перестала развиваться?» состоит в том, что он не учитывает как работает прогресс. Вместо того, чтобы спрашивать почему технологический прогресс иногда останавливается, мы должны задаться вопросом:

Почему технологический прогресс вообще возможен?

Ошибка предыдущего вопроса состоит в интуитивно понятном, но неправильном подходе, что технология развивается сама по себе с течением времени, а это не так. Я могу сказать это наверняка, глядя на мою приставку кабельного ТВ от Тайм Ворнер, которая имеет все тот же ужасный интерфейс с 2004 года. Технология на самом деле стоит на месте до тех пор, пока что-то (или кто-то) не подталкивает ее к развитию.

У нас возникает такое же интуитивно-неправильное восприятие эволюции: естественный отбор не делает мир «лучше», он просто оптимизирует биологические существа для лучшего соответствия окружающей среде, в которой они оказались. Когда что-то в окружающей среде меняется, хищник мутирует и становится быстрее, если какой-нибудь вид пищи становится редким, скажем из-за того, что земля покрылась льдом, а живые существа, которые питались этой пищей исчезли. Изменения окружающей среды меняют критерии отбора, и через некоторое время генетика живых существ среагирует на изменения среды, чтобы лучше ей соответствовать.

Когда дело касается технологии, кажется ее естественная среда — абсолютно открытый и свободный рынок. Но в отличие от животного мира, где правит закон джунглей, в человеческом обществе в дело вступает другой игрок — всемогущая сила под названием Правительство. Так что если вы пытаетесь разобраться, что заставляет технологии двигаться и развиваться, стоит посмотреть на два источника давления: естественные рыночные условия со своими спадами и подъемами, дополненные постоянным контролем и манипуляциям со стороны всемогущей силы, которая может искусственно изменить окружающую среду, чтобы создать давление на производство. Давайте рассмотрим оба и начнем с правительства:

1. Давление политическими методами

Природа и сила рыночной силы Правительств сильно варьируется в разных странах. В Северной Корее она имеет библейский вид всевидящего, всезнающего, всемогущего правителя Вселенной, приводящего в итоге к отсутствию естественного рынка — только Всемогущий правитель создает блага и поддерживает их. В Скандинавии Бог — богатая всесильная дама, и рынок находится в ее теплом цветущем лоно в безопасности и с предоставленными возможностями. В Центральной Африке Бог изменил стиль жизни и стал работать на богатейшие семьи.

В США у Бога сложности с самоидентификацией, которая варьируется от чувства гордости до отвращения к самому себе. Он хочет быть лучшей страной, но спорит сам с собой, громко крича самому себе аргументы, стоя на перекрестке.

Когда американское правительство (или любое другое) хочет поиграть в Бога и изменяет естественные условия рынка, создавая определенное напряжение в некоторых областях, оно использует 3 инструмента: финансирование, законодательство и налоги.

Финансирование: чтобы государственное финансирование инициировало прогресс, денег должно быть много. А в свободной демократии это возможно только при условии, что все остальные согласны с этим, как в 1960-ых, когда страх потери глобального влияния подтолкнули Американское правительство к решительным действиям и отправили человека на Луну. Точно также и с глобальными расходами США на армию — правительство должно было заручиться поддержкой американского избирателя, чтобы получить возможность направлять крупные суммы на развитие боеспособности армии, что повлекло за собой серьезное продвижение технологий во многих областях. В большинстве случаев при этом демократический способ принятия решений сильно ограничен противоположными интересами и политическими интригами, чтобы быть настоящем драйвером серьезной технологической революции.

Законодательство: это еще один инструмент демократического правительства — возможность создавать правила (законы, требования, квоты и тп.). Эти инструменты могут быть эффективны для реализации небольших изменений — ремни и подушки безопасности являются продуктами таких правил. Но в отношении автомобильной отрасли достаточно сложно придумать ограничения, которые бы действительно могли способствовать серьезному технологическому прогрессу.

Налоги: правительство часто использует налоги, как инструмент управления свободным рынком. И опять, хоть это и может в некоторой степени подтолкнуть прогресс в определенном направлении, по-настоящему радикальные перемены вряд ли можно запустить.

Конечно, в Америке постоянно продолжаются споры по поводу налогов, так как налоговые либералы гораздо более оптимистичны в отношении способности государства играть положительную роль в продвижении вперед, чем налоговые консерваторы. Но, я думаю, и те и другие согласятся, что системный технический прогресс, инициируемый правительством, это скорее история в духе СССР и современного Китая, где правительство имеет гораздо больше власти. Необычайная инновационная креативность, которая свойственна свободному обществу, обычно идет снизу — из бурлящего котла свободного рынка.

2. Давление со стороны естественных сил рынка

В дикой природе чтобы добывать пищу или спасаться от хищников, животные совершенствуются, становясь быстрыми и неуловимыми бегунами. Когда пищи на земле становится мало, животные ощущают давление голода и со временем их генетика помогает им перестроиться путем изменения тела для лазанья по деревьям, или приобретением длинной шеи или крыльев. Бегающие виды, которые приобретают способность летать не становятся лучше, они просто лучше приспосабливаются к новым условиям. В мире животных определение совершенствования формулируется просто: главная потребность живого существа состоит в сохранении и приумножения вида. Таким образом, совершенствование в живой природе всегда сводится к приспособлению к окружающей среде, чтобы увеличить шансы сохранения и приумножения вида.

Чтобы понять, что совершенствование означает для рынка, необходимо разобраться в конечных целях участников этого рынка. Конечно, люди — тоже биологические создания и продолжение рода всегда будет на вершине листа — если вы голодны, замерзли или больны — главной задачей будет исправить это. Но у людей, базовые потребности которых удовлетворены, что является главной движущейся силой, которая лежит в основе их мотивации? Что означает для них «преследовать собственные интересы»?

Это, конечно, зависит от культуры. В некоторых культурах страх поражения настолько силен, что перевешивает желание славы и великой удачи, а основной движущей силой становится просто «быть нормальным». В других самый мощной движущей силой может быть обещание спасения в загробной жизни, или служение обществу или семье; расслабленный стиль жизни или духовное озарение.

В том, что касается технического продвижения, такая мотивация вряд ли способна двигать перемены, потому что работа над техническими инновациями не приближает человека к этим целям. Так какой же должен быть посыл, если мы хотим мотивировать людей работать над техническим прогрессом?

Я думаю, идеальная смесь состоит из двух элементов:

Первый элемент: жадность. На идеальном, открытом и честном рынке жадность работает отлично в качестве основного мотиватора. Теоретическая модель капитализма состоит в том, что чем больше реальной ценности ты создаешь, тем больше денег ты зарабатываешь. Поэтому компании в конкурентной среде прилагают усилия к созданию все лучшего и лучшего продукта на пути к совершенству, которое для них означает — заработать так много денег, насколько это возможно. Индивидуальная жадность проявляется во многих формах: расточительный стиль жизни, личная свобода, безопасность, почитание, секс, власть — чего они хотят не имеет значения. До тех пор, пока их нутро заставляет их действительно хотеть чего-либо они будут двигать технологию вперед. Жадность, однако, обоюдно острый клинок: чтобы работать на пользу, жадность должна находить в рамках целостного, свободного рынка, оценивающего человека по его достижениям. Если рынок отсутствует, жадность становится врагом прогресса, потому что в коррумпированной системе тот, кто находится наверху, заставляет работать всю систему на свое благо.

Второй элемент: Бушующие амбиции
Жадность может способствовать устойчивому прогрессу, но чтобы прогресс сделал прыжок вперед, без второго ингредиента не обойтись: жгучего желание сделать что-нибудь великое. И опять, базовые причины этого ингредиента могут варьироваться: это может быть страстное желание стать знаменитым, оставить свой след, заставить думать о себе или увековечить посмертную память о себе. Другими причинами могут быть неуемная самоуверенность и оптимизм, или даже наглость быть идеалистом. Таковы стремления голодного революционера.

Развитая индустрия, полная победителей, работающих ради собственной жадности подобна верхнему уровню деревьев в густом лесу. Они двигают прогресс только в случае необходимости, расталкивая друг друга локтями, чтобы добиться своей маленькой победы в борьбе за солнечный свет, обычно только для того, чтобы сохранить свое место под солнцем. Жадность просто нуждается в солнечном свете, ей все равно, как далеко придется за ним забраться.

Но внизу голодный революционер бьется за свое право добраться до солнечного света и работает 100 часов в неделю, пытаясь разобраться, как этого достигнуть. И как только прорыв случается, он прорывается сквозь чужие кроны к открытому небу и широко расправляет свои листья, чтобы напитаться солнечным светом. Неожиданно деревья, которые были наверху, оказываются в тени. Жадность в этот момент заменяется гораздо более могущественным драйвером — борьбой за выживание, а инновации становятся главным инструментом в этой борьбе. Окружающая среда изменилась — она была нарушена — и в этом новом мире, созданным голодным разрушителем, компаниям приходится продолжать производить инновации, чтобы снова пробиться к свету. У некоторых получается, большинство — погибает, но в конце-концов технология выстреливает вперед. Мы все были свидетелем этого, когда Apple прорвался через крону мобильных телефонов в 2007 и заставил все остальные компании сделать смартфоны или умереть. У Samsung получилось пробиться к солнцу, Nokia умерла.

Держа все это в голове, вернемся к автомобильной промышленности и нашему начальному вопросу:

Почему за прошедший век не произошло прорывов в автомобильной отрасли?

Я вижу два главных причины:

1) Невообразимо высокие барьеры для входа в отрасль — поэтому нет прорывов от голодных революционеров
Попробуйте представить себе что-нибудь более безумное и трудное, чем запуск новой автомобильной компании.

Во-первых, прежде чем начать продавать продукт, придется инвестировать абсурдное количество денег для покупки фабрики, разработки автомобиля и его составных частей, постройки прототипа, который можно буде использовать для привлечение крупных инвестиций, постройки еще бОльшей фабрику и найма тысячи людей, траты миллионов на маркетинг, чтобы люди узнали о существовании новой компании. А кроме того, скорее всего надо быть не только очень богатым, но и нечувствительным к риску, поскольку совсем немного людей настолько сумасбродных, чтобы инвестировать в автомобильный стартап.

Во-вторых, чтобы стать прибыльным, придется продавать в больших объемах. Автомобили очень дороги в производстве, а прибыль слишком мала. Так что, чтобы хоть что-нибудь получилось, вам надо создать не просто обалденный автомобиль, а такой, который захочет купить куча людей.

В-третьих, бензиновые автомобили уже достаточно совершенны, и если вы хотите прорваться сквозь крону, как тот самый голодный революционер, вы должны сделать не просто хороший автомобиль, но такой, который на голову превзойдет все остальные, существующие на сегодняшний момент. В случае автомобилей это вероятно означает: сфокусироваться на главном элементе, который давно уже раздражает всех своими выхлопными газами — ДВС. Но поскольку никто до сих пор этого не делал, значит вам придется сделать не просто первый за долгое время успешный автомобильный стартап, вам надо будет создать стартап, который выжил в первый раз за всю современную историю. И раз уж вы будете первым, вам придется потратить огромное количество времени и денег в инновационные разработки и вынести бремя инновационных издержек за всю индустрию. Кроме того, вам придется как следует потратиться, чтобы донести до покупателей преимущества нового вида автомобилей и заставить их понять, что они хотят такой же. Все это — разовые издержки, последователи смогут в полной мере пользоваться созданным вами покупательским спросом совершенно бесплатно.

Так что неудивительно, что последним успешным автомобильным стартапом в Америке был компания Крайслер, появившаяся в 1925 — 90 лет назад. Это почти невозможно сейчас.

В отсутствии угрозы от последователей — дикой инновационной гонки со стороны голодных изобретателей, которым нечего терять, автоиндустрия находилась в блаженном спокойствии, наслаждаясь солнечным светом и производя незначительные улучшения своего продукта только в случае острой необходимости. Однако, существовала и другая проблема:

2) Особенности автомобильного производства разделяют потребности автомобильных компаний и потребностей потребителей
Как я уже говорил, жадность работает отлично в качестве в качестве регулирующей силы в случае, если рынок идеален — открытый, честный, конкурентный.

Жадные компании принимают решения исходя из собственной выгоды — иначе говоря, как заработать побольше денег. Но гонка производителя за собственной выгодой приносит пользу обществу только в случае, когда прибыль компании тесно увязана с ценностью, которую она приносит обществу.

Если я открою свой киоск с лимонадом, каждый раз, когда я наливаю кому-то стакан, он, скорее всего, порекомендует меня кому-то из своих друзей и станет постоянным клиентом. Я предоставил ценную услугу и успех моего бизнеса пошел вверх благодаря этому:
Успех = Предоставленная ценность — Явная причинно-следственная связь

Если другому клиенту я дам лимонад с плавающей мухой, он не вернется и скажет друзьям не ходить ко мне — я вызвал неудобства, поэтому мой успех пошел вниз:

Успех = Предоставленная ценность — Причиненный ущерб — связь по-прежнему на лицо

Но если я разработал химикат, который отпугивает мух от моего лимонада? Химикат безвкусен, однако мне известно, что его длительное употребление способно нанести вред здоровью в будущем. Мои клиенты не почувствуют химикат и его негативное влияние, так что это не отразится на успехе моего бизнеса:

Успех = Предоставленная ценность — Причиненный ущерб

Теперь причиненный ущерб не отражается на моем бизнесе, а мои действия более не совпадают с интересами моих клиентов. Если все, о чем я думаю, это жадность и максимизация прибыли, я продолжу использовать этот химикат, поскольку это в моих интересах.

Тот же принцип «внешнего вреда» работает с табачными компаниями, которые долгие годы травили людей сигаретами. Долговременный ущерб здоровью потребителей не принимался в расчет, потому что потребители не обладали информацией о вреде сигарет. Негативные последствия были где-то далеко впереди, а законодательная база не предполагала наказания за причиненный вред. Исходя исключительно с позиции жадности, табачные компании действовали совершенно рационально. Они подняли уровень никотина в сигаретах и добавили частички стекла в фильтры, которые вызывали микро-порезы и увеличивали всасываемость никотина, что увеличило вред, но подстегнуло продажи. А поскольку прямой связи с последующим вредом для здоровья не просматривалось — это было чистой прибылью для табачных компаний. С началом антитабачной компании и разъяснений потребителям вреда табачного дыма, табачные компании наняли беспринципных ученых для дискредитации антитабачной компании и запутывания потребителей. Осознание проблемы все равно пришло бы, но чем дольше они могли бы откладывать его, тем лучше это было бы для них с точки зрения жадности.

Люди называют это грехом, но на самом деле это — результат того, что индустрия работает в своих собственных интересах, используя условия среды. Жадность — простая мотивация — она берет все, до чего может дотянуться, и использует все возможности, чтобы совершенствоваться в данных условиях. Я использовал табачную компанию как пример, но вы наверняка могли бы продолжить тему рассказом о фаст-фуде, радиоактивной потребительской электронике, политическими трюками, финансовыми махинациями и тд.

В автомобильной промышленности «внешняя угроза» — СО2. Если у вас есть дешевый и простой способ производить автомобили, которые загрязняют атмосферу и никто не заставляет вас платить за это — зачем что-то менять?

Все как с сигаретами, только вместо табачных компаний — нефтяная отрасль и производители автомобилей.

Большое количество людей писало о скрытой цене выбросов углерода, и многие из них по обеим сторонам политического спектра предложили логичное решение: налог на выбросы углерода.

Предполагается, что такой не приведет к фактическому увеличению налоговой базы, поскольку увеличение налоговых сборов за счет нового налога приведет соответствующее уменьшение в других налогах, например — налоге на доходы. Это делает предложение достаточно спорным.

Налог может быть взят на любой стадии цепочки поставки: от нефтедобычи до бензоколонки и эффект будет тем же: либо пользование бензиновым автомобилем станет дороже, либо работать в нефтяной отрасли станет менее прибыльным, либо и то и другое. С введением нового налога, производя выбросы, вы будете также и платить за них. А это стимулирует потребителей и компании искать альтернативы. Это не было бы вмешательством государства в рынок, это было бы необходимой поправкой в работу рынка со стороны государства.

Вместо этого государство предлагает скидки по налогам для физических лиц, покупающих электрические автомобили и поддерживает возобновляемую энергетику. Подобно тому, что город полон магазинов, которые выбрасывают мусор на улицу, а государство платит им за то, чтобы они перестали это делать, вместо того, чтобы наложить штрафы.

Или государство пытается снизить выбросы, заставляя автопроизводителей производить минимальное количество электрических автомобилей — с минимальным эффектом. Джимми Картер и Билл Клинтон оба пытались это сделать, и оба раза следующие президенты (Рейган и Буш) отменяли их решение. Интересно, что постановление Клинтона о введении гибридных автомобилей так и не было реализовано в США, но оно так напугало Toyota, что те разработали Приус. В другой раз в 1990 Калифорния пыталась установить свои собственные нормы по снижению выбросов СО2, с которыми нефтяные и автомобильные компании отчаянно боролись и в результате в 2003 году победили. Проблема в том, что гигантские компании имеют достаточно влияния на любое правительство, так что любые попытки провести новые нормы оказываются сведены к принятию неэффективных мер.

В том, что касается налога на СО2, то единственной причиной, по которой он до сих пор не принят, кажется наличие большого нефтяного лобби в американском правительстве, потому что, на мой взгляд, любой политик из любой партии должен быть ЗА введение налога на СО2. Так?

В отсутствие издержек, связанных с выхлопом углекислого газа, удовлетворение жадности двигает определенные автомобильные технологии вперед, вроде безопасности, комфорта, качества вождения, поскольку безопасность и комфорт позволяет удовлетворить спрос. Но это совершенно не связанно с выбросом углерода в атмосферу, потому что уравнение жадности сегодня не включает эти расходы.

Поэтому причиной, по которой через 112 лет после основания Форд Мотор Компани мы все еще используем опасные старомодные двигатели проста: действующие ограничения не мотивируют автопроизводителей что-либо менять. Автомобильной отрасли все еще есть над чем работать, поэтому автомобили становятся комфортнее, безопаснее и эффективней с годами. Но самая явная ошибка современного автомобиля — то, что он постоянно загрязняет атмосферу — остается нетронутой. Потому что загрязнять можно бесплатно, большое нефтяное лобби обеспечивает себе статус кво, и никто не может прорваться снизу, чтобы показать всему миру, что можно делать и по-другому.

Это страшно. Нечто по-настоящему ужасное возможно происходит прямо на наших глазах, что сделает нашу жизнь в будущем совершенно невыносимой. Но перед нами стоит дилемма заключенного: гораздо лучше для всех нас было бы объединиться и принять изменения, но каждому отдельному Генеральному директору, лоббисту или политику выгоднее оставить все, как есть. Люди любят говорить: «Это мир, в котором будут жить наши дети, а мы портим его», но для людей у власти другое видение: их детям будет лучше, если они заработают больше денег. Так что ситуация оказалась в тупике.

Глубоко интегрированная застойная отрасль подобна стране, ведомой крепко укоренившейся верхушкой — сложно оспаривать статус кво. На даже в ситуации самой сильной кастовой системы иногда появляется правильный человек в правильное время и, совершая правильные действия, он может запустить революционные преобразования.

Часть третья. История Tesla

Кристи Николсон вспоминает, как первый раз встретила Илона Маска на вечеринке в 1989.-ом «Мне кажется, вторым предложением нашего разговора было «Я много думаю об электрических автомобилях». Потом он повернулся ко мне и спросил «А ты думаешь об электрических автомобилях?»»

Электрические автомобили — странная тема для размышлений в 1989 году. Чтобы понять, почему Маск так серьезно к ним относился, давайте разберемся, что они из себя представляют и как работают.

Есть несколько типов автомобилей, которые считаются более чистыми по сравнению с автомобилями на ДВС: гибриды, заражаемые гибриды и электрические автомобили. Кроме того, ведется много разговоров о водородных автомобилях. У всех эти автомобилей есть одно общее — электродвигатель.

Есть два типа электрических моторов: индукционный мотор, работающий на переменном токе, и бесщеточный мотор на постоянном токе. Поскольку 98% людей, которые прочитают эту статью, вряд ли хотят получить трех страничное описание разницы между двумя типами двигателей, мы сократим это до базовых принципов:

Электрический двигатель представляет из себя подобие сосиски в тесте: электричество поступает к булке (она называется Статор), находящейся снаружи в неподвижном состоянии, и протекающий ток заставляет сосиску (называется Ротор) вращаться. Ротор соединен с колесом и заставляет его вращаться. Вот так:



Описание работы индукционного мотора, работающего на переменном токе (именно такой работает в Tesla).

Индукция — означает здесь, что физический контакт между ротором и статором отсутствует: электричество в статоре производит магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться. Статор генерирует магнитное поле через трехфазную систему:



Итак, есть три провода с переменным направлением тока — посмотрите на график: по каждому из проводов ток движется то в одну, то в другую сторону. Фокус в том, что эти три провода расположены в таком порядке, что фазы чередуются обеспечивая постоянное воздействие на ротор, которое заставляет его вращаться:



Идея состоит в том, что ротор никак не может достигнуть точки, в которую он стремится попасть, и постоянно находится «в погоне» за магнитным полем статора. Эта погоня и есть та сила, которая вращает колеса. Индукционный мотор на переменном токе был изобретен Николой Теслой, поэтому Tesla названа его именем.

Вот несколько типов автомобилей, которые используют электрические двигатели:

Гибриды (также называются гибридными электромобилями) — например, Тойота Приус. Они имеют два двигателя: электрический и ДВС. Вы не заряжаете гибрид от розетки, вся энергия вырабатывается ДВС. Батарея также заряжается от электрического мотора, работающего, как генератор, в режиме рекуперации — торможения электродвигателем. Обычно вся энергия движения автомобиля теряется при торможении, просто превращаясь в тепло. С помощью регенеративного торможения электрические автомобили аккумулируют часть этой энергии, чтобы использовать в будущем. Электрический компонент гибридных автомобилей помогает им сжигать меньше топлива, уменьшая средний расход топлива, выбросы в атмосферу и экономя деньги. Гибриды — большой шаг в будущее от обычных автомобилей с ДВС.

Однако, это все еще не совсем круто. Почему? Потому что они только частично решают проблему выбросов и по-прежнему нуждаются в бензине. Так что мир, на 100% использующий Приусы, — все еще мир, зависимый от нефти.

Подключаемые гибриды — более совершенный вариант. Такие автомобили, как Chevy Volt, Honda Accord Plug-In Hybrid, Ford Fusion Energi — позволяют заряжать батарею дома и передвигаться в среднем 15-70 км, используя только электрическую энергию до того, как ДВС включится в работу. Обычно этого хватает большинству людей на целый день, что означает, что они могут обходиться практически совсем без бензина.

Но раз уж мы смогли подойти ТАК близко, почему бы совсем не отказаться от бензина?

Водородные автомобили — полностью электрические, но они не используют батареи. Вместо этого они заправляются топливом на заправочной станции, разница только в том, что они заправляются не бензином, а сжатым водородом. Водород вступает в реакцию с кислородом из воздуха, чтобы произвести электричество, которое направляется к электрическому мотору, приводящему автомобиль в движение. В результате никаких вредных выбросов, единственный побочный продукт — водяной пар. Круто, правда?

Маск никак не может понять, как кто-либо может всерьез говорить о достоинстве водородных автомобилей, что довольно странно, так как достаточно большое количество автомобильных компаний вроде Тойоты, Хонды и Дженерал Моторс сейчас очень много инвестируют в создание водородных автомобилей. Я хотел разобраться в причинах таких разных взглядов и прочитал около 12 статей ЗА и ПРОТИВ этой технологии. В конце-концов я не могу понять, какие преимущества имеют водородные автомобили перед чисто электрическими. Для тех, кто хочет разобраться, краткая справка:

Среди многих причин, по которым водородные автомобили проигрывают электрическим я выделю четыре основных:

1. Водородные автомобили зависят от газа, ископаемого топлива, который нужен для производства водорода, в то время как электромобили становятся все чище, поскольку производство электроэнергии становится чище;

2. В том, что касается плотности энергии, дальности поездки без дозаправки и стоимости, в лучшем случае водородные автомобили достигнут показателей, которых уже достигли электрические автомобили. А электрические батареи становятся все лучше и лучше;

3. Водород — взрывоопасный газ с которым довольно сложно управляться. Это просто кошмар по сравнению с простым подключением электромобиля к розетке;

4. В процессе эксплуатации электромобиля становится очевидно, что заряжать машину в гараже — это нормально и удобно, а ездить на заправку — не очень.

В письме, который Илон написал мне, он выразил свое отношение следующим образом: Если ты используешь электричество от солнечной батареи и заряжаешь им аккумулятор, ты достигаешь практически 90%-эффективности. Просто и дешево. Однако, если ты используешь электричество, чтобы разделить воду на кислород и водород, собрать водород в чистом виде, сжать до безумной степени или более того — перевести в жидкое состояние, перевести его в гигантское (даже для продукта в жидкой форме) хранилище в автомобиле, а потом снова соединишь его с кислородом, чтобы получить электричество, ты скорее всего получишь не более 20%-эффективности. Дорого, Сложно, Объемно и Малоэффективно. Такой способ проигрывает по всем параметрам, в том числе и скорости заправки, после того как будет реализована быстрая замена батарей для Тесла.

Высокая цена — один из многих минусов водородных топливных элементов. Если бы водородные элементы были бы хоть чуточку лучше литиевых батарей, их хотя бы использовали на спутниках, которые стоят по 500 миллионов. Но они не лучше.

Принимая во внимание эти факты, для мне становится совершенно непонятно, почему Японские компании продолжают столько инвестировать в продолжение работы над Водородными автомобилями.

И, наконец, электрические автомобили, такие как Ниссан Лиф, БМВ Ай3, Форд Фокус Электрик, и Тесла Модель С. У них простое устройство: большая батарея, которая питает электрический мотор. Никаких жидкостей.

Итак, в теории, электрические автомобили — должны быть круче всех. Попробуем пока забыть обо всех остальных типах и поговорим о преимуществах электромобилей перед автомобилями с ДВС:

Электродвигатели более удобны в эксплуатации почти в любой ситуации. Бензиновые авто должны ездить на заправку; электрические — просто включаются в розетку каждую ночь, так же как вы это делаете с сотовым телефоном. ДВС — гораздо более сложен, чем электродвигатель, включая в себя более 200 разных деталей, в электрическом — не более 10. ДВС нуждается в трансмиссии, выхлопной системе, коробке передач и большого количества другой ерунды, покрытой смазкой; в электромобиле ничего этого нет — если вы откроете капот, это похоже скорее на дополнительный багажник. ДВС требует масла и других жидкостей, а это значит, что их надо менять со временем; электродвигатель не нуждается в этом. бОльшая сложность автомобилей с ДВС означает бОльшие требования к техническому обслуживанию.

Электричество стоит значительно дешевле, чем бензин. Кроме того, автовладельцы вынуждены нести дополнительные расходы на замену масла и других жидкостей. Давайте посчитаем:

Средний электромобиль проезжает около 5 км на 1 кВт электричества, а средняя стоимость электричества в России (примечание переводчика: в оригинале цифры даны для США, но нагляднее будет с Российскими цифрами) составляет 3 рубля за 1 кВт, получается, 1 км стоит 0,6 рубля.

Стоимость пробега в 1 км традиционного автомобиля рассчитать сложнее, потому что стоимость бензина сильно отличается. Возьмем наилучший для ДВС сценарий с необычайно дешевым бензином, скажем 12 руб/литр, и очень низким расходом в 5 литров на 100 км. Только в таких условиях мы сможем достигнуть тех же 0,6 рублей на 1 км. Однако, такие низкие расходы скорее фантастика. Если отбросить безумный экстрим и посчитаем довольно реальный худший сценарий (бензин по 50 руб./литр (как на Камчатке) и расход в 16 л/100км), мы придем к 8 рублям за 1 км. При обычном пробеге в 15000 км в год получается, что традиционный автомобиль в совершенно идеальных условиях обходится также как электрический, а в худшем — дороже на 111.000 рублей в год.

ДВС — один из основных виновников мирового энергетического и экологического кризисов. Мы уже это обсуждали — доля транспорта, работающего на ископаемом топливе, составляет до трети всего объема выбросов углерода, выбросы ДВС загрязняют города и делают одни нации полностью зависимыми от других. Электрический мотор ничего не выбрасывает. Да, он может работать на электричестве, которое производится из ископаемого топлива — этот момент мы обсудим чуть позже.

Итак, именно поэтому Илон Маск сказал Кристи Николсон, что он думает об электромобилях. Электрический мотор очевидно проще, дешевле и больше подходит для долговременной стратегии развития автомобилей.

Но когда электрический мотор впервые появился 100 лет назад, у него были серьезные недостатки, которые помешали ему завоевать лидирующие позиции. А, поскольку электромобили с тех пор практически вышли из производства, очень мало времени и денег было потрачено на решение этих проблем. Итак, главные минусы электромобилей:

1. Пробег. Тут на самом деле три проблемы:
а) будут ли батареи запасать достаточно энергии не только для локальных, но и дальних поездок?
б) если электричество закончится где-то по дороге смогу ли я подзарядиться где-то или буду вынужден буксировать свою машину домой?
в) если я приеду на станцию зарядке где-то по дороге, мне придется сидеть там 5 часов, чтобы зарядиться?
Это настолько популярные причины беспокойств потенциальных покупателей электромобилей, что у них появилось собственное наименование: Беспокойство по поводу запаса хода.

2. Динамика. Самый привычный электромобиль, который вы себе скорее всего представляете — гольф-карт. Он выглядит не очень впечатляюще. Никому не нужен автомобиль, который еле-еле ездит. И когда люди думают о настоящей динамике, они, прежде всего, думают о мощных бензиновых авто, не об электрических.

3. Цена. С момента появления электромобили стоили дороже традиционных авто, прежде всего — в связи с высокой стоимостью батареи.

В 1910 году люди говорили о тех же самых трех проблемах, они — главная причина того, что в этой борьбе победили авто с ДВС. У традиционных автомобилей — были свои проблемы, но Форд разобрался, как с ними справится. Это то, чего никто пока не сделал для электромобилей.

Я спросил мнение Маска по поводу Генри Форда, он ответил: «Форд был из тех людей, которые находили путь, несмотря на любые препятствия. Он был действительно сосредоточен на потребностях своих потребителей, даже когда потребители не знали, чего хотят».

Когда Макс решил в 2003 году перестать думать об электромобилях и начать делать их, условия были не в пользу этой идеи. Существовали очень высокие барьеры для входа, которые препятствовали появлению нового автомобильного стартапа уже почти в течение века. Выбрасывать углекислый газ можно было бесплатно, что делало запуск компании по производству электромобилей подобным попытке играть честно, когда все вокруг безнаказанно фолят и нарушают правила. Существовала огромная нефтяная индустрия, готовая сделать все, чтобы сделать успех невозможным. А кроме того, производство электромобилей не развивалось с тех пор, когда сдались их первые производители уже около века назад. Впереди был дорогой процесс разработки, чтобы по возможности решить все три основные проблемы электромобилей.

Главным вопросом было: действительно ли проблемы, которые не позволили электромобилям развиться, были неразрешимыми? Или просто правильный человек, вроде Генри Форда для электромобилей, еще не появился?

---

Силиконовая долина — не самое подходящее место для запуска автомобильной компании, а стартапы долины обычно не занимаются производством автомобилей.

Но производство электромобилей — совершенно новая отрасль и в 2003 году она была совершенно свободна. После быстрого схлапывания пузыря новых электромобилей в Калифорнии в 1990-ых, которое произошло между принятием закона о нулевых выбросах и моментом, когда власти Калифорнии были вынуждены отказаться от него, отрасль электромобилей погрузилась в забвение редких Калифорнийских гаражей и лабораторий для гиков.

Но из этих маленьких лабораторий в итоге появились грандиозные проекты: Apple. Microsoft. Google. Так почему бы там не родиться и компании по производству электромобилей?

Одной из этих маленьких компаний была AC Propulsion. Пока производители в Детройте, Токио и Мюнхене продолжали игнорировать электромобили, ребята из AC Propulsion продолжали в своем гараже генерировать одну прорывную идею за другой.

На прошлой недели я просто позвонил им и поговорил с техническим директором — Полом Каросой, который работает в компании с момента основания. Он был слишком вежлив, чтобы сразу повесить трубку, и рассказал мне немного о тех годах в поздние 1990-е и ранние 2000-е, когда они создали самую крутую тачку того времени — tzero.

Они добились следующего:

Во-первых, tzero – был быстрым автомобилем, который разгонялся до 100 км/ч за 4,9 секунды, что было безумно быстро для электромобиля и ставило его в ряд с самыми быстрыми автомобилями с ДВС

Во-вторых, они совершили грандиозный прорыв в эффективности использования аккумуляторов. До этого электромобили использовали свинцовые аккумуляторы, которые были тяжелыми и имели серьезные ограничения. AC Propulsion поняли, что индустрия компьютеров и сотовых телефонов совершили прорыв в области создания небольших литий-ионных батарей (типа 18650). Такие батарейки выглядят, как обычные АА-батарейки, что не слишком сочетается с автомобилем, но, собрав вместе пару тысяч таких батареек, они получили автомобильный аккумулятор, который значительно опережал по характеристикам традиционный свинцовый. Электромобили были ограничены 90-120 или может 180 км пробегом, а tzero смог проехать 400 км на одном заряде.

В 2003 году Калифорнийский инженер по имени ДжейБи Страубел, который мастерил свой собственный электромобиль, обратился к Илону Маску за инвестициями, а через некоторое время пригласил Маска в офис AC Propulsion и показал ему tzero. У Маска снесло крышу. Он подозревал, что электромобили — транспорт будущего, а после того, как увидел подтверждение собственными глазами, убедился окончательно.

В то время он уже работал над Space X, пытаясь колонизировать Марс, так что запуску автомобильного стартапа не было места в его графике. Однако, Маск по-настоящему хотел, чтобы мир узнал о tzero, потому что понимал, что этот автомобиль поразил бы обывателей и позволил запустить новую волну интереса к электромобилям, Маск пытался убедить основателей AC Propulsion вывести tzero на рынок, используя его финансы, но они не хотели заниматься этим, потому что все это выглядело маловероятным. Вместо этого, они представили Маска группе из трех предпринимателей, которые незадолго до этого тоже обращались к ним с этой же идеей. Эти три парня, включая Мартина Эберхарда и Марка Тарпенинга, обратились к AC Propulsion с предложением лицензировать их технологию и вывести ее на рынок в рамках собственной компании — Тесла Моторс. Но, чтобы сделать это реальностью, им были нужны деньги. Это было идеальным совпадением, так что они решили работать вместе. Маск, который мог посвятить только часть времени работе над проектом мог финансировать производство, стал Председателем Совета Директоров и сохранил за собой влияние, и, оставив Эберехарда Генеральным директором, он мог посвятить основную часть своего времени работе над Space X. С этого началась история Тесла Моторс.

Вновь образованная команда начала думать над тем, как создать автомобильную компанию. Одной большой проблемой было то, что это было новой технологией, а разработка новой технологии стоила немало. Именно по этой причине первые компьютеры и телефоны стоили так дорого. Отличие только в тем, что им не приходилось конкурировать с существующими продуктами, так что они могли продаваться действительно дорого. Поскольку отличные автомобили с ДВС уже существовали, не было никакого смысла выпуска электрического аналога традиционного автомобиля стоимостью $25000 за $100000+. Так возник бизнес план:

1. Дорогой малотиражный автомобиль для супер богатых. Пусть автомобиль будет дорогим, но будет такой крутой, что за нее будут готовы платить такие деньги, иначе говоря, надо сделать аналог Феррари, чтобы продать его за $100000

2. Автомобиль по средней цене для достаточно богатых. Можно использовать прибыли от первого этапа, чтобы финансировать второй. Такой автомобиль будет все еще дорогим, но соперничать будет уже скорее с Мерседесом или БМВ по цене в $75000

3. Дешевый массовый автомобиль для широкого круга покупателей. Можно использовать прибыли от первого и второго этапов, чтобы разработать автомобиль стоимостью в $35000, который после вычета налогового вычета (для электрических автомобилей) от правительства в $7500 с учетом экономии на топливе станет доступен для настоящего тиражирования.

Что-то вроде плана в виде конфетки Hershey’s Kiss:



Главной задачей было не сделать крупнейшую автомобильную компанию в мире. Задачей было разобраться большое количество проблем и минусов электрических автомобилей и построить настолько великолепный автомобиль, чтобы он смог переломить подозрительное отношение общества к электромобилям и повести за собой настоящую революцию электрических автомобилей. Конечно целью и официальной миссией компании было «ускорить появление нового экологичного вида транспорта путем создания отличных электромобилей как можно скорее». Иначе говоря, электромобили все равно придут, мы просто хотим, чтобы это произошло скорее. Скорее здесь играет ключевую роль, потому что это означает, что выбросы углерода быстрее начнут снижаться, а это значит — их долговременный эффект будет гораздо менее драматичным.

Итак, они приступили к работе. А через четыре года появился их первый продукт, Тесла Родстер:



Разрабатывая Родстер, команда Tesla не пыталась сделать его своей долговременной стратегией (один сотрудник Тесла сказал мне, что Маск всегда говорил, что компания не собирается производить игрушки для богатых). Они просто пытались создать нечто великолепное, чтобы а) показать миру, насколько крутым может быть электромобиль и б) создать доход, которого было бы достаточно для запуска второго автомобиля по их плану. Поэтому они не старались начать с нуля, а взяли за основу английский Лотус Элиз.

Родстер не изменил мир, как не может изменить мир машина стоимостью $110000. Но он отправил послание миру, что Тесла – это реальность. Вы возможно не слышали о Родстер, когда он появился в 2006 году, или когда его стали поставлять клиентам в 2008, но некоторые крупнейшие автомобильные компании взяли это на заметку: Ниссан вскоре запустил производство модели Лиф, а ДжиЭм запустил свой подключаемый гибрид Шеви Вольт вскоре после появления Родстер (Боб Лутц, который был Председателем правления Дженерал Моторс в то время, открыто говорил, что именно пример Тесла побудил их сделать это. Он сказал, что после презентации Родстер пошел к своим инженерам и сказал: «Если какая-то маленькая Калифорнийская компания смогла сделать это, разве мы не сможем?»)

Однако с первым продуктом было достаточно много проблем. Окончание работы над автомобилем потребовало больше времени, чем планировалось, стоимость производства каждого автомобиля была выше, чем планировалось, а в первых поставках часто были дефекты. Это опечалило Маска, поэтому он вместе с Советом Директоров уволил Эберхарда с позиции Генерального директора, что очень опечалило Эберхарда. Как только с этим было покончено, случилось самая неудачная штука — финансовый кризис 2008 года, которая опечалила целую автомобильную индустрию, но особенно Тесла, у которой не было ни известного бренда, ни прибыли, а кроме того, они уже потратили все деньги, которые были. Кризис — всегда плохо. Но для Тесла это были действительно, действительно тяжелые времена.

Макс нанял второго Генерального директора, но уже через год, в конце 2008-го компания находилась в ситуации, подобной картине из фильма, когда тяжело раненный герой лежит, истекая кровью, и говорит свои последние слова, делая долгие паузы, а аудитория уже задается вопросом: «Все, конец? Они уже мертвы? — о нет, они кажется что-то сказали, возможно будет еще одна серия!» Макс, которому совсем не нравилась эта сцена, как-будто сказал: «Жми на паузу! На паузу жми!» и стал Генеральным директором сам, работая на пределе сил, пытаясь удержать компанию на плаву. В тот момент ситуация в Space X была подобна тому же фильму и той же самой сцене, поэтому жизнь Маска выглядела как-то так:



Однако большое количество людей были впечатлены успехами Tesla, так что несколько критически важных инвестиций поступили в это время, и они помогли остаться компании на плаву. Ну и в конце-концов Tesla стала новой автомобильной компанией. Маск был Генеральным директором, Джонатан Ив руководил производством, и звездный дизайнер Франс фон Хользаузен, который до этого работал главным дизайнером ДжиЭм и Мазда, а сейчас решил поставить свое будущее на едва живую Тесла, став главным дизайнером компании.

Несколько недель назад, когда я пришел в дизайн-студию Тесла, чтобы встретиться с Хользаузеном, я ожидал увидеть напыщенную знаменитость, и надеялся разобрать, что он говорит за невообразимо сильным немецким акцентом, однако был разочарован, увидев обычного абсолютно нормального американца.

Студия, в которой мы встречались, — сверкающая платформа искусства и физики, где фон Хользаузен показал мне полноразмерную глиняную машину, на которой постоянно тестируются два возможных облика приближающейся Модели 3, путем одновременно работы над разными половинами одной и той же модели. Он объяснил мне, насколько важна точность в работе над дизайном автомобиля и какой эффект может оказать разница в четверть миллиметра на целый автомобиль.

Я спросил его, каково это было прийти в Тесла после стольких лет работы в давно работающих корпорациях. Он описал разницу так: «Компания вроде ДжиЭм работает только ради прибыли и должна постоянно оправдывать ожидания с точки зрения финансов. Здесь мы смотрим на процесс с другой стороны: продукт успешен, когда он великолепен, и компания становится великой именно благодаря этому» (это повторило то, что Маск сказал мне до этого: «В тот момент, когда человек, управляющий компанией, начинает думать, что цифры имеют ценность сами по себе, компания умирает»). Фон Хользаузен продолжил: «другая разница состоит в том, что обычно инженерная часть идет прежде всего, потом это передается дизайнеру для красивой упаковки. В Тесла дизайну и инженерной части придается одинаково важное значение и Илон поддерживает этот статус кво». Теперь, после того, как фон Хользаузен привык к своей свободе и самовыражению в Тесла, он уже «боится возвращаться к доисторическим методам работы».

Миссия фон Хользаузена состояла в том, чтобы разработать дизайн второго поколения автомобиля — среднедорого, среднеразмерного, который называется Модель С. Родстер был основан на существующем дизайне и был для компании скорее трамплином, чем долговременным продуктом. Модель С является первым флагманом компании, он был их шансом заново изобрести концепцию автомобиля с абсолютно чистого листа.

Все это выглядит чрезвычайно похоже на то, что Стив Джобс сделал в Эппл. Он был одержим желанием производить «безумно совершенные продукты» и никогда не обращал внимания на то, что делают другие компании, всегда начиная работу над продуктом с чистого листа бумаги. Когда Эппл решил сделать телефон, они не пытались сделать более совершенный Блэкберри – они задались вопросом: Каким должен быть телефон?

Со временем крупные игроки индустрии становятся дряблыми, нерешительными и скучными, в этот момент может появиться правильный новичок, который горит желанием и креативностью, и показывает индустрии новые возможности, заново ее изобретая — в этом таятся огромные возможности.

Когда появился Айфон, он перевернул индустрию с ног на голову. Так должны ли мы удивляться, что когда появилась Тесла Модель С, журнал Consumer Reports назвал ее самой лучшей машиной из когда-либо произведенных с рейтингом 99 из 100, а собственники Модель С по всей стране одержимы своим автомобилем? Нет, потому что это, как Айфон – 15-летний прыжок в будущее.



Модель С — быстрейший 4-дверный седан в истории, разгоняющийся до 100 км/ч за 2.8 секунды. Он бережет энергию батареи, потому что имеет чрезвычайно аэродинамичную форму с рекордным для индустрии коэффициентом сопротивления в 0,24. Большое количество инженерных инноваций объединены в нем что позволило добиться максимальным рейтингом безопасности NHTSA в 5.4 звезды, недостижимым для любого другого автомобиля.

Модель С уже может ездить без водителя:



И скоро будет способна встречать вас у подъезда утром с настроенной температурой в салоне, и правильной музыкой. Вечером вы сможете подъехать к дому и просто выйти из нее, а она сама поедет на парковку и встанет на зарядку. Они не стали придумывать фокус с годом производства (типа, как 2014 Тойота Камри и 2015 Тойота Камри), вместо того, чтобы придерживать новые функции до выпуска модели нового года, они просто добавляют новые функции по ходу производства. Тот, кто покупает машину сегодня, получит немного отличающуюся машину от тех, что были произведены пару неделей ранее. Они постоянно презентуют новые обновления и функции, автоматически загружая их через бортовую систему по wifi. Случается, что садясь в свою машину с утра, владелец обнаруживает, что появились новые функции и возможности.

В большинстве случаев Тесла пыталась сделать то, что не было возможно при ограничениях, который существовали в отрасли, так что они построили то, что хотели построить, чтобы снять эти ограничения:

Батарея Тесла – очень тяжелая, поэтому они хотели сделать кузов супер-легким, чтобы компенсировать часть веса и обратились к инженерам Space X и использовали продвинутые ракетные технологии, чтобы сделать Тесла единственным американским автомобилем с полностью алюминиевым кузовом.

Команда Маска и фон Хользаузена потратила много времени, совершенствуя дизайн автомобиля до того, как пришлось придумать дверные ручки, а они уже привыкли к такому облику автомобиля. Чтобы не рушить все то, что они придумали, пришлось разобраться, как сделать так, чтобы ручки прятались в двери после начала движения

Им не нравилась модель реализации автомобилей через дилеров, они хотели продавать напрямую покупателям, но многие штаты запрещали это, так они стали бороться со штатами, которые запрещали, и постепенно преодолевают этот запрет.

Им не нравились кнопки на передней панели, они поместили туда огромный 17-дюймовый монитор с тачскрином, но к моменту выхода первых автомобилей iPad еще не существовал и подходящих мониторов тоже, поэтому им пришлось изобрести свой.

Инновации, подобные этим, помогли Тесла построить выдающийся автомобиль, но по-прежнему существовали ограничения, который мешали победной поступи Тесла по миру. Из трех проблем, которые мы обозначили раньше, AC Propulsion успешно решило две — динамику и запас хода, команда Тесла воспользовалась этими наработками и продолжила их совершенствовать. Динамика стала лучшей среди всех седанов в мире, а запас хода — 333 или 432 км (в зависимости от модели) — стали отличными.

Однако, оставались еще 2 нерешенные задачи: можно ли поехать далеко? И сможет ли эту машину себе позволить средний американец? Tesla работает над обееми.

Как Tesla работает над вопросом дальних поездок:

С запасом хода 300+ км, Tesla с лихвой удовлетворяет запросы большинства потребителей по ежедневной эксплуатации. Даже в очень занятой день с поездами по большому количеству дел пробег обычного человека редко приближается 300 км в день. Но в длинных междугородных поездках электромобили всегда были проблемой. Маск предложил решение:

Строительство всемирной сети электрических заправок. Тесла разработала Суперчарджер — очень мощную зарядное устройство, и планирует создать общественные станции из нескольких Суперчарджеров, которые будут использоваться, как колонки на заправочной станции. Обычное зарядное устройство, работающее от сети, заряжает батарею Модель С за 5-10 часов, в зависимости от того, какую вы выбрали систему зарядки при покупке автомобиля. Очевидно, что никто не хочет останавливаться на заправке на несколько часов для того, чтобы осуществить процедуру, на которую бензиновому автомобилю требуется 5 минут, поэтому Суперчарджеры работают гораздо быстрее: они могут зарядить батарею со скоростью, примерно эквивалентную 100 км пробега за 10 минут. Так что если вы едете по дороге между Бостоном и Нью-Йорком (330 км), вы можете проехать ее без остановки, но если вам все-таки надо остановиться, вы можете подзарядить ее в течении 5-10 минут — немного дольше остановке на бензиновой заправке. По дороге из Лос-Анджелеса в Сан-Франциско (600 км) вам придется остановиться на 20-30 минут.

Фокус в том, что во время 4 часовой дороге из Бостона в Нью-Йорк, вы, скорее всего, остановились минимум на 5-10 минут, передвигаясь на любом автомобиле. А во время 6-7 часовой дороги из Лос-Анджелеса в Сан-Франциско очень естественно остановиться на 20-30 минут, чтобы перекусить и сходит в туалет.

Чем больше я об этом думал, тем больше понимал, что, на самом деле, никакой проблемы с дальностью поездки без подзарядки более нет для такого автомобиля, как Тесла. Скажем, вы ездите в дальние поездки 5 дней в году, что означает, что 360 дней из 365 вы ездите без всяких особенностей. Просто ездите и никогда не заезжаете на заправку. А как же другие 5 дней? Вам придется останавливаться по пути примерно на такое же время, как вы делали это обычно.

Выглядит, как идеальное решение, но вам необходимо иметь Суперчарджеры вдоль вашей дороги, чтобы воспользоваться в нужный момент. Вот как сегодня выглядит сеть Суперчарджеров в Америке сегодня:



И они строят сеть с бешенной скоростью вот какой она будет к концу 2016-го:



Европа и Азия тоже будут покрыты сетью.

Сейчас только автомобили Тесла могут пользоваться сетью и только Тесла может совершать дальние поездки, в любом случае. Но по ходу дела Маск планирует объединиться с другими компаниями, производящими электромобили, так что и другие смогут останавливаться на этих станциях.

Еще пара фактов о Суперчарджерах: пользование ими — бесплатно; и скоро все они будут работать на солнечной энергии. Маск шутит, что если случится Зомби-апокалипсис, собственники Тесла будут в порядке, потому что им не нужна сеть для подзарядки автомобиля. А еще это значит, что если у вас есть друзья, у которых можно остановиться по дороге, вы могли бы пересечь США, не доставая из кармана кошелек.

В будущем это станет даже проще, потому что Тесла изобретает новые технологии каждый день. Например, Родстер может уже сейчас проехать без подзарядки 560 км, так что вы могли бы проехаться из Лос-Анджелеса в Сан-Франциско без остановки. Это просто вопрос времени, когда и более дешевые автомобили будут иметь такой же пробег. Тесла также представила новую функцию для Суперчарджера: замена батареи. Водитель Тесла будет просто подъезжать к маленькому прямоугольнику и останавливать автомобиль. Из земли появится манипулятор, который снимет с автомобиля разряженную батарею и поставит новую. И вот, через 90 секунд — вы уже готовы продолжить путь! Это будет стоить в районе 60-80 долларов — так же, как полный бак топлива, так что у водителей появится опция «быстро или бесплатно».

Итак, проблема с запасом ходом практически решена, у Tesla остался только один вопрос, который надо решить: Ну кто же сможет позволить себе потратить $75000 на автомобиль?

Начальная цена автомобиля составляет вообще-то $69900. Но если вы хотите машину с бОльшим запасом хода и батареей, которая быстрее заряжается, цена начинает расти. Там много и других опций вроде таких: «о, вот эту фигню, которую вы только что упомянули, тоже включите, пожалуйста!», так что цена на Модель С легко может перешагнуть отметку в $100000.

У Маска на этот счет всегда есть ответ: после вычета $7500 налогового кредита, дающегося при покупке электрического автомобиля, есть еще и экономия на топливе в $2000/год. Согласен, но даже если вычесть все это, получится в районе $55000 за Тесла Модель С, что является запретительной ценой для большинства покупателей. У Тесла скорая появится новая модель — их кроссовер с крыльями чайки под названием Модель Экс — но это просто другая модель из «шага 2» — недешевый, не слишком массовый автомобиль. Он не решает проблему с ценой.

В автомобильном производстве этот принцип называет «правилом большого пальца»: каждое снижение цены на $5000 удваивает количество покупателей. Так что если у Тесла получится произвести суперхит, который будет на $35000 дешевле Модели С, это бы удвоило количество покупателей 7 раз или умножило бы его на 125! Что значило бы, что эту машину сможет позволить себе большинство людей.
Давайте снова обратимся к плану Tesla в виде Hershey's Kiss:



Итак, шаг №3 — это именно то, ради чего все затевалось. Шаг №3 — причина, по которой существует Тесла и если Тесла все-таки изменит мир, это произойдет благодаря шагу №3.

Этот автомобиль называется Модель 3 и она появится в 2017 году. Предположительно. И стоить она будет $35000 — $27500 после налогового вычета, а с учетом экономии на бензине — ниже $20000. Предположительно.

Но как? Прямо сейчас батарея Модель 3 стоит примерно $20000, даже если Тесла откажется от своего крутейшего алюминиевого кузова, сделает машину меньше, а также выкинет некоторые крутые штуки, которые есть в Модель С, только стоимость батареи делает цену в районе $35000 невозможной.

Как Тесла решает проблему высокой цены:

Большие проблемы требуют больших решений. Чтобы решить проблему запаса хода Tesla строит глобальную сеть Суперчарджеров, чтобы решить проблему с ценой, они строят это:



Илон Маск назвал это Гигафэктори. Это фабрика по производству литий-ионных батарей стоимостью в $5 миллиардов долларов, которая сейчас строится в Неваде. Фабрика будет полностью автономна, получая энергию от солнечных батарей, ветра и геотермальных источников. На фабрике будут работать 6500 человек.

Прямо сейчас мировое производство батарей составляет 30 гВт-часов в основном для использования в ноутбуках и телефонах. Гигафэктори будет производит больше батарей каждый год, т. е. более чем вдвое повысит мировое производство. Это принесет два огромных преимущества:

Во-первых, Tesla планирует увеличивать производство своих автомобилей «до 500000 штук в год, а для этого им потребуются литий-ионные батареи. Аргументация Маска проста: »Я знаю, что мы не сможем получить достаточное количество батарей, если не построим эту проклятую фабрику, и, насколько мне известно, никто не собирается ее построить для нас". Цифры делают эту потребность очевидной: чтобы сделать достаточно батарей для покрытия спроса в 500000 штук в год, Тесла необходимы около 30 гВт-часов батарей в год — весь сегодняшний объем мирового производства, им пришлось бы использовать каждую батарейку на свете. Тесла Гигафэктори едва покроет их собственные потребности, а если наступит день, когда все автопроизводители начнут делать свои электромобили, потребуется много фабрик, подобных Гигафэктори.

Во-вторых, Тесла не только удваивает мировое производство батарей, но и постоянно работает над совершенствованием технологии производства батарей. В результате разработок Тесла батареи станут значительно дешевле, Маск рассчитывает, что стоимость батарей снизится на 30%. Прямо сейчас Тесла могла бы делать автомобили с запасом хода в 760 км, но не делает этого, потому что это увеличит стоимость автомобиля. Но с понижением цены на батареи запас хода электромобилей вырастет!

Я нисколько не сомневаюсь, что Model S — лучшая дорогая машина, которая когда-либо была сделана. В первый год продаж они превысили продажи своих хорошо известных соперников: Мерседес S-класса, БМВ 7, Лексус LS и Ауди А8 — и с тех пор удерживают лидирующие позиции. Но все эти автомобили играют на очень маленьком поле для очень богатых.

А вот Модель 3 перевернет всю индустрию с ног на голову. Вы возможно сегодня ничего не знаете о Тесла — вам все равно, но я совершенно уверен, что все узнают о Модели 3 очень скоро. Возможно поэтому Маск отказывается делать какую-либо рекламу — он знает, что когда появится Модель 3, ему не придется.

Рынок принял информацию к сведению. Выход на рынок акций в июне 2010 года, когда Тесла привлекла $226 миллионов — первый выход на рынок автомобильной компании, после того как Форд сделал это в 1956-ом. С тех пор стоимость акций Тесла устремилась вверх. Сегодня, 7 лет спустя после пребывания на пороге совершенно банкротства, капитализация компании составляет авторитетный $31 миллиард. Чтобы продемонстрировать, насколько потрясающий путь прошла Тесла, я нарисовал график стоимости компании с тремя главными конкурентами: Форд, ДжиЭм и Крайслер:



Автомобильная индустрия находилась в стагнации долгое время, и в течении десятилетий не появлялось голодных новичков, которые бы могли изменить ситуацию. Тесла пока не пробила крону, но в первый раз за долгое время появилась компания, которая прорывается с самого низа со скоростью света.

Эффект ряби

Если вы — одна из крупнейших автомобильных компаний, и вы работаете уже на протяжении десятилетий и спокойно делаете свое дело, совершая небольшие усовершенствования каждый год, в отношении своей линейки автомобилей, может ли быть что-нибудь менее раздражающее, чем Тесла?

Помните, автомобильные компании знают все об электромобилях и их преимуществах. Большинство из них сделало свой электромобиль в 1990-ых, когда Калифорния обязала их, но когда закон отменили, буквально в следующую секунду они конфисковали и уничтожили автомобили. Собрали мусор в кучку и завесили тряпочкой с надписью: «ничего интересного». Угроза исчезла и они с радостью вернулись в зону комфорта, постепенно улучшая свои традиционные автомобили.

Их отношение к электромобилям имеет основу: дилеры зарабатывают кучу денег, ремонтируя двигатели, меняя масло и другие расходники — они потеряют эти деньги, если будут продавать электромобили с двигателями, которые практически не ломаются.

Автомобильные компании знают свои автомобили вдоль и поперек и они отточили искусство выдавать небольшие штрихи, как существенные улучшения, чтобы продать модель «свежего года». Электромобили для них — новый мир, они точно не знают больше, чем Тесла о том, как сделать хороший двигатель или улучшить плотность заряда в батарее. А точнее — знают гораздо меньше, что подтверждается желанием Мерседес и Тойота приобрести двигатель Тесла для своих автомобилей. Каким же шилом в заднице должны быть все эти работы по исследованиям и разработкам в области электромобилей!

Самое главное, сегодня мир хочет покупать автомобили с ДВС, не требуется никого убеждать в преимуществе традиционных автомобилей — достаточно пары стандартных объявлений на ТВ, чтобы отточить последнюю фазу восприятия бренда и проинформировать клиентов о последних изменениях в продукции. А электромобили — новы и пока пугают потребителей, поэтому придется преодолеть сопротивление, образовывая потребителей, и убеждая их в преимуществах нового товара. А настоящей проблемой является то, что для правильного позиционирования электромобилей вам придется сделать то, что делаю я на протяжении этого длинного поста, и объяснить, почему электромобили — огромный скачок прогресса вперед от бензиновых автомобилей, что очевидно отправляет сообщение: Бензиновые автомобили — грязные, неудобные и старомодные. А это не то, что вы хотите сделать, учитывая, что именно это позволяет вам заработать на хлеб с маслом, продавая по 10 миллионов автомобилей ежегодно.

Ну кто захочет иметь с этим дело, если все это можно было бы просто оставить, если Тесла исчезнет.

Франц фон Хольцзаузен работал в трех подобных компаниях, он видит эту проблему так: «они оказались скованны своими производственными и юридическими процессами, скованными ДВС, который были их хлебом и маслом, скованными моделью продажи через дилеров, скованными своей историей».

Маск объясняет это недостатком смелости и оригинальности: «Крупные автопроизводители слишком перестраховываются. Они хотят увидеть, что это работает где-то еще, прежде чем реализовывать у себя».

Но дерево Тесла растет вверх и приближающийся прорыв наверх уже достаточно напугал индустрию. Мы знаем это наверняка, так как к моменту первых продаж Родстера в 2008 на рынке не было ни одного электромобиля от большой компании. Сегодня Форд, Шевроле, Ниссан, БМВ, Мерседес, Фольксваген, Фиат, Киа, Митсубиши и Смарт — у всех есть электромобиль. Это не случайность.

Так что это за электромобили такие?

Самый примечательный из них Ниссан Лиф, представленный в 2010 году и ставший самым продаваемым электромобилем в мире (хотя гораздо более дорогой Тесла Модель С возглавил продажи в нынешнем году). Лиф стоит в районе $30000 ($22500 после налоговой скидки) и имеет запас хода в 135 км. Генеральный директор Ниссан Карлос Гон был один из немногих в отрасли за пределами Тесла, кто поддерживал появление электромобилей. Он говорит об эффекте «как у соседа», который ускорит продажи электромобилей: люди начнут завидовать своему соседу с более футуристический машиной, которому не приходится покупать топливо, он начнет задавать вопросы, и, скорее всего, купит себе такую же.

Недавно представленный БМВ i3 на сегодня занимает второе место по продажам после Лиф и Модель С. Он стоит $43000 ($35500 после налоговой скидки) и имеет запас хода 130 км. Генеральный директор БМВ Норберь Рейсофер запрыгнул в паровоз электромобилей со словами: «Вы должны смотреть в будущее, через 10-15-20 лет автомобили, вроде i3 — будут точно».

Ни один из других электромобилей не продается так же хорошо. Я спросил Маска по поводу Лиф и i3, он сказал: «Запас хода — слишком низкий, но если они продолжат работу — они на правильном пути».

Это вроде, как: «Молодец Джони! Сегодня ты в первый раз сходил на большой унитаз! В следующий раз постарайся попасть метко и не расплескать все вокруг!». Именно в таком тоне Маск высказывается обо всей индустрии, пытающейся выпустить свои электромобили.

Фольксваген нанял бывшего Генерального директора БМВ и тоже, кажется собирается двигаться в сторону электромобилей, ДжиЭм тоже обещает большой прорыв со своим Шеви Болт.

Другие автопроизводители все еще — против. Генеральный директор Мерседес Дитер Зетще сказал, что не ожидает серьезных продаж электромобилей пока, потому что «потребитель получает автомобиль с меньшим запасом хода, длительной зарядкой, меньшим салоном и более высокой ценой». Основные японские производители — Тойота и Хонда скептически относятся к электромобилям и направляют свои усилия на производство гибридов и водородных автомобилей. Генеральный директор Фиат и Крайслер Серджио Маррииконе настроен настолько решительно, что советовал миру не покупать их Фиат 500е, объясняя, что продают его только потому, что заставляют законы.

Если электромобиль — главный транспорт будущего, ему предстоит проделать долгий путь, чтобы добраться туда. По состоянию на январь 2015 года в мире произведено 740000 электромобилей. Сравните это с 80 миллионами традиционных автомобилей, продающихся ежегодно и более миллиардом автомобилей всего. Электромобили составляют всего долю процента от общего количества. Но они продвигаются вперед:



То есть мы либо на пороге рождения новой эры электрических автомобилей или в середине очередного пузыря, прежде чем они исчезнут снова. И, как вы могли понять из предыдущих абзацев, автоиндустрия разделилась на два лагеря, каждый из которых сделал свою ставку.
Я думаю, скоро мы узнаем, что из этого получится, потому что появление настоящего прорывного автомобиля только предстоит.

Загвоздка только в том, что автомобили Тесла люди пока не могут себе позволить, а проблема со всеми остальными электромобилями — малый запас хода.

Это выглядит так:



Правда в том, что типичный Американец проезжает в среднем 60 км каждый день и запас хода в 130+ км — скорее всего, вполне достаточно для большинства пользователей. Но 130 км выглядят недостаточно для большинства покупателей и массовое распространение не начнется с такими характеристиками.

План Теслы состоял в том, чтобы произвести свой автомобиль-хит именно в зеленом квадрате (Доступный+Хороший запас хода), и они говорят что добьются этого с появлением Модели 3. Некоторые автопроизводители, включая Ниссан, Фольксваген и ДжиЭм, объявили о своем намерении создать более доступный электромобиль в скором времени, непонятно, сможет ли кто-нибудь из них попасть в зеленый квадрат, но они пытаются…

А если появится электромобиль по доступной цене с большим запасом хода…

Я не смогу предложить ни одного довода в пользу покупки автомобиля с ДВС

Автомобиль, сравнимый по качеству с Теслой, доступный среднему классу, похоже будет иметь только доводы «ЗА» в таблице «ЗА и ПРОТИВ»:

* ездит лучше. Мгновенный старт электромобиля подобен выстрелу из пистолета. Нет никакой задержки между нажатием на педаль и движением автомобиля. Никаких передач, быстрое и плавное ускорение. Управление — безупречно. Совершенно бесшумно.

* более удобный. Не надо ездить на заправку. Гораздо меньше обслуживания. Нет замены масла. Больше места — потому что отсутствует двигатель, а под капотом теперь багажник

* безопаснее. Без двигателя вся передняя часть стала сминаемой зоной безопасности. Это — один из секретов того, что Модель С побила все рекорды в тестах безопасности.

* дешевле. Ни бензина, ни масла. Меньше обслуживания. Никакой зависимости от меняющихся цен на нефть.

* экологичнее. Никакого городского смога, который вызывает много, много проблем со здоровьем

* ах, ну да — и, конечно, никакой экологической, экономической или геополитической катастрофы

Минусы электромобилей по сравнению с традиционными автомобилями:

* люди, которые люди управлять автомобилем с ручной коробкой передач, потеряют радость в жизни
* пять дней в году, когда вы едете в далекое путешествие, вам придется останавливаться на 30 минут каждые 3 часа, вместо 5 минут каждый четыре часа — издержки, которые могут показаться спорными, учитывая, что вам в любом случае придется останавливаться на 30 минут через каждые несколько часов

Электромобили пока не стали частью нашей жизни, пока есть очевидные минусы. Но через несколько лет электромобили станут дешевле, запас хода все больше и больше, Суперчарджеры будут появляться и там и тут, пока не окажутся повсюду, а время зарядки уменьшится с усовершенствованием технологий. Возможно, я что-то упустил, но уверен многочисленные комментаторы с раздражением укажут на мою ошибку. Но мне кажется это очевидным: эра традиционных автомобилей завершена, а электромобили — очевидное, очевидное будущее.