Существует концепция «рвов» - преимуществ, которые есть у вас, но их нет у конкурирующей компании. Концепцию представил Уоррен Баффет, но сам Илон Маск является ее ярым критиком. Хотя пользуется ею, как оказалось, весьма успешно.

Если раньше традиционные автопроизводители, наблюдая за Tesla, говорили, что у Маска нет ничего такого, что они не могли бы скопировать производители, то сейчас ситуация несколько другая. Преимущества традиционных автобрендов – сильная инженерная школа и опыт массового производства, но у калифорнийской компании нашлись контраргументы.

 

Во-первых – металлы

 

Часто приходится слышать, что электрокары обречены из-за ограниченных запасов лития на планете. И что при резком росте производства автостроители столкнутся с его нехваткой.

Но, во-первых, как раз Tesla законтрактовал больше всего лития с берегов соленых озер от США до Латинской Америки. А во-вторых дефицит лития – преувеличенная проблема, говорится в статье  издания Forbes.

Так, для 1 млн электромобилей в год достаточно 10 000 тонн лития, для 100 млн (полного замещения производства обычных легковых авто) — 1 млн тонн в год. Лития уже сегодня добывается 60 000 тонн в год, и даже легкое увеличение цены заметно расширит объем его коммерчески целесообразных резервов.

Как ни странно, но более острая ситуация сложилась с кобальтом, используемым в электродах той же батареи. Ранее ЭлектроВести уже писали про дефицит кобальта и резкий рост его цены. Но у Tesla здесь тоже есть ответ.

Практически все конкуренты Tesla из классического автопрома используют NMC-батареи (никель-марганец-кобальт), где кобальта всего 15% по весу — около 360 г на киловатт-час емкости аккумулятора. В итоге Jaugar I-PACE требует почти 33 кг кобальта, а Chevrolet Bolt — 21,6 кг. Это в разы больше массы лития, нужной для производства тех же электромобилей.

А Tesla использует никель-кобальт-алюминиевые батареи (NCA), требующие примерно 220 г кобальта на киловатт-час емкости аккумулятора. Даже самый «дальнобойный» вариант последней Tesla — Model 3 Long Range — в итоге требует менее 17,2 кг кобальта. Базовая версия, которую начнут продавать со следующего года, обходится объемом кобальта меньше 12 кг. По пробегу на одной зарядке она близка к Chevrolet Bolt, а разница затрат кобальта — почти в два раза.

Более того, Илон Маск уже заявил, что со следующего года компания планирует вовсе отказаться от кобальта в катоде. Никто из конкурентов, кроме китайского BYD, пока на такой шаг не пошел. BYD использует литий-железо-фосфатные батареи, у которых плотность запасаемой энергии куда меньше, чем у Tesla.

Во-вторых – аккумуляторы

Энергетическая плотность батарей Tesla выше, чем любых других. На данный момент Model 3 оснащена батареей, содержащей 4416 цилиндрических элементов формата 2170 (21 на 70 миллиметров). Средняя энергетическая плотность на уровне субмодуля батарейного блока — 223 ватт-час/кг, на уровне цилиндрического элемента — 270 Вт-ч.

То есть, чтобы чтобы иметь батарею той же емкости, Jaguar и Chevrolet Bolt нужны лишние килограммы. А они увеличивают расход энергии электромобиля и снижают его дальность.

При этом еTesla динственный производитель, который использует цилиндрические элементы, все остальные работают с призматическими, которые крупнее – их проще собирать, чем много мелких цилиндрических. К тому же такая сборка позволяет иметь больше ватт-часов на единицу объема. Поэтому батарея Chevrolet Bolt состоит всего из 288 элементов и собрана в одном месте, а не разнесена по всему днищу, как у Tesla.

У этой логики есть и крупные недостатки. Много мелких элементов в батареях Tesla расположены с большими зазорами друг относительно друга. Между ними куда больше места, а расстояние от их центра до охлаждающей ленты (окружающей цилиндрический элемент) — всего сантиметр. Это значит, что им проще избегать перегрева, чем более крупным призматическим элементам. Между цилиндрами проще разместить эффективное жидкостное охлаждение, и они менее уязвимы для возгорания всех элементов сразу при аварии. Все это означает, что аккумуляторы можно заряжать и разряжать быстрее, чем аккумуляторы конкурентов, поскольку опасность перегрева меньше.

Да, такие батареи занимают больше места, но это, как ни парадоксально, делает машины Tesla даже более просторными в ширину и длину, чем у конкурентов. «Размазанная» по днищу батарея находится в горизонтальной плоскости, не пересекающейся с салоном, то есть при одинаковой колесной базе расстояние между сиденьями (и/или емкость багажника) получается больше. Заодно полутонная батарея делает центр тяжести машины очень низким, отчего автомобиль устойчивее к переворачиванию.

У Nissan Leaf батарея расположена под полом, как у Tesla, но элементы у нее призматические, а жидкостного охлаждения нет, что вызывает большие проблемы в реальной эксплуатации.

Отдельный батарейный элемент у Nissan Leaf в 15 раз, а у Chevrolet Bolt в 10 раз крупнее, чем у Tesla Model 3. Это ведет к тому, что их владельцы будут заряжаться куда медленнее. Электромобили от GM и Nissan за 30 минут зарядки получат достаточно энергии, чтобы проехать 140 – 144 км. И это заявки производителей: в реальности все куда хуже из-за перегрева слишком плохо охлаждаемой батареи.

Разработчики Jaguar I-PACE утверждают, что в будущем их электрокар после 30-минутной зарядки сможет проехать 200 км. Но только когда «общественные заправки получат нужные технические усовершенствования». А до тех пор покупателю машины стоимостью от $68 000 предлагают пользоваться 135 км пробега за 30 минут зарядки. Тем временем Tesla Model 3 за те же 30 минут набирает энергии на 270 км пробега.

При этом в отличие от других автопроизводителей Tesla имеет сеть собственных суперчарджеров, которые заряжают потребителя уже сегодня, а не предлагают ему ждать прогресса на «общественных зарядках», которых сегодня радикально меньше, чем суперчарджеров.

 В-третьих – аэродинамика 

Расход энергии на километр пробега. Инженеры традиционных автопроизводителей здесь отстают, так как для ДВС-машин этот показатель не так заметен, поскольку меньший пробег на одной заправке можно легко исправить, просто заехав на АЗС. Для электрокаров же критически важно иметь минимально возможное потребление энергии на километр пройденного пути.

Для этого у Model 3 есть то, чего нет у конкурентов. Во-первых, коэффициент аэродинамического сопротивления 0,23 — самый низкий среди всех серийных машин в мире (у Bolt, например — 0,31). Он обеспечивает очень умеренные затраты энергии на трассе. Во-вторых, основной мотор на задней оси на постоянном токе — его КПД на 5-10% выше, чем у моторов на переменном токе. А ведь именно последние выбрали — в силу их большей распространенности и технической «привычности» — конкуренты Tesla.

В итоге при батарее на 78 киловатт-часов пробег Model 3 на одной зарядке —537 км по циклу EPA. У Jaguar I-PACE емкость батареи 90 киловатт-часов, а вот пробег на одной зарядке — всего 480 км, Chevrolet Bolt с 60 киловатт-часами — 383 км. Цифры пробега по разным циклам далеко не так важны, как те, что можно получить в реальной жизни. В сущности, пробег на одной зарядке становится важен только на трассе: в городе типичный покупатель вряд ли проедет 537 км в сутки.

На трассе отличная аэродинамика Model 3 дает ей вырваться далеко вперед. При 120 км/ч она проезжает 443 км (480 км на 113 км/ч). Chevrolet Bolt на такой же скорости — только 305 км.

Вспомним еще раз о преимуществах лучше охлаждаемой батареи. Если Model 3 на обещанной скорости заряжать удается, то ни у Nissan Leaf, ни у Chevrolet Bolt это не выходит. Дело в том, что производители измерили скорость зарядки машины с «пустым» аккумулятором и долгое время стоявшей на месте. Однако реальный пользователь вовсе не заряжает машину на трассе таким образом. Он предварительно на ней едет, отчего батарея с призматическими элементами перегревается. Поэтому контролирующая ее электроника не дает Nissan Leaf заряжаться быстрее — за полчаса добавляет только 50 км пробега вместо обещанных 140 км!

У Chevrolet Bolt с этим получше, так как бы есть жидкостное охлаждение, хоть и призматических больших элементов, которые охладить хорошо и быстро не получается. Поэтому реально за 30 минут он заряжается только на 112 км пробега. 

Когда обанкротится Tesla

На данный момент практически пригодных к дальним поездкам электромобилей, кроме Tesla, никто не производит. Основные страхи потребителей в отношении электромобилей относятся именно к дальним поездкам. Так что Leaf и Bolt, как скорее всего и I-PACE текущих версий, рискуют остаться нишевыми машинами для города.

Маск весьма успешно выкопал такие технологические «рвы» (батарейный, аэродинамические, «ров» из сети суперчарджеров), которые конкуренты еще долго их не одолеют. Ведь в производство и платформ для электромобилей и аккумуляторных батарей вложено уже большие деньги. И не факт, что к тому времени Tesla не выкопает новые, создавая монополию на практичный универсальный электромобиль.

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber