211service.com
Hoe Tesla de innovatie van elektrische auto's stimuleert
Ik heb onlangs een proefrit gemaakt in een van Tesla's luxueuze Model S elektrische auto's en heb een rondleiding gehad door de R&D-laboratoria, waar het zijn batterij- en oplaadtechnologie ontwikkelt. De ervaring deed me geloven dat Tesla een belangrijke voorsprong heeft op zijn concurrenten in de race om elektrische auto's naar de massa te brengen.
Schilderachtige route : Een Model S raast langs de kust.
Tesla's Model S is duur (het varieert van $ 70.000 tot meer dan $ 100.000), maar het bereik is 265 mijl, meer dan het drievoudige van dat van Nissan's Leaf (75 mijl). Binnen een paar jaar hoopt Tesla veel goedkopere voertuigen te produceren - waaronder een die $ 30.000 tot $ 35.000 kost - met een bereik vergelijkbaar met dat van de Model S. Tesla wil elektrische auto's ook praktischer maken door een landelijk netwerk van laadstations te bouwen die in ongeveer een half uur 200 mijl kan opladen, vergeleken met enkele uren om een elektrische auto op te laden bij een gewoon station vandaag.
Voor de testrit plande ik een rit van het hoofdkantoor van Tesla in Palo Alto, Californië, naar San Francisco en vervolgens naar Half Moon Bay voor een cruise langs de schilderachtige kust Highway 1 naar Santa Cruz. Later zou ik teruggaan naar het noorden naar Fremont voor een Tesla-fabrieksrondleiding, voordat ik de auto terugbracht naar het hoofdkantoor - de hele reis zou ongeveer 230 mijl bedragen.
Toen ik bij Tesla in Palo Alto aankwam om de auto op te halen, ontdekte ik echter dat iemand was vergeten hem 's nachts aan te sluiten. De batterijmeter gaf 208 mijl aan, minder dan het volledige bereik van 265 mijl voor de Model S. Ik kon nog steeds mijn reis maken, maar een stop bij een superlaadstation was nu essentieel.
De elektrische voertuigen van vandaag beloven verschillende voordelen ten opzichte van auto's op gas. Voor forenzen is er geen ritje naar het tankstation - alles wat je nodig hebt is een stopcontact thuis of op het werk - en een volledige lading kost slechts een paar dollar. En elektromotoren, die slechts één versnelling nodig hebben voor alle snelheden, kunnen ook verrassend responsief en krachtig zijn. Bovendien verbruiken elektrische auto's geen benzine en stoten ze geen vervuiling uit. Zelfs als je rekening houdt met de koolstofemissies en vervuiling van de energiecentrales die de elektriciteit produceren om de auto's aan te drijven, en van de productie en verwijdering, produceren elektrische auto's ongeveer 40 procent minder koolstofdioxide en ozon dan conventionele auto's.
Maar ondanks al hun eigenschappen worden elektrische auto's nog steeds geplaagd door twee vernietigende factoren: hoge kosten en niet-optimale batterijen.
Daar hoopt Tesla het verschil te maken. De innovatieve batterij- en oplaadtechnologie van het bedrijf heeft het een aanzienlijke voorsprong gegeven in het goedkoper maken van batterijen en sneller opladen, en het helpt Tesla ook om de kosten sneller te verlagen dan zijn concurrenten.
Om ongeveer 10.00 uur reed ik de parkeerplaats van Tesla uit en profiteerde van de acceleratie van de auto - 0 tot 30 in 1,7 seconden. Gedurende de dag passeerde ik andere auto's terwijl ik steile heuvels beklom, snel bochten nam en andere auto's voor stoplichten liet staan.
Brandstofmeter : Het dashboard van de Model S toont de huidige positie, de resterende lading en het energieverbruik in de loop van de tijd. Het deel van de meest rechtse grafiek in groen toont het resultaat van regeneratief remmen.
Maar ik voelde een steek van angst toen ik merkte dat er nog maar 107 mijl in de batterij zat. De auto schatte dat ik zou aankomen bij het dichtstbijzijnde laadstation, in Gilroy, met 20 mijl over - ongeveer de helft van wat ik had verwacht te zien. Ik zou me geen zorgen hebben gemaakt als ik wist dat ik op die schatting kon rekenen, maar zoals bij elke elektrische auto, varieert het werkelijke bereik afhankelijk van je rijstijl, het terrein en het verkeer. De Model S toont twee verschillende schattingen van het bereik: een die geleidelijk naar beneden tikt, zoals een brandstofmeter, en een andere die laat zien hoe uw bereik zou worden beïnvloed als u zou blijven rijden zoals u de afgelopen minuten hebt gedaan. Ik zette de airconditioning zachter, dimde het enorme 17-inch touchscreen van de auto en liet het gaspedaal los om wat sap te besparen. Ik kwam aan met nog 17 mijl op de teller.
Opladen was veel gemakkelijker dan ik had verwacht, nadat ik ooit een middag had doorgebracht met het opladen van een Chevrolet Volt bij een standaard openbaar laadstation om slechts 50 kilometer te laden. De auto herkende een RFID-tag in het handvat van de oplader en klapte automatisch het deurtje van het stopcontact open. Tegen de tijd dat ik over de parkeerplaats liep, een cheeseburger had gekocht en terug naar de auto had gedragen, was het bereik al 92 mijl, genoeg om de rit van de dag af te maken. Ik praatte een tijdje met een Model S-eigenaar en ging toen weer op pad. Ik bracht de auto die avond terug met nog 129 mijl in de batterij - meer dan het volledig opgeladen bereik van batterij-elektrische auto's van Toyota, Nissan, Ford, GM, Honda, Fiat, Renault, Mitsubishi, Smart of Scion, of opkomende elektrische auto's van Mercedes en BMW.
Ondanks de overtuigende vooruitgang blijven dezelfde uitdagingen voor elektrische auto's bestaan: kosten en bereik. Omdat er niet op elke hoek superchargers zijn (er zijn er slechts 16 in de VS), als je 's nachts vergeet de auto aan te sluiten, of als er een stroomstoring is of een ander probleem, heb je pech. Als ik bijna ergens anders in het land was geweest, of had besloten om via Highway 1 naar het noorden te gaan in plaats van naar het zuiden - of als ik was verdwaald - zou ik langs de kant van de weg hebben gestaan.
Het laadprobleem is grotendeels een infrastructuurprobleem. Maar het grootste technologische probleem blijven de kosten van de batterij. Het zijn de kosten die de capaciteit van de Model S beperken en elektrische auto's met een bereik van 265 mijl uit de handen van de meeste mensen houden.
De dag voor mijn rit maakte ik een rondleiding door Tesla's R&D-lab in de heuvels achter Stanford University. De chief technology officer van het bedrijf, JB Straubel, liet me versies zien van Tesla's Roadster, zijn eerste auto, en een Model S waarvan alles was verwijderd behalve de frames, wielen en het elektrische aandrijfsysteem (inclusief de batterij, de motor en de elektronica). die hen beheersen). Het was een grimmige blik op hoe ver het bedrijf is gekomen. In de Roadster neemt de omvangrijke batterij het achterste derde deel van de auto in beslag. De batterij en motor van de Model S lijken te zijn verdwenen. Hoewel de batterij veel meer energie opslaat, is hij compacter: het is nu een vlakke plaat die onopvallend tussen de wielen zit en dienst doet als onderdeel van het frame van het voertuig. Wat niet duidelijk is, is dat de kosten van de batterij, per kilowattuur, ook zijn gehalveerd.
Straubel wees op de grote verscheidenheid aan lithium-ionbatterijcellen - de onderdelen van een batterijpakket die daadwerkelijk energie opslaan - die het bedrijf aan het testen is. Dit omvatte een rij kleine cilindrische cellen ter grootte van AA-batterijen - het soort dat Tesla gebruikt in de Model S.
batterij verpakking: : Het batterijpakket in de Model S is plat en maakt deel uit van het frame dat de auto ondersteunt - de metalen behuizing biedt structurele ondersteuning.
Tesla's keuze voor deze kleine lithium-ionbatterijen is misschien wel een van de belangrijkste strategische gokspellen. Gevestigde autofabrikanten hebben gekozen voor grotere batterijcellen - ze maken het ontwerpen van een batterijpakket eenvoudiger, omdat je er minder nodig hebt. Maar de grotere cellen zijn, omdat ze meer energie bevatten, ook gevaarlijker. Dus autofabrikanten gebruiken minder energierijke batterijmaterialen die beter bestand zijn tegen vuur. In een poging om de lagere energiedichtheid te compenseren, kozen autofabrikanten voor platte cellen omdat ze dichter bij elkaar zitten, maar dergelijke cellen kosten meer om te produceren.
Door kleinere, cilindrische cellen te kiezen, heeft Tesla bespaard op productiekosten - hun kosten zijn verlaagd door schaalvoordelen voor de laptopindustrie, waarvoor de cellen zijn ontwikkeld. Tesla zou ook de meest energierijke batterijmaterialen kunnen gebruiken die beschikbaar zijn, deels omdat kleinere cellen inherent minder gevaarlijk zijn. En een betere energiedichtheid verlaagt de materiaalkosten. Deze aanpak betekende dat Tesla een manier moest ontwikkelen om vele duizenden afzonderlijke cellen met elkaar te verbinden, vergeleken met enkele honderden van de grotere cellen. Straubel vond ook een vloeistofkoelsysteem uit dat zich tussen de cellen slingert en de warmte zo snel kan afvoeren dat een probleem met de ene cel zich niet naar de andere verspreidt.
Door de kleinere, cilindrische cellen te kiezen, kreeg Tesla ook meer flexibiliteit bij het verpakken van de cellen. Grote, platte cellen zullen bij een aanrijding vervormen en mogelijk vlam vatten, dus andere autofabrikanten moesten plaatsen in de auto zoeken waar de batterij bij een crash niet in de weg zou zitten. Dat betekende dat er wat passagiers- of laadruimte in beslag werd genomen. Tesla zegt dat het zijn crashtests heeft doorstaan zonder dat zijn cellen vervormen of koelvloeistof lekt.
Volgens de meeste schattingen zou de batterij voor de Model S die ik heb gereden tussen $ 42.500 en $ 55.250 moeten kosten, of de helft van de kosten van de auto. Maar Straubel gaf aan dat het al veel lager is. Ze zijn eigenlijk veel minder dan de helft, zegt hij. In de meeste gevallen minder dan een kwart. Straubel zegt dat er meer kan worden gedaan om de batterijkosten te verlagen. Hij werkt samen met leveranciers van cellen en materialen om de energiedichtheid verder te vergroten, en hij verandert de vorm van de cellen op manieren die de productie ervan gemakkelijker maken.
Andere autofabrikanten merken het op. Dan Akerson, de CEO van GM, heeft naar verluidt een taskforce opgericht om Tesla te bestuderen. Brett Smith, mededirecteur van productie, engineering en technologie bij het in Ann-Arbor gevestigde non-profit Center for Automotive Research, zegt dat Tesla is veranderd van de eigenzinnige kleine lieveling van de media tot iets dat mensen in de industrie zeker aan het denken zet.
Nadat ik had opgeladen bij het oplaadstation van Gilroy, snelde ik over de snelweg terug naar San Francisco, opgelucht dat ik binnen het bereik van het oplaadstation was. Terwijl ik me moeiteloos door het verkeer bewoog, kreeg ik het gevoel dat elektrische voertuigen de toekomst zijn, en dat Tesla's vooruitgang op het gebied van batterijen en superchargen die toekomst hier eerder zou kunnen brengen dan ik had gedacht.