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編譯/ 文龍

你是否有曾想過,是先有的汽車還是先有的柏油馬路?是先有的各類電器還是先有的電網?……是先有的產品還是先有了支援它的系統,一項革新性產物為何會普及一直是一個爭議性話題。

1900 年,美國汽車工業出現了三個同等的競爭者:汽油車、電動汽車和蒸汽車,當年的生產量分別佔比 22%、38% 和40%。1905年,超過50%的商用車輛是電動的。


可是,僅僅十年後,汽油車就取得了壓倒性的主導地位。這種主導地位通常歸因於技術經濟因素,比如電動汽車電池的先天劣勢。

不過,在一項最新的研究中,來自瑞典的 Josef Taalbi 和 Hana Nielsen 通過使用計量經濟學模型,衡量了基礎設施在 20 世紀初內燃機與電動汽車技術競爭中所起的作用,表明電力基礎設施的完備情況對技術選擇有著關鍵性影響。據估計,如果電網提前二十年發展起來,那麼電動汽車的市場份額可能已經達到 68-79%。

對此,來自英國倫敦政治經濟學院的 Gerben Bakker也作出了相應的評價,對論文中的觀點表示認可。


(論文於 10 月 7 日以「The role of energy infrastructure in shaping early adoption of electric and gasoline cars」為題發表在期刊《Nature Energy》上。)

在低碳電力生產前提下,電動車輛可以降低溫室氣體的排放。但目前為止,即使有了對消費者的財政激勵等政策,電動汽車行業依然未能獲得較大的市場份額。傳統觀點認為,汽油車獲勝是因為它更高效,價格更低。但 Taalbi 和 Nielsen 仔細分析了歷史資料,對這種解釋提出了質疑。

他們收集並分析了大量的資料,包括 1895 年至 1942 年間推出的 37,000 多種不同乘用車模型的詳細資訊,以及縣級電力和汽油基礎設施可用性、道路和家庭收入的相關資料。

研究調查了電動汽車是否因汽油車的效能更好和價格更低而在競爭中被淘汰,如果答案是肯定的,則可以解釋 1920 年電動汽車的消亡。結果發現,汽油車的平均價格從未低於 EV 價格的 85%。直到 1910 年,電動汽車並不比汽油車貴,而是更多地針對城市消費者。

(反事實假設——即電力在 15 或 20 年前已經普及的情況下,電動汽車的採用情況。 圖片來源:論文)

那麼,究竟是什麼導致了電動汽車的衰落?

一個關鍵性的因素,是電力基礎設施的可用性。Taalbi 和 Nielsen 首先研究了基礎設施開發對汽車開發技術選擇的影響,然後他們建立了一個反事實證明:如果美國電網在 1902 年達到1922 年的普及率,那麼天平就會往電動汽車那方傾斜,在 1920 年代推出的汽車中將會有 64-79% 為電力驅動的。雖然電動汽車可能並不會完全獲勝,長途駕駛時人們仍會選擇汽油車,但電動汽車可能早已成為城市出行的首選。

效能和價格並非汽油車取得主導地位的關鍵

Taalbi 和 Nielsen通過比較每年推出的新車型數量發現,早在 1900 年之前,大多數汽車製造商就更喜歡汽油車,並在 20 世紀的第一個十年中得到進一步加強。1900 年活躍的汽油車製造商數量為 145 家(共有 198 款單獨的汽車型號),而製造蒸汽和電動汽車的分別有 41 家(82 款)和 36 家公司(67 款)。1912 年活躍的電動汽車製造商最多有 24 家,而 1910 年汽油車製造商多達 341 家。隨之而來的是電動汽車製造商的穩步下降。



(美國個人汽車的產量和價格。 圖片來源:論文)

從 1910 年代開始,隨著汽油車融合了電動汽車的發明和概念,這場競賽開始轉變為價格和技術普遍性的競爭。雖然電動汽車往往是為利基市場生產的昂貴車型,但在考慮效能及多樣性的情況下,消費者對電動汽車的價格並沒有過於抗拒。因此,雖然電池的重量和容量肯定是技術限制,但電動汽車價格「先天偏高」的印象是有爭議的。

汽油車和電動汽車之間差異的另一個來源就是里程限制。資料表明,電動汽車的使用範圍邊界隨著電池技術的發展而不斷擴大,從 1890 年代中期的約 50 英里擴充套件到 1903 年的 118 英里,乃至 1910 年的 140 英里。電動汽車的平均續航里程從 1900 年的約 50 英里增加到 1910 年代的約 90 英里。鉛酸電池在 1884 年至 1901 年間將儲能容量翻了一番,到 1914 年再次翻了一番。

雖然即使從今天來看,續航里程仍然是電動汽車發展受到的掣肘之一,但技術效能還取決於社會、經濟和基礎設施環境,即電力和充電基礎設施的完備可以緩解電動汽車的有限里程範圍,並進一步影響生產商技術選擇的天平。

電網覆蓋廣的地區更傾向於電動汽車

歷史研究表明,在 20 世紀頭幾十年,汽車為某些區域生產,受當地市場動態的影響。這意味著當地的基礎設施和資源決定了電力、蒸汽和汽油三種驅動之間的選擇。因此,為了瞭解汽車生產商的技術選擇,研究人員採用了地理視角。



(汽車生產商的位置,綠色-電動汽車。紅色-蒸汽車。黑色-汽油車。圖片來源:論文)

觀察發現,受益於集聚的外部性、技術溢位和生產力提升,各類汽車生產商有著空間聚類趨勢,這支援了生產者的技術選擇與當地環境有關的觀點。為了調查技術選擇是否存在區域決定因素,研究人員還進行了邏輯迴歸建模,結果表明基礎設施對選擇電力驅動的佔比有相當大的影響。

更好的電力接入使住宅充電或充電站成為可能,同時也可能意味著電動汽車的執行成本降低,因為隨著電網的擴張,電價將大幅下降。因此,位於電力輸送增長較快的高度電氣化區域的汽車生產商更有可能選擇電力驅動的汽車。

電動汽車對環境的世紀性改善

Taalbi 和 Nielsen 還初步估計了電動汽車對汙染問題的改善。結果指出,到 1920 年,每輛汽車的二氧化碳排放量每英里將減少 0.4 公斤(佔汽油車排放量的 42%),總排放量將減少 2000 萬噸。



當然,目前尚不清楚是否可以在現實中做出更好的基礎設施發展決策。社會科學家有時會區分這種「路徑依賴」問題的三個等級:1、該決定無關緊要,或者如果重要,則做出最佳決定;2、該決定導致了令人遺憾的結果,但這些結果最初是不可知的;3、該決定導致了令人遺憾的結果,這些結果是已知且可補救的。

考慮到汙染,電力基礎設施可能介於第二級和第三等級之間。當時,二氧化碳排放和其他廢氣可能被視為不那麼嚴重的問題。然而,系統層面的一些先見之明是存在的。當代汽油車每英里產生的二氧化碳排放量與 1920 年的電動汽車大致相同,但我們花了一個世紀才達到這個水平。

電力生產率的歷史增幅為電網擴張提供信心

然而,人們更為關心的是,能否更快地普及電網?答案是肯定的。1899 年至 1941 年間,電力公共事業的生產率增長在美國所有行業中排名第二,連續 42 年以每年 5.0% 的速度增長,其次是汽車,增長率為 4%。

這些產出增長快於投入的速度導致相應的價格下跌。與當今的生產率增長率相比,這些資料非常出色,表明這些是高度活躍的行業,可以很好地應對激勵措施或消除阻礙因素。

電網擴張的其中一個阻礙因素是 19 世紀後期愛迪生和西屋公司之間著名的(交流與直流)「電流之戰」,以及隨後的專利池。

這又讓我們回到了一開始的問題——產品還是系統?交流電贏了,但也並非全面獲勝:紐約市的最後一個直流發電站直到 2007 年才關閉。但如果愛迪生和西屋電氣意識到快速和解對於電力應用在面對其他技術競爭時的重要性,他們可能會更早達成協議。

電動汽車的百年困境依然存在

Taalbi 和 Nielsen 表示:「今天,從某種意義上說,電動汽車仍然面臨著與大約 100 年前相同的障礙。」電動汽車更廣泛普及的瓶頸仍然涉及基礎設施(充電站),以及吸引富裕的城市和環保主義這一利基市場之外的消費者。



Taalbi 和 Nielsen的發現也同樣印證了充電站的可用性是(消費者)電動汽車採用率的最重要決定因素。在英國政府最近的 28 億英鎊推動電動汽車的專案中,增加充電點的數量就是其中一個重要組成部分。

歷史塑造未來

在研究方面,相關資料可以用於探索相同的結果是否適用於歷史上的其他國家,又或者是其他技術競爭課題。

時間越久遠,資料就越稀疏,就越需要我們富有創造力地來檢驗假設。因此,這類歷史研究存在許多困難和挑戰。但是,Taalbi 和 Nielsen 的這項最新研究為我們展示瞭如何做的方法論。

Gerben Bakker 認為,這項研究不僅僅是強調了相關基礎設施的發展對電動汽車的採用有何影響,更是為我們展示了「120 年前的決定對現在的影響有多麼深遠和持久,而我們目前的決定又將會對未來產生多麼大的影響。」

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原文連結:https://inewsdb.com/數碼/被基礎設施扼殺的電動汽車

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