“敵人是碳”我們該如何減少碳排放？請看豐田首席科學家的見解

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? 我熱愛電動車，并想談談自己的想法
? 遵從科學
? 為了盡快減少碳排放量

想必ToyotaTimes的讀者們對于“敵人是碳”這句話并不陌生。

這句話是豐田章男社長在7月底時所說的，當時他使用搭載了氫燃料發(fā)動機的COROLLA Sports參加了日本超級耐力賽。

在邁向碳中和的道路上，我們所面臨的問題是該如何處理化石燃料燃燒后排出的CO₂，而非內(nèi)燃機（發(fā)動機）。

現(xiàn)在，我們暫時還找不到實現(xiàn)目標的“正確答案”。為了不做出讓選擇面狹隘的決策，我們懷著強烈的危機意識發(fā)布了這樣的信息。

事實上在美國，豐田還有一位站在同樣角度并不斷對外發(fā)布相關信息的人。他就是豐田尖端AI研究機構TRI（Toyota Research Institute）的CEO，Gill Pratt。

在TRI中，Gill Pratt的頭銜是管理人員，但要知道，他之前曾在美國DARPA（美國國防部高級研究計劃局）中工作，負責過許多機器人的研究項目，擔任過5年的防衛(wèi)科學與戰(zhàn)術技術局的項目經(jīng)理等，是AI領域中享有權威的知名研究人員。

現(xiàn)在，他在豐田汽車中擔任“首席科學家兼Executive Fellow”的職務，在豐田中央研究所中擔任“Executive Adviser”的職務等，同時在以國際視角指導豐田集團的研究活動，從科學的角度出發(fā)，在實現(xiàn)碳中和的道路上給予豐田建議并進行對外部的宣傳活動。

Pratt CEO 7月開始寫博客，第1回的標題是“敵人是碳：我們該如何減少碳排放？”接下來的8月，他以回答評論投稿的形式，又發(fā)布了第2回博客。

本期ToyotaTimes將會把第1回的博客翻譯成日語進行刊登。為實現(xiàn)碳中和，汽車制造商應該做些什么呢？本篇報道從科學家的角度出發(fā)，以全球為視角對上述問題進行了說明。

為什么豐田采取了“商品全面化”的電動化戰(zhàn)略？在Pratt CEO的解說中我們得知，那其中其實有著相通的新視角。

我熱愛電動車，并想談談自己的想法

我特別喜歡電動車（Electrified Vehicles）。要說理由，那不僅僅是因為我自己從事了幾十年的電動車研發(fā)工作，還因為我是向父親學習的，我的父親在新澤西州環(huán)境保護局大氣污染對策部門工作。因此我對溫室氣體和氣候變化相關的問題一直抱有濃厚的興趣。 現(xiàn)在我和我的家人一起生活在加利福尼亞州，去年這里發(fā)生了大規(guī)模的森林火災。和附近的人一樣，我目睹了火災的煙霧直沖而上，將天空染成橙色。而在地球對面的歐洲，正發(fā)生前所未有的大洪水災害。 現(xiàn)如今的異常氣象某種程度上確實是氣候變化造成的，為了防止氣候變化在今后引起更加嚴重的自然災害，我們強烈意識到：必須盡快實現(xiàn)碳中和。 在這樣的想法下，我從20世紀80年代后半段開始，作為MIT（麻省理工學院）的研究生，同時也作為研究人員和教師，負責電力電子方面的設計，為在世界各地參加比賽的MIT太陽能車隊的勝利做出了貢獻。 之后，在美國光伏逆變器制造商Solectria Renewables成立之初，車隊隊長James Worden為其出過力。而Solectria Renewables負責制造的是純電動車（BEV）的零件、初期的BEV以及太陽能發(fā)電用變頻器。 在1989年舉辦的太陽能車拉力賽“Tour de Sol”上，我負責橫渡瑞士和阿爾卑斯山脈車輛的電力電子設計和制作的工作。 現(xiàn)在，我除了豐田的SIENNA HYBRID（HEV）和RAV4 Prime（PHEV）之外，還擁有TESLA MODEL X（BEV）。我對這三輛車非常滿意。 當我說了這樣的經(jīng)驗，大家可能認為我會很支持舍棄內(nèi)燃機，并盡快轉移到BEV。 但其實我的想法并非如此。

遵從科學

作為一名科學家，我認為就像自然天理與人類構建起來的系統(tǒng)一樣，為了防止氣候變化，比起完全倒向BEV，提供更多樣的電動驅動機構將會更加有效。之所以這么說，理由有二。 第一，制造電池的成本很高，不僅需要使用稀少的自然資源，還在制造過程中排放了大量的CO₂。 我很喜歡開TESLA MODEL X。不過要知道，美國平均通勤距離為30mi（大約48km），如果駕駛TESLA MODEL X通勤的話，每天晚上就得充電。TESLA MODEL X本來具有超過300mi（大約480km）續(xù)航距離的電池，是可以大幅減少CO₂排放的，這么一來反倒浪費了這一點。 當然，我偶爾也會坐TESLA出遠門。但是大部分情況下，（編輯部注：由電池的集合體構成的）電池組，其90%都沒有起到作用，而駕駛HEV和PHEV等其他電動車的人則可以減少更多CO₂的排放。 為了能有效且最大限度地利用生產(chǎn)出來的電池組，此時巧妙的分配顯得尤為重要。即是說，不是像我的MODEL X那樣將所有電池集中在可以長距離行駛的BEV上，而是多分散在HEV和PHEV等“尺寸合適”的電動車上。 為了實現(xiàn)碳中和，我們必須考慮3R。所謂3R就是Reduce（削減）、Reuse（再利用）和Recycle（回收利用）。 其實我?guī)缀鯖]有給RAV4 Prima這輛PHEV加過汽油。RAV4 Prime只搭載了MODEL X六分之一容量的電池組，這便是一個例子。 我們投資一輛MODEL X的電池組，如果換成RAV4 Prime的話，除了我以外還有5個人可以為減少CO₂做出貢獻。關于這一點，我將用下圖來說明。 因為生產(chǎn)電池對于環(huán)境和經(jīng)濟都會帶來一定負荷，所以通過“智能調(diào)整”過后的電池包，可以做到在更多的電動車上安裝電池，從而更多減少CO₂的排放（圖中的紅色部分表示未使用的電池）。 第二個理由是，對于一般顧客來說最好的方法并不是對所有顧客來說的最好方法。 每個人的需求以及所處環(huán)境都不一樣，有的地區(qū)有可再生電力和BEV快速充電器，也有很多其他地區(qū)快速充電器這一基礎設施還不完備，需要通過大量排放CO₂來發(fā)電，因此BEV在車型周期中比PHEV，有些情況下甚至比HEV都會排出更多的CO₂。 也就是說，即使某一天對于一般人來說最好的選擇變成BEV了，那也并非對所有人來說都是如此，即是說在為減少CO₂排放做貢獻的方面，BEV不會是所有人的最好方法，也不是能最大程度減少CO₂的方法。 您可能會想：那應該盡早增加電池的生產(chǎn)量，減少發(fā)電站的CO₂排放量，同時盡快增加快速充電站的數(shù)量。沒錯，我也是這么認為的。 包括美國在內(nèi)，很多國家已經(jīng)開始通過將燃料從煤炭、石油變成天然氣來減少發(fā)電站的CO₂排放量了（由此CO₂排放量大約變成了原來的一半）。 那作為進一步的改善對策，就需要向綠氫和藍氫轉變；把火力發(fā)電站換成新的核電站、太陽能發(fā)電站、風力發(fā)電站、地熱發(fā)電站等等，這需要與新車壽命同等以上的時間，難度也高，會花費更多的成本。

為了盡快減少碳排放量

那我們究竟該如何做呢？ 要知道，碳在大氣中會存在很長時間，我們現(xiàn)在排出的碳，在今后100年以上的時間里都將存在。因此我們現(xiàn)在應盡的責任顯而易見，那就是要盡快控制碳排放。 作為一名科學家，我借愛因斯坦的話來說，為盡快減少碳排放的解決辦法是“一切都應該盡可能地簡單，但不要太簡單”。 我和豐田的想法一樣：世界上的政府提出“把所有的汽車都變成BEV”，這個狹隘的解決方案是錯誤的。我認為這樣不對，我們應該以提供多樣的驅動機構為目標，鼓勵汽車制造商去革新技術，使顧客能夠根據(jù)自身的狀況進行符合低碳的選擇，這是更好的解決方案。 敵人是碳，不是內(nèi)燃機。在今后的一段時間里，在世界很多地區(qū)，PHEV和HEV在整個車型周期中CO₂排放量會和BEV同等或低于BEV。我們用開放源代碼提供了一個模擬工具來證明這個事實。 我需要重申的是，我現(xiàn)在仍非常喜歡BEV。預計到2030年，豐田的BEV和FCEV將占據(jù)豐田在美國銷售數(shù)量的15%。 豐田計劃在2025年之前引入包括7種“TOYOTA beyond ZEO”系列車型在內(nèi)的15種車型的BEV。TOYOTA beyond ZEO4X（照片為概念模型）是beyond ZEO系列最初的模型。 另外，豐田還對包括全固體電池在內(nèi)的新電池和用來預測電池性能并進行優(yōu)化的AI工具等的開發(fā)研究進行了大量投資。 豐田還充實了HEV、PHEV、BEV、FCEV全方位的產(chǎn)品陣容，預計2030年在北美銷售的豐田車，其中70%將電動化。 于我而言，對各種狀況提供各種解決方案的辦法和“Think globally, act locally”這句話的意思是相同的。 而且，我相信這是能盡快減少往大氣中排放碳的最好方法。