“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，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。