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我眼中的現代電動車發展和TeslaMotors----坐下再說 坐下再說

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文中信息來源全部來自網絡和直接聽說(不包括道聽途說),只敢說儘量求真實,如有錯誤見諒。筆者非汽車工業專業人士,文中的分析和結論僅做參考,如有錯誤歡迎專業人士指正。

文中信息來源:

1.電影《whokilled the electric cars》 《Revengeof electric cars》

2.平面媒體: EVworld, Greentechmedia, Greencar report以及很多大眾媒體

3.口述: 三位cofounder,強人JB以及數位前20  Tesla老員工, 江湖老前輩Alan(後面會提到)

4.組織: 全美電動車協會,加州電動車協會

關注TeslaMotor這個公司和給力哥ElonMusk已經都超過7年了,5年前向大家宣傳此人和這個公司得不到任何回應。記得08年的時候我和朋友說喬幫主跟給力哥Elon在技術創新上比起來戰鬥力就是個渣(當然我對喬幫主也是很欣賞的),那個時候總被人嘲笑,現在嘲笑的人少了一些。並且最近因為Tesla股票價格的正向變化受到了越來越多的人的關注,不管怎樣總是很高興的。 關注了這麼久,公司的早期元老也有很多是我的朋友,看看網上的文章又多是媒體和銀行分析員的報導,總覺得應該寫一篇文章儘量還原一下公司的歷程,嘗試從另一個角度告訴大家,這個公司,這一群人為什麼給力,在什麼方面給力,給力到什麼程度。

首先講現代電動車的來歷。傳統電動車大家都知道了,120多年前Benz老爺爺就能做,用那種伏打電池加一個直流電機,但是當時的電動技術太落後了,這種車基本就是個擺設沒啥用還巨貴。很快發展了200年的基於氣缸活塞傳動系統的內燃機車就發展起來了,在此鄭重的感謝波意耳,馬略特,雅克查理,蓋呂薩克和開爾文爵士等前輩們天天在家拼方程做出的傑出貢獻。

現代電動汽車的火種起源於加州。1990年左右加州空氣質量局(CARB)通過了Zero-emissionvehicle (ZEV)mandate來控制當時及其糟糕的控制質量,PM2.5那個時候達到了令人髮指的25以上(今天下降到10左右了)。加州政府估計是世界上最不講道理的地方政府,基本意思說,我不管你們有沒有困難,下面7個廠商:通用,豐田,本田,福特,日產,和克萊斯勒必須生產一定數量的電動汽車,否則就給我滾出加州。

如何評判一個公司是否給力?不是在它嘩嘩賺錢的時候,而是面對危機和變革的時候。毫不奇怪的,除了通用和豐田,其他5個廠商統一的反應就是交罰款和lobby加州立法委(日產當年是很聳的,但是自從黎巴嫩人CarlosGhosn當家之後就給力多了,這也是後話)。1994年前後豐田推出Rav4電動版,通用推出了震驚天下的EV1,我們重點要講的就是這EV1.

EV1今人眼光看來是很怪的一輛車,尤其放在北京四環上,左右都是各位XXX的孩子開的豪華超跑,這車看起來跟要飯車沒啥區別,但在當時絕對是代表了這個世界的新生力量,我08年有幸見到了EV1的第三位買家Ron大哥,有幸開了他那輛14年的老車,加速平穩,駕駛舒適,有一種坐在《2001年太空漫遊》電影裡的宇宙飛船上的感覺。這輛概念超前,性能卓越,世界上第一輛真正意義的現代化電動車讓很多人看到了電動車技術能夠比肩甚至超越汽油車技術平台的可能性。當然在行家看來,超越已經是必然的,這第一個行家就是AlanCocconi,EV1首席設計師。

Alan的地位不僅在中國,連現代電動汽車發源地的美國都是被忽視的。他對電動汽車的貢獻和地位相當於馮諾依曼對計算機系統的貢獻,相比之下他的貢獻甚至相對更高。90年代初他的三篇經典專利:

1.  Integrated motor drive and recharge system 專利號:5,099,186

2.Combined motor drive and battery recharge system  專利號:5,341,095

3. Electricalcomponent assembly with heat sink專利號:5,060,112

奠定了現代電動汽車的架構:電動汽車核心部件分為電動機組,電池,車充三大部分。車充接受電池的電力然後以正確的額定功率驅動電動機。電動機組的關鍵是控制器,電池的關鍵是電壓電流和熱量控制,車充的關鍵是電壓和功率轉換。整個系統需要通過CANbus來控制信號,同時通過highpower cable來傳遞電能。在計算機領域,馮諾依曼提出了一堆理論就干別的事兒去了,但是在電動汽車領域,Alan不僅發表了專利,論文和基礎理論,還在通用公司4年之內搞出了可量產的樣機,不得不讓我佩服至極。要知道,94年的時候可沒有今天的鋰電池,都是鉛酸電池,而且他用的是交流異步電機,在當時的技術水平下是比較費電的。就這樣他還弄出了100千瓦(134馬力),140公里續航的電動車,並且還生產了2000多輛!當然我對他徹底佩服的是我第一次打開EV1的前蓋的時候,眼前一個比我拳頭還大的電容,晚上碰上流氓我還可以摘下來自衛。就這玩意的連接reliability能堅持14年多,我只能說一個服字。

後來跟Alan大叔通過一次電話,精力充沛的一個傳統美國瘋狂科學家的感覺。說話很快,腦子比嘴巴還快,他就是那種週六晚上不泡妞泡辦公室,能把Tequila和95號汽油搞混的類型。當然,他不是給力哥Elon,他的vision是有限的。老一代美國工程師優點是基礎紮實,缺點是知識更新換代慢。Alan1992年創立了第一個有影響的現代電動汽車公司ACpropulsion,和通用合作做了EVimpact,也就是我們常說的EV1,後來跟豐田合作做了ScionEbox,還有寶馬的MiniE,都是經典車型。當然最出彩的自然是給Tesla旗艦跑車Roadster提供技術,這也是為什麼要如此詳細介紹AC的原因。最終你會發現,現在全世界所有大廠的電動車的核心技術幾乎全部跟ACpropulsion有一代或者二代的繼承關係。

好,背景信息終於介紹完了,言歸正傳回到Tesla(背景信息確實有點長,但是不說的話後面的事兒就講不清楚了)。

首先要解決的問題,Tesla的創始人到底是誰?準確的說法,2003年底兩位成功企業家兼同事,MartinEberhard和MarcTarpenning從上一個公司成功退出,看著自己還年輕,也不愁吃穿,就著手計劃下一個牛逼的計劃。兩位都是世界級的工程師,Martin曾經是WyseTechnology的旗艦產品設計師。80年代初Wyse是大名鼎鼎,他們是世界上第一批做虛擬機和云計算的人,對比最近一年在硅谷看到的某些「云計算」「虛擬機」投資人我只能報以苦笑,他們恐怕連Wyse都沒聽說過。Marc則是在軟件,firmware和軟件硬件融合多個產品多個應用上有著非常輝煌的履歷。總的來說,兩個人都是visionaryengineer。經過半年的討論和思考,他們得出一下幾個結論:1.現今的汽車行業30年之內必不持久,石油供應趕不上汽車市場的增長2.汽車行業幾個新的技術方向,只有電動汽車在近20年明確的可以超越傳統汽車技術並且可持續3. 電動汽車的各個關鍵技術基本都成熟,臨門一腳開發產品完全可行

於是他們調研,設計,並且指定了企業的產品方向:首先開發一款能夠跟保時捷GT3或者法拉利Enzo相媲美的高檔電動跑車。正準備去找VC老朋友Steve和John的時候,有人給他們介紹了給力哥Elon。三個visionary碰到一起,共同的工程背景,共同的行業和科技發展洞察力讓大家一拍即合。給力哥Elon在辦Zip2之前就想做電動汽車公司,結果被Zip2和paypal的事兒給忙忘了,賺了3億美金之後他終於想起了這事兒,一看這兩位跟他的vision一致,想也不想就領投了他們的seriesA。公司的名字就叫TeslaMotors,紀念他們眼中最偉大的工程師尼古拉特斯拉。如果我沒記錯的話,Elon應該任董事會主席,從這個意義上來說,說他是創始人應該是沒問題的,不過技術的架構,產品的方向是Marc和Martin最開始開發的,Elon只是跟他們的vision很合拍而已。不過在這兒我要明確一點,我對三個人都是很佩服的,雖然我認為開始的開發主要靠兩個M,但是最佩服的還是Elon,為什麼我之後會提到。

第二個問題,Tesla起家給力在什麼地方?

第一件事情是產品的vision。他們的思路很清晰:任何一種新技術進入應用領域要經歷三個階段:第一階段高端市場,高售價高成本;第二階段中端市場,中等價格和中等成本;第三階段大眾市場:低成本低價格。他們現在只能做高端市場。通過瞭解,個人感覺前兩個階段兩位founder的vision更多一些,尤其是第一階段思路是很清晰的,但是給力哥Elon在公司前3-4年就把三個階段真正都想明白了。

第二件事情是產品的設計。現有電動車技術應該做什麼樣的高端產品?很明顯,豪華車房車做不了,電池技術續航能力不夠,輸出馬力到不了賓利的30%,這種明顯是不行的。但是電動汽車的最大優點是結構簡單,扭矩和加速快,這一點連法拉利都遠遠趕不上。因此,做一款超輕的高性能跑車是最合理的。

第三件事情是技術的開發。TeslaRoadster的drivetrain技術是和ACpropulsion合作+license出來的,那麼Tesla本身到底做了什麼樣給力的技術創新?

1. DriveTrain控制改進。最早Alan的EV1里面是模擬信號控制的,這跟通用汽車的DNA有關係,傳統汽車廠商對電子產品更新換代的速度沒有任何概念,他們根本就不知道什麼是摩爾定律,而且有意思的是,最後導致Tesla成功的關鍵就是摩爾定律,這一點後面再講。Tesla團隊的人把電動機控制系統全部改成數字控制,電容電感都扔掉通通用IGBT來控制輸入電流電壓。這樣的控制更精確更快速,並且整個系統可靠性非常高。Tesla作為最早進入電動車高功率電機控制系統的研發廠商,他們在電路設計,控制算法和firmware開發上領先所有對手至少5年。如果你同時開過NissanLeaf和TeslaRoadster就會知道,前者在加速,冷天氣等環境下的能耗是非常驚人的,導致整體用戶體驗大幅下降。而且NissanLeaf還算是全世界最好的電動車之一。

2. 電池系統創新。 促使Marc和Martin兩人做Tesla很大一個原因是鋰電池的出現。他們很先見的看到,EV1的年代用老式鉛酸電池能做出跟汽油車類似甚至更好的性能,那鋰系列電池讓電動車前進了一大步,徹底打敗所有其他的新能源車技術路線並且能夠有潛力讓電動車性能遠超汽油車。鋰系電池擁有比鉛酸電池更高的能量和功率密度,不過其熱特性和電特性都是很糟糕的。比如說電壓。任何單芯鋰電池外電壓必須在2.7-3.3V之間否則就會過熱導致多米諾骨牌效應。另外一塊大電池組內溫度梯度要求也是非常嚴格的,如果一塊30千瓦時的電池任何兩點溫差為2度,離火災就不遠了。如何「馴服」這難以控制的鋰電池?這一點Marc和Tesla的一號技術員工JB做出了傑出的貢獻。他們最終給出的解決方案是將7000個左右的2安時左右的18650封裝電池串並聯在一起。在最新一代Roadster的電池組裡面69個小電池並聯封裝成一個電池磚,99個電池磚串聯成一個電池片,11個電池片並聯成一個電池系統,總共6831個電池。記得07年左右這個技術慢慢成熟的時候,總能在電視台裡看到一些經典的評論員,打扮的油光水滑,裝腔作勢的說:想到開車的時候屁股底下墊著7000個筆記本電腦電池,這些Tesla的書呆子們走不了多遠了!

然而,這一群給力的人讓無知的電視評論員們失望了,而且失望之極。事後證明,不僅他們的電池系統很穩定,而且是世界上最穩定的系統。後來大家聽說過中國電動車起火,Volt起火,Fisker起火,唯獨沒聽說過Tesla電池起火。那麼他們的解決方案為什麼最穩定呢?首先,Marc和JB兩個人測試了當年300種市面上品質最好的電池,最後發現松下電池的穩定性和一致性遠超其他所有公司的電池,而松下的18650封裝電池穩定性又在其所有產品中最好,因此使用最穩定的電池芯對其電池組的質量奠定了基礎。後來的故事大家也知道,Volt和Fisker都用過A123的電池都起過火,並且A123也破產了。第二件事情就是電壓控制和溫度控制。電池越小,可以測量的分辨率就越高,控制就越容易精確。當然這個時候有人自然會問:7000個電池太多太複雜了吧?怎麼控制呢?但是在網絡控制領域,一個簡單程序就能通過router控制上萬台甚至幾百萬台服務器,而Marc更是這個領域的技術專家並且成功的賣過一個公司。因此,在底特律傳統車商不熟悉的領域,Tesla的團隊抓住了電池問題的關鍵,利用自己的聰明才智解決了這個問題。我第一次見到Marc的時候就急不可耐的問:大哥,您那些串並聯的數字,69並聯99串聯11並聯是怎麼得來的啊?Marc大叔摸了摸自己在海灘上游泳時被太陽曬得通紅的光頭,淡淡的道:DOE(design of experiment)。我一口鮮血差點就噴了出來。搞工程的人對這個概念應該都很熟悉,就是窮舉所有的可能數字排列組合,然後選取其中一部分組合進行仿真和實測,比較輸出的結果。6831個電池,無窮無盡的DOE,他們做了一年的時間。如果沒幹過工程的朋友想體會這個過程的困難的枯燥,可以參見《神鵰俠侶》裡面楊過在和小龍女分別的16年中和神雕在海中練劍的情景。一個聰明人,踏踏實實的長期苦練內功,最後的結果只能是一身驚人的藝業。

3. 造車架構簡化。Tesla剛開始的時候早期團隊的人對此並沒有明確的方向,他們並不知道自己能夠改變整個造車的理念和使用了上百年的架構。不過基於對電動汽車架構和關鍵部件的分析,JB得出一個很重要的結論:電動車的關鍵部件電池組和drivetrain以及所有的cable都可以集成到傳統汽車底盤大小的部分,跟傳統車相比大大節省了空間,而且以此為平台,「everythingabove is your imagination space」。在Roadster裡面這一點體現還不明顯,到了Model S和X就可以發現前蓋打開都可以放很多行李,車內容積比同樣體積的汽油車大很多。等到看完ModelX的發布會之後,耐著性子聽著給力哥磕磕巴巴的用他那比喬幫主爛10倍的口才發佈比喬幫主任何產品都要給力50倍的ModelX,我不禁感嘆,看來Tesla真的要把所有對手都遠遠的甩在後面了5年了。

從2003年兩位M哥開始醞釀,到後來JB,我的好朋友G兄,D兄,E兄(為了隱私隱去名字),Tesla在04年就組建了一支陣容強大的工程團隊。有意思的是,雖然直到2006年才有傳統汽車領域的技術大牛加入,事後證明恰恰是這一點讓Tesla別出蹊徑走出一條輝煌的汽車設計革新之路。

2004年一季度:公司正式成立,給力哥領投7百萬美金。

2005年:上半年第一輛實驗樣車(沒殼)出爐,給力哥Elon領投第二輪,下半年車身模型設計完成,第二輛樣車出爐,公司從20人擴張到80人。

2006年:上半年Elon跟投第三輪,所有創始人的好朋友SteveJuvertson加入董事會。公司增長到150人。

2007年:關鍵年。0-100公里每小時加速3.86秒。原有的二級變速箱設計Reliability出了大問題,過不了3000英里測試。現金急速見底,生產遙遙無期。給力哥ElonMusk正式發力。

喬幫主2007年在AllThings Digital接受採訪的時候說過一句大實話:成功的企業靠的是1%的創新和99%的執行。從坐在他身邊的比爾蓋茨點頭力度和頻率來看,這句話確實很有份量。而Tesla此時的CEOMartin做了很多。重要的創新點幾乎全部抓住,而從2006年之前的執行來看,他做的是很優秀的。電池系統性能卓著運行穩定,車身設計明快大氣,電動控制系統算法堅實。可以說,前40%的執行都做得不錯。但是當公司成長到150人之後就越來越難有效解決重大問題了,比如二級變速箱。本來原則上電動車都不用配備多級變速,但是如果需要高性能的加速,異步電機在低轉速的情況下功率輸出效率較低,會影響性能,因此引入二級變速是個很自然的選擇。但是在高壓高功率電控系統和變速箱之間的系統研發,這是全世界誰都沒做過的。當時選取的晶閘管IGBT在功率控制的精度和時間響應上都不太適用於二級變速。所以多次測試都無法通過。作為CEO,應該快速作出決定讓產品通過生產標準,但是Martin這個時候猶豫了,進入了反覆試驗的死循環,導致現金不足以支持交通部的認證測試和生產投資。

無奈之下公司只好進入下一輪融資,Elon領投,董事會把Martin解僱,電子製造業的風清揚式人物Michael臨危受命擔任CEO。公司很快做出一系列有效決定,第一批產品使用更好的變速箱供貨商,並且鎖死變速不讓換擋。他們在低速加速上犧牲了將近15%的效率換來了產品的順利發售,後來Roadster2乾脆換成單速變速箱,加速反而更快。當時整個公司非常恐慌,感覺自己永遠沒有機會做出真正通過認證的電動車。然而,他們一直信仰的硅谷老前輩摩爾的摩爾定律拯救了他們,2008年IGBT發展進入高速期,更小,更快更高效耐用的產品徹底把Tesla推上了一個技術高峰。2008年6月第一輛Roadster發售,之後TomHanks, George Clooney, 施瓦辛格,google二老紛紛買入。Tesla在洛杉磯開了第二家4S店。2008年10月份給力哥Elon上任CEO,Tesla開始了真正的生死之博。

2008年的10月份無疑是生死存亡的時刻。第一款跑車產品roadster出爐,原計劃7萬美金成本售價10萬美金。由於變速箱的改進,成本飆升到12萬,售價開始變成11萬,給力哥在洛杉磯客戶見面會上見到的滿是一張張憤怒的臉,他說他那天差一點就沒堅持下來昏倒在現場。Tesla面臨的情況非常糟糕:賣車虧本,200號員工每天工資不斷消耗,繼續融資無人願意接盤。我的好朋友G兄是公司第三號工程師,平常週二週四經常打打籃球,週末大家出來泡泡酒吧,那段時間憔悴的厲害。他跟我說,老大比他們壓力更大,他另外一家火箭公司SpaceX第三次發射失敗,已經沒錢發射第四次了。

Tesla何去何從?到底怎麼辦?擺在給力哥面前是這樣一個情況:技術遙遙領先;成本短期無法大幅下降;現金即將用完。這個時候,給力哥Elon的真正實力終於發揮了。意識到公司最關鍵的問題就是現金,他首先去了一趟戴姆勒,說服戴姆勒主席來Tesla參觀。然後花了大概8周左右的時間,將一輛SmartCar改裝成電動車,這其中包括底盤,電池,電動機和所有控制系統全部重新設計。不出所料,戴姆勒主席的對Tesla的技術大為滿意,對Tesla投資5千萬美金並且開始簽訂smartcar核心部件的銷售訂單。之後的半年內,又拿下豐田Rav4的電池和Drivetrain的訂單。對於很多人來說,這可能和戴姆勒的Deal沒有太大區別,但是對於一個關注電動汽車超過10年的人來說,能給世界第二款經典電動車提供最核心的部件本身就是對其技術先進性的一種體現。

可是,錢還是不夠,非常不夠。

如果說2008年是生死存亡的一年,2009年就是奇蹟不斷的一年,給力哥Elon的戰鬥力終於爆表。首先08年快速啟動的modelS計劃進展順利,設計,測試和prototyping在2009年上半年順利完成,對於一個第一款產品還未完全成熟的年輕汽車公司來說,不得不說團隊的創造力和執行力都是驚人的。在眾多的批評和質疑聲中,朱棣文和奧巴馬參觀了工廠,Tesla成功拿下4.65億美金的貸款用於生產ModelS並且開始接受客戶的定金。另外公司還需要6千萬的流動資金用於生產,工程等費用。再次遇到瓶頸。有一位董事Steve有一次跟我們講,一開始給力哥出來融資的時候,大家都不敢接這個茬。硅谷也沒有幾個懂汽車技術的風險投資人,大家不知道roadster是否最終能掙錢,也不知道ModelS能不能成功生產,因為Roadster開發花了將近2個億。融資3個月還是沒有進展。這個時候給力哥終於出來,拿出自己銀行中僅有的6千萬美金,發邀請給自己認識的所有的投資人朋友說,這一輪6千萬,大家自願認購,不夠的我來補上。這氣勢一下子把大家給震住了,眾人才如夢方醒紛紛跟進。最終這一輪大概融資8千萬美金。

經歷了07的關鍵之年,08的生死之年,09的奇蹟之年的Tesla就如浴火重生的鳳凰一般一飛衝天。之後的事情很多人都知道了:2010年中上市納斯達克,成為自1954年以來第一家美國上市汽車公司,上市當天漲到18美金。2012年中第一輛ModelS下線。2012年第一季度ModelX發佈。2013年第一季度實現盈利,股票漲到90美金左右。

Tesla是這樣一個公司:他們在創新最困難最昂貴的的汽車行業,通過世界一流的團隊,理想化的領導人和良好的硅谷創業環境非常幸運的生存,發展壯大了起來。他們帶來的技術進步對行業是革命性的;他們今天在產品設計,技術積累和商業模式構建都遠遠領先同業競爭對手。作為一個長期接受工程師訓練的人,我對這個公司表示最高的敬意。在公開演講中,我曾經分別問過Martin和給力哥Elon同樣一個問題:如何做出有影響的創新。他們的回答我寫在下面:

Martin說:你需要天真幼稚一點,因為如果你太成熟,你會很清楚你即將遇到的困難並且退縮。

給力哥Elon說:不要太過相信自己的直覺和commonsense,他們在創新活動中往往會誤導你。你可以學習一下量子力學,能有很多收穫。

或許,今天我就應該再翻翻自己的《費曼量子力學講義》。
眼中 現代 電動車 電動 發展 TeslaMotors 坐下 再說
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Better Place:讓世界變得更好------------坐下再說 坐下再說

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專家就是那些在他們的領域中犯過所有錯誤的人。----量子力學創始人尼爾斯波爾

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文中信息來源:

1.ShaiAghassi多方訪談

2.Idan Ofer口述,Better Place 3號創始人,多位前20號員工口述

3.Better Place頭版和第三版商業計劃書節選,宣傳資料以及眾平面媒體資料

4.全美電動車協會,加州電動車協會

Better Place從成立到破產,在過去的6年時間彷彿上演了一場傳奇而絢麗的戲劇。最近很多曾經在BetterPlace工作的朋友紛紛在Facebook發文回憶自己曾經在BetterPlace的經歷以紀念剛剛破產重組的公司,不禁讓我感慨萬千。從2007年因為各種原因就開始關注這個公司,雖然從一開始就認定做不成,但真的發生了還是挺為他們惋惜的。作為一個電動汽車愛好者,在此想以一個行外人的視角分析這個公司的發展,總結他們做對了什麼事情,做錯了什麼事情,對未來的電動汽車發展有什麼啟示。

2007年對電動車來說是頗不平靜的一年。TeslaRoadster推遲發售,Martin下崗;ACpropulsion推出新款根據ScionXB改裝的第一輛Ebox遞交給客戶湯姆漢克斯,這也是第一輛由18650鋰電池組裝的高性能電動車;南加州著名孵化器IdealLab下屬公司Aptera推出了形似星際迷航小型飛行器的世界能量效率最高的電動車Type-1;寶馬公司宣佈基於MiniCooper車型的電動版MiniE研製計劃。這一年,國際原油價格從56美金一桶飆升到98美金。

在這一片熱鬧聲中,電動車的江湖還出了一個異數,這個人就是ShaiAgassi.

2005年的達沃斯世界經濟論壇,大會主席兼創始人KlausSchwab問大家:Howdo you make the world a better place by 2020? 這一提問引發了眾多世界經濟領袖的熱烈討論,同時也激發在場的Shai對世界未來的暢想和自身理想的思考。

在進入電動車行業之前這個人有著輝煌履歷。畢業於以色列著名技術學府IIT,26歲在以色列創辦企業軟件公司TopTier,2001年32歲將公司以4億美金賣給企業軟件巨無霸公司SAP。在SAP他主管技術和戰略部門,到了2005年36歲的他已經成為公司CEO的第一順位人選,計劃2007年接替上任CEO。筆者僅見過他本人一次,是一個風度翩翩的學者形象,和硅谷典型的口若懸河的企業家不同,他口才雖然不錯,但是可以感覺措辭遣句經過了明顯的思考和整理,追求一種理性的嚴謹性。

達沃斯論壇的那場討論,對於Shai這種學者氣質的理想主義者的影響是及其深遠的。出身於以色列,從小就活在一個石油孤島上,對石油為基礎的交通的不可持續以及不健康的發展有著深刻的體會。他一直相信,將汽車從石油中解放出來是可以讓世界變得更美好的一個途徑,而且是必經之路。

那麼第一個問題來了:什麼清潔能源的汽車可以不依賴汽油?兩個重點:電動車和燃料電池車。鑽研精神強的Shai走訪了全球的數家大車商,歐美主流的新能源汽車研究所,發現燃料電池車在氫氣存儲,功率輸出控制以及成本上都難以滿足規模量產的要求,商用時間太遠。而此時2007年的電動車技術發展已經是一日千里,商用化可行性早在94年EV1和RAv4上得到了充分的驗證。因此中期用電動汽車取代汽油車成了Shai的目標。

「When we change the world, we do it in a big way.」 就像所有的夢想家一樣,Shai可不只想賺點兒錢,他不缺這些,他想徹底改變世界。經過長時間的思考之後,他給自己設定了一個宏偉的目標:讓電動車在汽車市場佔有率超過95%。達到這一水平,全球的二氧化碳濃度會開始下降,空氣污染大大降低, 50年後的石油枯竭而帶來的交通方面的危機也能得到極大的解決。

馬上第二個問題來了:這個世界需要什麼才能使電動汽車(轎車)市場佔有率達到95%以上?通過一段時間的學習,Shai得出了一個結論:電動汽車的普及最大的障礙是基礎充電設施,不能及時充電會使市場難以接受。如何解決這個問題?Shai的方案是:提供一個充電和換電池的網絡。

他怎麼得出這個結論的?這還要從傳說中的Felix叔說起。

Felix Kramer,康奈爾大學美國文學專業出身,趕上電腦革命,在電腦自動印刷和發佈行業創辦公司發了財,從紐約搬到硅谷,尋找新的創業投資機會。因為一直在媒體行業工作又經常接觸環境可持續發展的話題,他對傳統汽油車的環境污染問題深為關注。他早年投資了著名的燃料電池汽車公司HyperCar,發現此技術中短期無法商用,長期商用的希望也暫時沒看到,於是他轉向研究電動車。作為一個美國嬰兒潮人的代表,Felix叔跟ACpropulsion的Alan一樣,對新的工程系統設計充滿了好奇心和鑽研熱情。他和Ron以及MarcGeller一起合作深入研究了當時風靡美國的豐田混合動力車Prius,認為如果將Prius改裝成可插電版本並且加大電池的容量讓汽車更多的使用電能則能量利用效率會更高。2003年他成立了的Calcars,專門致力於將Pruis改裝成插電混合的PHEV(plug-inhybrid)。他們使用了基於A123和松下等公司的電池由第三方組裝的電池塊,自己開發電池管理系統,使用Prius開放界面做出第一批插電混合電動車。這一批電動車的能量效率在Pruis的基礎上又提高了1倍以上。

在那個時候這可是個新發現,眾人紛紛表示需要嚴謹的研究一下。於是在美國電力研究院(EPRI)的牽頭下,能源部下屬的愛達荷國家實驗室的JimFrancfort哥果斷購入40台電動車,測試了3年5百萬英里;Google的LarryBrilliant成立PHEV測試部門,向內部員工提供上下班代步用的車隊超過100輛電動車測試超過3年多,據說里程超過了1千萬英里。這三個機構給出詳細的數據統計和分析都指向一個結論:插電混合動力車的能耗(80-90MPG)遠遠低於混合動力(50-60MPG),而後者遠低於純汽油車(20-25MPG)。而能源部的測試更加精細,他們有一組測試讓汽車一直使用電力,控制充電和里程,最後發現純電模式能量利用率最高,可以達到110MPG以上。同時,這三份研究報告還指出,對於特定的Felix叔改裝的電動混合車,需要什麼樣的充電網絡和充電模式才能讓駕駛里程不受電池容量的影響。

在一系列的鑽研活動中,Shai向Felix叔,能源部的Jim,EPRI的印度大叔以及Google的Larry深入的請教和學習,得出了第二個問題的部分答案:純電動汽車能量利用效率最高最清潔,需要適當的充電網絡。但是如何定義和設計一個能支撐95%以上電動車的可持續運營的充電網絡呢?於是他高薪請來了當時Google電動車項目的二把手N姐,幫他設計方案,後來乾脆讓她全權負責整體商業計劃書的編寫。根據N姐當年在電力研究院和Google的研究成果,量化分析了在城市內需要一個強大的充電網絡才能支撐大部分電動汽車的運行,充電樁的密度跟車輛保有密度以及車輛的續航里程有關係。根據城市交通和車輛使用習慣,80%的一天行車需求都可以限制在30-40公里之內。但是那20%的中長距離行車卻不是當時的電動車電池技術和充電技術可以解決的。如果你一天行駛超過100公里,充電時間會很長,電動車的使用就非常不方便了。如何妥善解決這20%的需求?為此Shai托自己的好朋友LarryEllison(Oracle CEO)介紹了他的好朋友給力哥ElonMusk,去Tesla參觀學習。當問及這個問題,給力哥聳聳肩,說實在不行就換電池咯。當時Tesla的核心電池組首席工程師G兄設計了非常方便更換的電池接口,為的是電池維護方便,因此Elon才有此一說。沒想到這給了Shai很大的啟示:是呀,如果我建造換電站,汽車可以更換電池,我不僅可以統一維護和租賃電池,用戶也不用擔心電池用完的危險。

N姐跟我是很好的朋友,當時我們經常和Tesla一號電池工程師G兄一起打球喝酒,聊工作聊人生。每每談及Shai給出的這個充換電結合的電動汽車服務網絡方案和商業模式,N姐的結論是:Fundamentallyflawed。最後她也拒絕了Shai共同創業的邀請。G兄就更直接了:哥們兒沒仔細研究就亂提方案,墨菲法則告訴我們,他一定出問題。

Shai的第一個投資人告訴我,他們投資圈裡面有個說法大意大概是這樣的:一個猶太人出來做生意,要麼死得很慘,要麼盆滿缽滿,但是你讓他改主意那是不可能的。頂住了各方面的壓力和質疑,2007年下半年BetterPlace商業計劃書完整版出爐。

不僅在基建這一塊,車商戰略夥伴這一塊也碰到了不小的阻力。通過自己在軟件圈子內的頂級關係,Shai找遍了世界所有一線二線車商,說想合作開發可換電池的電動車,得到的回音一律是:「滾。」就連半個老熟人給力哥Elon也很委婉的說:我們攤子小,高檔車開發也沒必要呀。

這猶太人在全球商界江湖上的叱咤風雲可不是憑空來的,互相幫助扶持是一個很重要的原因。在融資的過程中Shai請到了以色列首富IdanOfer做了公司董事會主席。老爺子家裡3代從商,涉足海運,能源,礦產,運輸和基建,無所不包,在歐美商界背景根深蒂固。Idan帶他見了以色列總理。總理說,拿出2億美金,找一個車商,我會配套2億美金,以色列市場就是你的。(全世界的領導為什麼都這麼會說話)Idan同時介紹了另一個重量級人物:CarlosGhosn, Nissan-Renault聯盟總裁。

Carlos叔在汽車行業裡那可是神一般的存在:RenaultCEO, Nissan CEO,德國伏爾加汽車公司董事會主席,巴西聯合銀行董事等等。2007-08年間Carlos叔看到了電動汽車的未來,在公司內力排眾議,決定投入60億美金開發經濟型高質量的電動汽車,這就是後來的NissanLeaf以及其歐洲姊妹版RenaultFlorence。這款經濟可靠的電動車從2010年發售開始,拿下眾多獎項,賣出超過5萬輛, 至今為止還是世界上銷量最大的純電動車。記得在電影Revengeof the electric car裡面,09年的底特律電動汽車車展上,給力哥ElonMusk碰到了GM老兵BobLutz,走過巨大的展廳,看到不少純電概念車,比亞迪E6,福特focus電動版,Tata,現代,豐田等等,兩人看完都是淡淡一笑。可一到了NissanLeaf面前就感到一種無形氣場的強大壓力。Bob老先生摸摸車身說:設計還真不錯啊,給力哥咂咂嘴接著說:是呀是呀,肯定能大賣。

當Shai2007年找到Carlos叔的時候,正是後者醞釀開發NissanLeaf的時候。雖然集團整體的戰略重點是整車的開發,但是在技術上快速電池插拔並不是什麼難事兒,並且還有以色列和丹麥市場這樣的黃金機會,Carlos叔決定和Shai合作一把,試水換電池模式對市場的影響。

於是,雙方在08年簽署框架協議,共同開發以色列市場,BetterPlace提供充換電網絡服務,Renualt提供電動車。等到08年4月份再看BetterPlace最新的商業計劃書的時候,已經是一份背書滿滿,金光閃閃的大部頭了。這本傳說中的無敵計劃書配合上Shai的儒雅學者氣場,在資本市場上真是所向披靡:

2007年底,VantagePointVenture, Israel Corp, Israel Cleantech Venture和Morgan Stanley共同投資1.11億美金,號稱當時世界上規模最大的創業公司A輪融資;

2010年,匯豐銀行領頭,帶著MorganStanley Investment Management,渣打銀行資產管理部 ,Israel Corp,VantagePoint Venture Partners,OferHi-Tech Holdings,Morgan Stanley Principal Investments和 Maniv Energy Capital Series B融資3.5億美金。

2011年11月,B輪融資投資人和通用電氣,瑞士銀行共同融資2億美金。

2012年10月,IsraelCorp追加1億美金投資。

加上各種中間小型融資,BetterPlace總共股本融資大概8.5億美金,加上各地政府配套,差不多10-12億美金。

然而資本市場的勝利不代表其他方面能成功。

2008年為了把整個計劃中的拼圖完成(車型,充電技術,換電技術,金融槓桿,智能電網配套),花了Shai整整一年半的時間。終於在2009年中全部敲定。車型以及外圍技術和Renualt合作,換點技術請Tesla系老員工,金融槓桿引入渣打和MorganStanley,智能電網配套/車隊管理等就直接挖SAP老部下。

有了錢有了人,下一步就是執行。那麼BetterPlace做了什麼執行呢?

2009年見到他們的VPbusiness Dev的時候,哥們兒說,忙著融資呢。2010年初去參觀,這是已經融了好幾億了,問問工程師,說軟件系統沒起來呢,換電池?早著呢。車?不知道,真的不知道。

整個2009年和2010年,Shai的Calendar排的滿滿的:政府談判。

2007年:以色列;

2008年:丹麥,美國加州,德州三角,夏威夷;

2009年:澳大利亞,韓國(未有官方新聞),加拿大安大略

2010年:中國大陸

2011年:法國

雖然在媒體上頻頻露面,但是這些國家的政府在簽署了框架協議之後並不買賬:你什麼時候能執行呀?很明顯,如果沒有車,業務就進行不下去。

這個問題沒有那麼好解決。全世界所有廠商中,願意和BetterPlace合作並且開發生產經濟型純電動車的只有Nissan-Renault集團和奇瑞公司。後者暫時還沒有能力生產高質量大規模電動車。唯一的希望就是前者。而2010年前的Carlos一直專注於旗艦產品Nissan-Leaf的開發直到2010年12月發售。作為LEAF的姊妹版RenaultFluence Z.E直到2011年開開始量產,這期間還有電池系統的二次開發。

雖然在2009年已經可以示範換電站的運行,但是需要做的相關工作遠遠比這個多,比如相應庫存如何控制,庫存電池如何保存和維護,電站設備供應鏈如何建設等等,在BetterPlace內部一直有多方意見無法調和,而作為決策層的Shai,對這些工程難題很少理會,一直遲遲無法給出最終的解決方案。整個2009-2010年間比較大的「進展」就是和以色列眾多公司簽訂了數量約為10萬輛的購買意向書。當然,都是沒有法律效力的空頭文件。

在2011年C輪融資的的商業計劃書中,除了10萬輛的需求,更多的地區簽訂的協議,其他內容和B輪幾乎沒有什麼變化。(當然,計劃書開始強調快速充電的重要性和降低換點技術的重要性)換電站技術仍未完全成熟,汽車即將下線,實際訂單寥寥無幾。可以說,這一年在關鍵問題方面進展甚微。

2012年1月22號,全世界第一輛Renault電動車BetterPlace版在萬眾矚目下交送客戶手中。當月就有100輛車交送自己的員工使用。和BetterPlace計劃不同的是,原定2012年一季度建設51個換電站,到了9月份只有21個建設完成。            2012年以色列計劃出售5萬輛左右,到了2013年累計銷量只有940輛。

同樣,在第一批試點的丹麥,銷量也和預計相去甚遠。在丹麥電網公司出資1億歐元共同建設充電網絡的條件下,截止2013年4月破產前,總銷量達到了234輛,對照當年的商業計劃書,感覺這個數字少了兩個零。

雖然平面媒體從早期客戶那裡得到的反饋很好,但是這也阻擋不住公司驚人的虧損率,到了2013年4月間,公司宣佈因為虧損過高而破產,7月份公司以約1200萬美金的價格賣給了SunriseGroup。

那麼,BetterPlace到底出了什麼問題?

1. 戰略假設重大漏洞。

Shai做BetterPlace的出發點是基於電動車以及電動車充電網絡的雞和蛋問題。當所有人進入電動汽車行業的時候,第一個市場發展的問題就是:沒有充電網絡,電動車怎麼辦?因此Shai才提出給一個充電網絡整體解決方案,通過賣網絡服務來賺錢。這大概倒是沒錯。但是他過度低估了電池成本下降的速度和技術進步的速度,在他籌備betterplace這幾年間,鋰電池從1000美金一千瓦時降到200美金以下,這個速度是他始料未及的。因此在他高價買入大量的電池庫存的時候,那些電池的價值在飛速的貶值。另外,他開始建設換電站的成本遠高於已經很昂貴的50萬美金報價,而事實證明這並不是客戶最需要的,花很多錢給客戶提供價值很小的服務,客戶一定不願意買單,而這個虧損就可想而知了。第三,他的出發點是為電動汽車超過90%的覆蓋率服務,但是最早的客戶所需要的解決方案必然跟90%覆蓋率解決方案是很不同的,因此他的很多假設分析一開始方向糾錯了。

2. 執行和決策的缺乏

對早期的基礎設施服務類公司來說,最重要的就是執行。手機運營商就是一個很好的例子,在手機覆蓋率從1%倒99%的發展過程中,每天都在面臨,用什麼資源開發什麼技術,花多少錢升級多少硬件,如何準確預測市場增長等等問題上,任何一個看似小的預測錯誤都可能造成大麻煩。在BetterPlace早期的發展過程中,技術,產品和系統的開發非常緩慢,高層尤其是Shai本人對技術發展思路也很不明確,從早期專注於車隊管理,到中期大力發展慢速充電和換電以及晚期引進超快速充電,沒做一次決策都沒有很有力的執行下去,導致最後遠遠無法達到當初承諾的服務質量。其實市場並非沒有給他機會:a)2011年NissanLeaf在美國和日本市場的成功證明了在早期市場上並不存在雞和蛋(電動車需要複雜充電網絡)的問題,客戶最需要的就是電動車本身b)2011年Tesla的一系列舉動明確的表明,電池成本的下降和質量提高遠遠超過業界的預期。在此已經給出了很明確的信號,BetterPlace應該專注於充電服務並且加快和Renault合作的步伐盡快推出電動車。但是相反,2011-2012年大把的資金用來建設換電站,對客戶需求的瞭解還是停滯的。

3. 商業模式本身過於依賴扯車商

正如2里面說的,電動車早期市場,客戶眼裡電動車本身的價值遠遠大於所有其他外圍產品和服務,包括充電。因此車商能否緊密合作,本身產品的市場接受度都會極大影響BetterPlace。事實證明,在以色列和丹麥,Renault這款電動車的接受度遠遠低於BetterPlace的預期。想憑藉這一款車成為當地市場的主流選擇是不可能的,也就沒有大家希望的早期的高速增長了。

2012年的BetterPlace,在犯了眾多戰略戰術錯誤之後,公司的現金急速見底。終於在2013年發佈消息宣佈破產,留下了一大批充換電設備,眾多愁眉苦臉的投資人以及一個痛苦而迷茫的團隊。

今天我們回過頭來看公司這6年的發展歷程,我們看到的是一個有理想的團隊,為了綠色交通作出的一次大膽的嘗試。雖然他們因為一系列錯誤最後失敗了,但還是向他們表示敬意。畢竟,他們是為了讓世界更好而努力。
Better Place 世界 變得 更好 坐下 再說
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陽光三十年----Sunpower發展之路 坐下再說

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作為科班出身的光伏人,謹以此文向那些為了人類能源可持續發展貢獻自己才智和心血的科學家,工程師,企業家,以及所有相關的人致敬。本文不可作為股票投資參考依據。資料來自多年整理,積累自業內訪談,學術論文,行業報告,同行吐槽和網絡信息。

在過去30年太陽能行業轟轟烈烈的發展歷程中,Sunpower不是第一家光伏公司,也不是增長最快的,更不是實力最強的,但是誰都不可否認,他是誰都不可忽視的標竿性企業,他開創了光伏發電普及的時代。因此回顧它的歷史,也是對太陽能普及時代這三十年的一個見證。本文旨在介紹,這個公司為什麼重要,他有什麼樣的地位,他對光伏行業乃至能源行業產生了什麼樣的影響。

要想知道什麼是光伏,一切都要從1905年說起。

1905年初春的瑞士依舊很冷。在伯爾尼街頭的咖啡館裡面,一張桌子上擺著四篇論文。一個頭髮蓬亂的年輕人一口一口的喝完手中的咖啡,拿起最上面一篇看了看,放到信封裡寄給了德國物理學報。後來他因為這篇文章拿到柏林大學物理系教授教職並且獲得1921年諾貝爾獎。這個年輕人的名字叫艾爾伯特愛因斯坦,他的這篇論文叫《光的發生和轉化分析》。他當時還沒有意識到,這個發現在20世紀80年代給世界帶來了一場能源革命。

自從1839年法國攝影師,工程師Alexandre發現光照通過特殊材料會產生電流以來,人們一直對神秘的光電效應充滿了好奇。直到1905年這其中的原理才被愛因斯坦利用量子理論解釋清楚:光子和電子作為粒子其能量是可以進行離散式的交換的。其量級是一個最小值的整數倍。

這一偉大的發現讓剛剛進入電氣時代的人類社會激動不已,尤其是學界和工業界。長期以來基於卡諾循環驅動的發電機慢慢佔據了整個世界。已經有不少富有遠見卓識的物理學家和發明家已經發現,化石燃料(間接太陽能)對人類能源需求的支撐時間尺度是無法和直接利用太陽能能相比的。而如果利用光生伏打效應導出電流,就可以得到及其理想的能源轉化系統。

然而,這一理想讓學界和工業界努力了50年。

1953年的新澤西的夏天永遠是那麼的涼爽。在貝爾實驗室一間毫不起眼的辦公室裡,有個身材瘦長的中年人盯著一塊黑板很久了。他的名字叫Gerald Pearson,研究光伏效應已經有5年了。那個年代這個研究課題可不新鮮,畢竟愛因斯坦先生的文章已經廣為傳播,誰都想做出一些有實用前景的東西。和其他人不一樣的是,Gerald對在新的系統裡觀察光伏效應沒有什麼興趣,他認為真正有意義的研究是實際的應用。根據他過去5年的研究結果,在半導體裡面獲得的光伏效應才可以穩定輸出電功率,而地殼中含量第二名的硅元素正是新興的半導體行業中最常用的材料。因此使用硅材料的太陽能電池成為他的研究重心。幾個月前剛剛拜訪過愛因斯坦,老人家已經頑疾纏身,長年專注大一統理論的研究。不過最終他還是告訴Gerald說:想想普朗克,布洛赫,想想布里淵。他們的研究對你會有幫助的。回到辦公室,Gerald和他的老同事William Shockley經過簡單的計算,發現硅太陽能電池的效率理論極限高達29%,鋪滿亞利桑那一半的沙漠就可以給全球供電。(後來Shockley和Han Queisser進一步推導單結太陽能電池理論極限為33.7%)這一結果更加增進了Gerald的信心。

那個時代大家對2維襯底的均勻半導體摻雜還不是很熟練,這樣的大面積功率器件很不好製造。Gerald苦思良久,使用了furnace diffusion的方法,高溫將P,N雜質通過氣相擴散摻入2吋硅片,獲得了高質量的大面積PN結。終於在1954年作出世界上第一片基於硅半導體的太陽能電池,獲得了6%的光電轉換效率。而在這之前,所有的太陽能電池效率都無法超過0.5%。14年之後,Gerald的師侄Bob Noyce使用了類似的辦法作出2維邏輯電路,降低了印刷電路成本,創立了一家公司叫英特爾。

這一進步無疑是在黑暗中的一道閃電,突然大家都有了前進的方向。於是美國人,蘇聯人,日本人和法國人紛紛加入這一行列,太陽能電池效率從1957年的6%一路上揚到70年到中後期的14%。

然而真正的富有遠見的人是Gerald,他知道,問題還很多,距離實用還很遠。於是他辭掉了貝爾實驗室舒適的工作,搬到了西海岸,在斯坦福大學當起了教授,專注於研究硅太陽能電池的商用化研究。

斯坦福大學是個藏龍臥虎的地方。在1960年加入後Gerald又招聘了James Meindl教授。兩位世界二次工業革命浪潮中的工程師家庭出身的背景使得他們對理論和相關技術開發實用性的結合異常敏感,對漂亮的實驗數據和數學推演都有一種天生的洞察力和穿透力。他們在太陽能光伏技術方面的研究合作更把這個技術向實用化推進了一大步。

1969-70年兩位老師招收了兩個學生:TJ Rodgers和Bob Swanson。TJ是個大個子+運動狂,看問題直奔主題從不拖泥帶水;而Bob則是一副學者風範,善於深挖物理圖像,分析探討問題韌性十足。兩位同學當時研究的是類似的問題: 電子電路越來越複雜,如何改進工藝做出功耗更低或者說能量利用效率更高的電子器件呢?大方向上,集成電路(Integrated Circuit)看起來是個答案,但是這個答案沒有給大家任何具體操作的方向。

兩位同學的興趣側重不同,TJ專注於邏輯器件,如SRAM, EEPROM等。而Bob則一直專注於老師Gerald一生的熱愛:硅基太陽能電池。那個年代,大部分硅基半導體的前端工藝和封裝理論都在慢慢成熟。摻雜,光刻,絕緣層,Metallization都已經漸漸不是問題。因此TJ漸入佳境,在Gerald,James和師伯William Shockley的指導下做出一系列優秀的可商用技術。為計算機的計算速度提升作出了重大貢獻。

然而,他的師兄Bob遇到了很多困難。因為大部分硅基半導體器件和工藝設計的方向都是高集成和低功率的方向,而太陽能電池作為功率半導體器件,不太容易被CMOS工藝的進步所幫助。有些看上去可用的工藝如果應用在太陽能電池上只能是個成本噩夢,無法實用。

1975年間,合作了5年多的師兄弟各奔前程。TJ去工業界,Bob留在斯坦福當教授。臨走的時候TJ說:「Bob,你在做一件困難但是偉大的事情,如果將來需要我幫助,給我打電話。」

而這一個電話,26年之後才響。

75年-85年是硅谷蓬勃發展繼而震驚世界的年代。一群帶著啤酒瓶底眼鏡的書呆子們帶大家進入了第三次工業革命。TJ在加入一間半導體公司工作數年後自己創立Cypress Semiconductor專功集成電路配件已經賺得盆滿缽滿名動天下。

而Bob還在斯坦福安安靜靜的做教授,他的收穫雖然不小,但是知道的人並不多。他已經明白了硅基太陽能板成本居高不下效率離理論值相去甚遠的主要原因主要在器件設計和後端封裝工藝,比如電連接結構,比如面板和背板玻璃,比如大面積功率器件的current crowding問題。

85年的時候Bob心中醞釀了15年的光伏發展圖景終於基本成型:

1. 未來世界100-200年之內,最可持續的發電方式是光伏。煤炭,柴油,天然氣快燒完的時候,光伏是最可靠最可持續最容易獲取的能源。(即使在化石燃料沒燒完的時候,開採成本和難度也是越來越高)

2. 光伏發電今天(1985年)90%的挑戰在於成本.1975年的時候一瓦太陽能板的成本約為100美金。這個成本必須在30年內降下來,最靠譜的辦法是技術進步改善工藝成本,產品效率和產品質量。

3. 技術進步首先發生在前端工藝,慢慢過渡到後端,最終在系統產生創新。

那一年,Bob接受了能源部的研究基金,做出了自己20%效率的太陽能電池樣品,成立了一間公司叫SunPower。然後他寫了兩封信給自己的恩師James和Gerald:「我要推動世界普及光伏發電。」

這句話20年後被另一個人引用了一次,他的名字叫Elon Musk。他那一年辦了另一家太陽能公司叫做SolarCity。

85-86年剛出道的Bob並不順利。集成電路半導體的發展已經成為了美國經濟發展的支柱和未來希望。當年的里根總統更是深紅陣營中的強力領導人,他對石油之外的能源沒有半毛錢興趣。1986年甚至拆除了白宮屋頂的太陽能電池板。Bob在硅谷找了一圈風險投資人,大家聽到太陽能這個名詞都問:這是能給你免費熱水洗澡的技術麼?風投不成就去找曾經支持太陽能研發和商用化的石油公司,BP,Chevron,Mobil, Shell等等。很可惜,這些公司叢70年代的石油危機中恢復過來,頗有些好了傷疤忘了痛的感覺。感覺當年的研發完全是浪費錢。因此,同樣一份商業計劃書,改了又改,靜靜的在Bob的辦公桌抽屜裡面放了3年。

功夫不負有心人,只要努力堅持總有人能賞識。到了1990年終於獲得風險投資公司AVI的投資,並且拿到了美國電力研究院和能源部的合作合同,共同研發高性能太陽能電池。

根據Bob過去的積累,他總結出來了類似於摩爾定律的光伏Swanson定律:光伏電池的成本在產量每上升3倍的時候會下降20%。在1977年的時候,他的樣品成本為每瓦77.67美金。而Bob堅定的認為,這一定律的驅動是技術進步,也就是說他要做質量最好技術最先進的產品。為了達到這一點,他考慮了如下幾個問題:

1. 光伏電池為了最大吸光,一定要使用背電極。這樣表面就不會有連接線擋住陽光,提高單位吸光面積

2. 表面光學處理,降低產品反射率,提高吸光率

3. 反面鍍膜減少透射率

4. 使用最好的單晶硅片,減少雜誌和缺陷,提高電流提取效率

5. 高質量絕緣層防止電子空穴對的耦合

很快,公司在92年就做出了接近17%的高效率,脫離了手工作坊的狀態,招了20個人,買進了不少半導體行業退休下來的自動化設備。擁有了一套小型量產生產線。然後,他的成本還在50美金一瓦。根據計算,如果給別人家裡安裝,一度電成本相當於3-4美金。而當時市電均價為6美分以下。看起來離大規模普及還有不少距離。

「隨著技術的進步,成本最終會降下來的!」Gerald老師20年前的話語時常在耳邊迴響。是呀,我要堅持下去!

90年代中期世界經歷了歷史上最瘋狂的石油價格飆升,越來越多的國家開始研究太陽能電池的特性。歐美很多政府和研究機構開始購買sunpower的產品,進行發電效應的測試。公司接了一個又一個研究項目,收入慢慢流入,Bob開始不停地升級設備,提高產能,同時繼續研發,降低成本。1993年Sunpower和本田公司合作的太陽能電動車在澳大利亞拉力賽中獲得冠軍,超過第二名1整天的時間。97年,美國探路者太陽能驅動飛行器使用了和Sunpower合作開發的太陽能板。2001年,和NASA合作開發的Helios飛行棋飛到了3萬3千多米的高空,Sunpower的技術,已經站在了世界之巔。

然而,公司的現金已經不多了。

為了讓公司找到可持續發展之路,整個90年代Bob嘗試了各種辦法,研發聚光太陽能組件,紅外探測設備等等。很快他就發現,這些市場都不是他擅長的,最靠譜的還是專注的做太陽能市場。在太陽能市場中,他自然而然的想到了和NASA合作衛星裝載的太陽能電池,然而很快就被Boeing Spectral lab的高效太陽能電池所打敗。

在持續10年的不斷嘗試和堅持中,Bob痛苦的意識到,真正能讓公司成長的還是自己原有的vision:民用太陽能發電。而自己應該專注於這個方向。然而,2000年初的成本雖然下降到10-15美金一瓦,但是還不足以做到和市電競爭。出路到底在哪裡?在這個時候,Bob想起了自己的師弟TJ Rodgers。

2001年的TJ已非當年的吳下阿蒙。他已經一躍成為身家過億的成功企業家,半導體行業的領軍人物。這年的冬天他接到了師兄Bob那個讓他等待了26年的電話。兩人一聊,讓TJ激動不已。他發現太陽能技術在師兄手上已經發展得如此成熟,大規模生產僅僅是欠缺臨門一腳。他告訴師兄,只需要將產能規模擴大20-50倍,就可以將成本大幅度下降到1美金以下了。於是,他帶著一份完整的商業計劃書來找自己公司Cypress Semiconductor的董事會,希望說服董事會投資Sunpower。然而,董事會不相信Bob能夠將產品成本從15美金降到1美金。見到這種情況,TJ毫不猶豫,馬上寫了一張75萬美金的支票投資給Sunpower。而這個時候,據說Sunpower的現金只夠支持不到5個月公司運營。有了這75萬美金,Bob成功的將原來只能用於小規模量產的工藝改進,去掉了那些大規模量產的限制工藝,學會了犧牲暫時的產品性能來專注大規模生產。等到2002年他再次和TJ出現在Cypress Semiconductor董事會面前的時候,他們的全套工藝獲得了董事會的讚賞,獲得了8百萬美金的投資。第一條生產線出來的時候終於越過了10美金一瓦的歷史性門檻。

2003年,Bob邀請Silicon Light Machine (Cypress Semi光學分公司)CEO,德國人Tom Werner 擔任公司CEO,自己退居二線專管大方向,而Tom Werner主要負責將公司產品成本進一步壓縮。

2004年為了達到壓縮成本的目的,公司第一個亞洲分工廠在菲律賓開張,出廠產品成本降至5-6美金一瓦。這一年也是歐洲光伏市場啟動的元年。處於石油價格失控般的瘋長,歐洲國家紛紛推出了激進的光伏政策,尤其是德國和意大利。這一年Sunpower在歐洲的第一家光伏電站在德國巴伐利亞州上線。

2005年公司上市,成為美國資本市場的光伏標竿企業。

2007年,在菲律賓建成第二條生產線,收購太陽能行業下游企業PowerLight成為半垂直一體化的光伏企業。

2008年,光電池效率達到23.4%創下晶硅太陽能電池世界紀錄。

到此為止,似乎公司走上了一條康莊大道,有了一個完美的結局。然而並非如此。前三年冒起的中國數家多晶硅公司尚德,英利和天合使用低純度P型多晶硅正面布線法做出來的產品有著強大的成本優勢。而這個時候的歐洲開始進入政府補貼驅動的大規模光伏安裝時代。在一波波光伏電站安裝的浪潮中,成本,自然成了首要考慮的問題。眼看著歐美市場被來自中國的對手慢慢蠶食,公司2010之後連續虧損,現金再次見底,又到了生死存亡的時候。過去20多年反覆遇到的生存問題,再一次擺在Bob和Tom兩人面前。

2012年,法國石油公司Total宣佈入股Sunpower 66%,並且支持公司進一步研發,改進技術以降低成本,提高質量。

2013年,公司業務全面增長,成本進一步下降,毛利進一步上升,自2010年以來首度扭虧為盈,股票價格4塊左右回到30美金。

Bob此時也長期退居二線,回到學校做一些研究和演講。

作為Gerald的徒孫和Bob的師侄,我有幸數次和Bob見面,聽他講述Sunpower的故事。上次見到他的時候不禁好奇問到:你為什麼選擇如此困難的光伏行業還能堅持下來?是誰在激勵你影響你?

Bob說,我一直記得師叔Gerald說過的一些話。他說,光伏事業是如此的意義重大(meaningful)和激動人心(exciting),讓我想到,如果我死的那一刻還能做光伏研究,才是人生最大的幸福。

再次向為普及光伏能源做出貢獻的先驅們致以最高的敬意。
陽光 三十 十年 Sunpower 發展 之路 坐下 再說
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