撰文/ 馬曉蕾編輯/ 周 洲設(shè)計(jì)/ 師玉超來(lái)源/ 彭博社
都說(shuō)特斯拉投資者日讓人很失望，沒(méi)有發(fā)布什么新車的信息。但是馬斯克卻放出了一個(gè)大彩蛋，把近日在歐洲國(guó)家炙手可熱的熱泵捧上了天，預(yù)告了特斯拉可能考慮進(jìn)入的一個(gè)新領(lǐng)域——家庭供暖。
什么是熱泵？
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根據(jù)特斯拉車輛工程副總裁拉斯·莫拉維（Lars Moravy）的說(shuō)法，熱泵（Heat Pump）就是一個(gè)反向工作的空調(diào)系統(tǒng)。
通俗來(lái)講，熱泵并不產(chǎn)生熱量，它只是熱量的搬運(yùn)工。熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體中去，但不能反向進(jìn)行。熱泵的工作原理就是以逆循環(huán)方式“強(qiáng)迫”熱量從低溫物體流向高溫物體，先從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱能，經(jīng)過(guò)電力做功，再向人們提供可被利用的高品位熱能。
因此，根據(jù)熱源的不同，全球熱泵市場(chǎng)也相應(yīng)被分為了空氣源熱泵、水源熱泵和地源熱泵。其中，空氣源熱泵是最常用的，在未來(lái)幾年內(nèi)，它可能會(huì)引領(lǐng)全球熱泵市場(chǎng)。
在電動(dòng)車的用例中，特斯拉表示，熱泵從車輛的動(dòng)力系統(tǒng)中吸取多余的熱量，并利用這一部分熱量做很多事情，比如：溫暖座艙、節(jié)省能源、提高長(zhǎng)途駕駛的里程。
按照馬斯克的愿景，他不僅要在每一輛特斯拉汽車?yán)锇惭b熱泵，最終還要把熱泵裝進(jìn)千家萬(wàn)戶。
目前建筑物供暖基本依靠化石燃料燃燒，伴隨著全球凈零排放目標(biāo)的制定和俄烏沖突帶來(lái)的能源危機(jī)，依靠電力的熱泵成為了全世界倍受關(guān)注的新能源技術(shù)。國(guó)際能源署（IEA）2022年11月發(fā)布報(bào)告稱，由于全球能源危機(jī)加速了熱泵的采用，未來(lái)幾年全球熱泵的銷售量將飆升至創(chuàng)紀(jì)錄水平。
報(bào)告稱，2021年，全球熱泵銷量增長(zhǎng)了近15%，是過(guò)去十年平均水平的兩倍，其中歐盟的銷量增長(zhǎng)了約35%。為應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)，2022年的銷售量將達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的水平，特別是在歐洲，一些國(guó)家在2022年上半年的銷售量與2021年同期相比翻番。
如果各國(guó)政府成功實(shí)現(xiàn)減排和能源安全目標(biāo)，到2030年，歐盟的熱泵年銷售量將上升到700萬(wàn)臺(tái)，而2021年為200萬(wàn)臺(tái)。IEA估計(jì)，到2030年，熱泵有可能使全球二氧化碳排放量減少至少5億噸，相當(dāng)于今天歐洲所有汽車的年二氧化碳排放量。
目前，建筑供暖占?xì)W盟天然氣需求的三分之一。2025年，熱泵可以減少近70億立方米的天然氣需求，幾乎相當(dāng)于跨亞德里亞海天然氣管道2021年全年的輸送量。
如果歐盟的氣候目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，到2030年，每年節(jié)省的天然氣將增長(zhǎng)到至少210億立方米。根絕雅虎財(cái)經(jīng)的預(yù)測(cè)，屆時(shí)全球熱泵市場(chǎng)將達(dá)到810億美元的規(guī)模。
為什么電動(dòng)車要安裝熱泵？
目前，純電動(dòng)汽車空調(diào)大多采用PTC（Positive Temperature Coefficient）熱敏電阻技術(shù)，直接將電能轉(zhuǎn)化為熱能，但消耗電能意味著會(huì)犧牲電動(dòng)車的續(xù)航里程，導(dǎo)致了嚴(yán)重的續(xù)航衰減。暖風(fēng)空調(diào)成為了電動(dòng)車的耗電大戶，“電動(dòng)車主冬天不敢開空調(diào)”透露著無(wú)奈。
根據(jù)彭博社報(bào)道，裝有熱泵的電動(dòng)汽車平均比其官方續(xù)航里程少了25.4%，而那些沒(méi)有裝熱泵的汽車則少了33.6%。此外，熱泵通?？梢杂墒謾C(jī)遠(yuǎn)程控制，允許車主在出發(fā)前預(yù)熱車輛。
Model Y（參數(shù)丨圖片）是特斯拉首款搭載熱泵系統(tǒng)的車型，隨后新款海外版Model 3、Model S和Model X也都將其作為了標(biāo)配。按照馬斯克的計(jì)劃，最終每一輛特斯拉汽車都會(huì)使用熱泵空調(diào)。
在汽車上使用熱泵并不是什么新鮮事。豪華電動(dòng)車保時(shí)捷Taycan、奧迪R8、奧迪Q7e-tron、寶馬i3和捷豹i-Pace等車型上都配備了熱泵空調(diào)。也有品牌將熱泵作為高配選裝項(xiàng)，例如，現(xiàn)代Ioniq 5和斯柯達(dá)Enyaq iV。
根據(jù)國(guó)金證券研究所此前發(fā)布的一份報(bào)告，預(yù)計(jì)2025年車載熱泵空調(diào)將會(huì)達(dá)到30%的市場(chǎng)滲透率。
雖然熱泵在電動(dòng)汽車上會(huì)越來(lái)越常見(jiàn)，但特斯拉說(shuō)，它的熱泵與其他熱泵不同，有一個(gè)叫做“超級(jí)歧管”的設(shè)計(jì)，這是一個(gè)兩層PCV組件，還有一個(gè)“八角閥”熱泵模塊，這是為了幫助提高系統(tǒng)的效率和與車輛其他部分的整合。特斯拉稱，其系統(tǒng)實(shí)際上可以自己產(chǎn)生熱量來(lái)保持車廂溫暖，而不是依賴動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。
特斯拉還降低了熱泵的復(fù)雜性，例如，工程師們需要一種新的冷卻劑環(huán)路配置，因此他們將兩個(gè)閥門合并為一個(gè)閥門，同時(shí)進(jìn)行。一位發(fā)言人說(shuō)，他們把一個(gè)通常是15-20個(gè)部件的組件，合并成一個(gè)單元。此外，超級(jí)歧管的采用使特斯拉能夠大大減少組件的數(shù)量。
最終，這使得熱泵的生產(chǎn)制造更簡(jiǎn)單、更節(jié)省成本。
家庭熱泵普及現(xiàn)實(shí)嗎？
特斯拉已經(jīng)為家庭用戶推出了太陽(yáng)能電池板和家用電池，顯然，家用熱泵是特斯拉的下一個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)。
熱泵傳統(tǒng)的電加熱器效率更高。電加熱器用一單位的電力產(chǎn)生一單位的熱量，而熱泵的效率是其2到3倍，在理想的條件下，最高能達(dá)到5倍。
但熱泵的前期采用成本比其他替代品都要高，購(gòu)買和安裝熱泵的成本可能是燃?xì)忮仩t成本的2-4倍，后期的使用成本也會(huì)更高。
以英國(guó)為例，該國(guó)大約85%的人目前用燃?xì)獗趻戾仩t取暖，隨著天然氣價(jià)格上漲，英國(guó)人開始考慮改用電取暖。最直接的替代品是熱泵。英國(guó)政府的目標(biāo)是，到2028年，每年安裝60萬(wàn)臺(tái)新的熱泵。但熱泵將不可避免地增加電力需求，英國(guó)的電力比天然氣貴三倍，用電取暖的成本大約是用天然氣取暖的兩倍。
此外，到2030年，全球熱泵供應(yīng)和安裝可能需要超過(guò)130萬(wàn)名工人，幾乎是目前的三倍，可能會(huì)造成熟練勞動(dòng)力短缺，特別是安裝人員。特別培訓(xùn)計(jì)劃和將熱泵納入水管工和電氣工程師的認(rèn)證中，有助于避免熟練勞動(dòng)力短缺的風(fēng)險(xiǎn)。
由于存在這些前期成本和工人培訓(xùn)等瓶頸問(wèn)題，家庭熱泵的普及需要政府的政策扶持。已經(jīng)有30多個(gè)國(guó)家為熱泵提供了財(cái)政激勵(lì)措施，這些國(guó)家目前的供暖需求超過(guò)了70%。其中許多國(guó)家還為低收入家庭提供額外的支持，在這些家庭中，熱泵的節(jié)能效果非常顯著，占家庭收入的2%至6%。
到2030年，為實(shí)現(xiàn)氣候承諾，全球?qū)岜玫念~外前期投資每年達(dá)到1600億美元。
IEA署長(zhǎng)法提赫·比羅爾（Fatih Birol）說(shuō)：“熱泵市場(chǎng)騰飛的所有因素都已到位，讓人想起太陽(yáng)能光伏和電動(dòng)汽車等其他關(guān)鍵氣候技術(shù)發(fā)展的軌跡。熱泵解決了政策制定者對(duì)能源可負(fù)擔(dān)性、供應(yīng)安全和氣候危機(jī)的許多最緊迫的關(guān)注。今天，政策措施已經(jīng)到位，但它們迫切需要加強(qiáng)，使熱泵發(fā)揮其巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境潛力?！?/p>
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