特斯拉的下一个战场热泵

　　撰文马晓蕾
　　编辑周洲
　　设计师玉超
　　来源彭博社
　　都说特斯拉投资者日让人很失望，没有发布什么新车的信息。但是马斯克却放出了一个大彩蛋，把近日在欧洲国家炙手可热的热泵捧上了天，预告了特斯拉可能考虑进入的一个新领域家庭供暖。
　　什么是热泵？
　　根据特斯拉车辆工程副总裁拉斯莫拉维（LarsMoravy）的说法，热泵（HeatPump）就是一个反向工作的空调系统。
　　通俗来讲，热泵并不产生热量，它只是热量的搬运工。热量可以自发地从高温物体传递到低温物体中去，但不能反向进行。热泵的工作原理就是以逆循环方式强迫热量从低温物体流向高温物体，先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，再向人们提供可被利用的高品位热能。
　　因此，根据热源的不同，全球热泵市场也相应被分为了空气源热泵、水源热泵和地源热泵。其中，空气源热泵是最常用的，在未来几年内，它可能会引领全球热泵市场。
　　在电动车的用例中，特斯拉表示，热泵从车辆的动力系统中吸取多余的热量，并利用这一部分热量做很多事情，比如：温暖座舱、节省能源、提高长途驾驶的里程。
　　按照马斯克的愿景，他不仅要在每一辆特斯拉汽车里安装热泵，最终还要把热泵装进千家万户。
　　目前建筑物供暖基本依靠化石燃料燃烧，伴随着全球净零排放目标的制定和俄乌冲突带来的能源危机，依靠电力的热泵成为了全世界倍受关注的新能源技术。国际能源署（IEA）2022年11月发布报告称，由于全球能源危机加速了热泵的采用，未来几年全球热泵的销售量将飙升至创纪录水平。
　　报告称，2021年，全球热泵销量增长了近15，是过去十年平均水平的两倍，其中欧盟的销量增长了约35。为应对全球能源危机，2022年的销售量将达到创纪录的水平，特别是在欧洲，一些国家在2022年上半年的销售量与2021年同期相比翻番。
　　如果各国政府成功实现减排和能源安全目标，到2030年，欧盟的热泵年销售量将上升到700万台，而2021年为200万台。IEA估计，到2030年，热泵有可能使全球二氧化碳排放量减少至少5亿吨，相当于今天欧洲所有汽车的年二氧化碳排放量。
　　目前，建筑供暖占欧盟天然气需求的三分之一。2025年，热泵可以减少近70亿立方米的天然气需求，几乎相当于跨亚德里亚海天然气管道2021年全年的输送量。
　　如果欧盟的气候目标得以实现，到2030年，每年节省的天然气将增长到至少210亿立方米。根绝雅虎财经的预测，届时全球热泵市场将达到810亿美元的规模。
　　为什么电动车要安装热泵？
　　目前，纯电动汽车空调大多采用PTC（PositiveTemperatureCoefficient）热敏电阻技术，直接将电能转化为热能，但消耗电能意味着会牺牲电动车的续航里程，导致了严重的续航衰减。暖风空调成为了电动车的耗电大户，电动车主冬天不敢开空调透露着无奈。
　　根据彭博社报道，装有热泵的电动汽车平均比其官方续航里程少了25。4，而那些没有装热泵的汽车则少了33。6。此外，热泵通常可以由手机远程控制，允许车主在出发前预热车辆。
　　ModelY是特斯拉首款搭载热泵系统的车型，随后新款海外版Model3、ModelS和ModelX也都将其作为了标配。按照马斯克的计划，最终每一辆特斯拉汽车都会使用热泵空调。
　　在汽车上使用热泵并不是什么新鲜事。豪华电动车保时捷Taycan、奥迪R8、奥迪Q7etron、宝马i3和捷豹iPace等车型上都配备了热泵空调。也有品牌将热泵作为高配选装项，例如，现代Ioniq5和斯柯达EnyaqiV。
　　根据国金证券研究所此前发布的一份报告，预计2025年车载热泵空调将会达到30的市场渗透率。
　　虽然热泵在电动汽车上会越来越常见，但特斯拉说，它的热泵与其他热泵不同，有一个叫做超级歧管的设计，这是一个两层PCV组件，还有一个八角阀热泵模块，这是为了帮助提高系统的效率和与车辆其他部分的整合。特斯拉称，其系统实际上可以自己产生热量来保持车厢温暖，而不是依赖动力系统产生的热量。
　　特斯拉还降低了热泵的复杂性，例如，工程师们需要一种新的冷却剂环路配置，因此他们将两个阀门合并为一个阀门，同时进行。一位发言人说，他们把一个通常是1520个部件的组件，合并成一个单元。此外，超级歧管的采用使特斯拉能够大大减少组件的数量。
　　最终，这使得热泵的生产制造更简单、更节省成本。
　　家庭热泵普及现实吗？
　　特斯拉已经为家庭用户推出了太阳能电池板和家用电池，显然，家用热泵是特斯拉的下一个战场。
　　热泵传统的电加热器效率更高。电加热器用一单位的电力产生一单位的热量，而热泵的效率是其2到3倍，在理想的条件下，最高能达到5倍。
　　但热泵的前期采用成本比其他替代品都要高，购买和安装热泵的成本可能是燃气锅炉成本的24倍，后期的使用成本也会更高。
　　以英国为例，该国大约85的人目前用燃气壁挂锅炉取暖，随着天然气价格上涨，英国人开始考虑改用电取暖。最直接的替代品是热泵。英国政府的目标是，到2028年，每年安装60万台新的热泵。但热泵将不可避免地增加电力需求，英国的电力比天然气贵三倍，用电取暖的成本大约是用天然气取暖的两倍。
　　此外，到2030年，全球热泵供应和安装可能需要超过130万名工人，几乎是目前的三倍，可能会造成熟练劳动力短缺，特别是安装人员。特别培训计划和将热泵纳入水管工和电气工程师的认证中，有助于避免熟练劳动力短缺的风险。
　　由于存在这些前期成本和工人培训等瓶颈问题，家庭热泵的普及需要政府的政策扶持。已经有30多个国家为热泵提供了财政激励措施，这些国家目前的供暖需求超过了70。其中许多国家还为低收入家庭提供额外的支持，在这些家庭中，热泵的节能效果非常显著，占家庭收入的2至6。
　　到2030年，为实现气候承诺，全球对热泵的额外前期投资每年达到1600亿美元。
　　IEA署长法提赫比罗尔（FatihBirol）说：热泵市场腾飞的所有因素都已到位，让人想起太阳能光伏和电动汽车等其他关键气候技术发展的轨迹。热泵解决了政策制定者对能源可负担性、供应安全和气候危机的许多最紧迫的关注。今天，政策措施已经到位，但它们迫切需要加强，使热泵发挥其巨大的经济和环境潜力。
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