迎接純電車快速成長的時代

2019年02月18日
專欄作家/陳世芳
交通大學電子工程系學士與科技管理研究所碩士,目前為麥斯管理顧問公司創辦人、天使投資人,以及佑勝光電(uSenlight)董事。
擁有多年的創業投資經驗,並且擔任過多家公司的董監事,擅長產業前瞻預測分析、企業發展、新事業與新產品開發、募資等。

 

2019年是一個純電池電動車(Battery Electric Vehicle, BEV,簡稱純電車)高速成長的年份,因為除了過去中國車廠與美國Tesla、日本Nissan投入以外,歐系車廠,包括Volkswagen、BMW、Daimler等所謂的高級車廠(Premium Car)將發表大量的BEV車種,投入市場競爭。應用本人熟悉的麥斯威爾前瞻分析法(Maxwell Industry Foresight),我認為2020-2030年之間,BEV將引導市場發展,而且加上人工智慧物聯網(AIoT)技術,帶來巨大的商業價值,提早佈局,深耕技術與市場的公司,有機會獲得巨大的成長,成為新時代的贏家。

麥斯威爾產業前瞻分析架構,分成質化分析與量化分析兩大模組。質化分析模組主要以Michael Porter的五力分析為主,並且考慮週邊環境,包含政治與法規環境、科技環境(成熟度)、總體經濟環境、社會環境、人口環境等因素。除此之外,技術前瞻、市場前瞻也很重要。如果今天目標公司的目標產品是奢侈品或高級品,則人口組成當中,富裕人士佔比較高的市場,比較容易賣得動目標商品。量化模組裡面,則使用技術預測、市場預測學門裡的數量方法,以及數值分析方法,來做更精準的預測。量化每個質化因子之間的互動,把大概的時間點、數量、價格、動能找出來。如果可以透過量化的方法讓年度的誤差在正負一年,或者是數字的誤差在±15%之內,就是很成功的預測了。其實,目標產業的周邊產業,內容包羅萬象。如果以我們今天的主題BEV為例,其主要的供應商就是電池、馬達(電機)、控制電路版、車架、輪胎、輪圈、塗料、功率半導體、電子元件….等等。所謂的供應商的議價能力要攤開來看每個重要零組件的供應商議價能力,這個分析做下去,就會變得非常複雜,不是三言兩語可以說得明白的事情。我的文章,也僅止於把複雜的分析當中,重點的部分拿出來講而已。一個替代品是否成功替代目標產業,關鍵也是要看它的供應鏈是否成熟,也就是替代品也要做一個產業前瞻分析。許多人判斷替代品的成熟度其實是很草率的,錯誤的判斷,導致商業上的失敗,實在非常可惜。
 
圖一:麥斯威爾產業前瞻分析

如果我們把圖一應用在BEV產業,以Tesla當作目標公司,我們再把相關的內容放進去,可以得到圖二。當然圖二是一個非常簡略的示意圖。以目標產業為例,我們還會考慮退出障礙、產品比較、產品集中度、品牌特性….等。替代品的威脅,我們會注意性價比與轉換成本…等。潛在的競爭對手是否有絕對的成本優勢、主權國家的支持、學習曲線、經濟規模優勢…等。供應商的集中程度與經濟規模量…等。客戶的特性、對於價格的敏感度…等。我們研究的重點在於目標產業與許多個周邊產業的互動關係,以及未來的趨勢變化、人才的流動、公司的興衰、產業的變化…等等。從歷史事件上,我們看到兩個領先訊號。其一,Tesla的電池供應商Panasonic,最近和Toyota合資成立車用電池公司 [1]。其二,本田公司(Honda)與寧德時代(CATL)簽訂七年採購協議,預計採購56GWh的鋰電池 [2]。我們都知道Toyota與Honda過去一直非常支持BEV的替代產品FCV(Fuel Cell Vehicle),然而,Toyota Mirai車款銷售慘澹,銷售速度遲緩,已經證明是一個失敗的產品。同時間,Tesla推出Model S, Model X, Model 3,銷售暢旺,我認為市場已經做出了選擇。另一個領先訊號就是Toyota公司公開表示未來可能會推出固態電池電動車。我認為這兩個領先訊號表示Toyota公司準備來個策略大轉彎,擁抱BEV。Hyundai在2018年底同時推出FCV車款NEXO與BEV車款Kona,我認為經過2019年市場的洗禮之後,我們在2020年就可以看到勝負了,而這個勝負也預告了未來BEV與FCV的勝負。2020年之後,市場上大概毫無懸念,會全力推動BEV的成長,FCV可能會逐漸走入歷史。過去在美國購買一台純電車可享有US$3500元的補助,如果是採購一台US$45,000元的Model 3,可能是很大的誘因。然而,Tesla一家公司把總額20萬台車的補助用掉大部分,這20萬台的經濟規模量,讓Gigafactory的電池芯成本,一舉來到世界最低的紀錄,目前每度電的成本約在US$100元,如果製作成車規電池組,預估成本約在US$110-150之間。Tesla公司最近還給我們一個領先訊號,就是以後實體電池組只有一種100KWh的型號,車主能夠使用多少度電,改成軟體控制。我們也知道過去Tesla曾經保留15KWh的電力不開放給車主使用,只有當發生緊急情況時,Tesla透過軟體更新的方式,開放這些電力,車主可以多行駛30英里。一個合理的預估,如果Tesla說車子的電池是100KWh,實際上可能是115KWh的電池。推測這個115KWh的電池組,其成本約在US$13,225~US$17,250之間。鋰電池的成本下降50%,是已經可以預測到的事情,長期來看,115KWh的鋰電池組,可能會維持在US$6,000元左右。誰能夠越早達到這個目標,誰就是市場的贏家。
                                                                 
圖二:Maxwell Industry Foresight - BEV

我們發現全世界的汽車公司幾乎都有BEV研發計畫,或者是已經投入市場的車種。可是支持燃料電池車(Fuel Cell Vehicle, FCV)的汽車公司,卻僅有少數。有FCV計畫的汽車公司全部都有BEV計畫。從政治與法規的角度來看,許多國家已經宣示在未來某個時間點將禁止引擎汽車的銷售,可以預見如果汽車製造商不具備BEV技術,將會被法規所淘汰,發展BEV是遲早的事情。早一點開始發展BEV,投資未來,比較有機會變成贏家,例如Tesla公司。然而,2019年許多傳統汽車公司紛紛投入BEV的市場,Tesla面臨強大的競爭。
FCV被定義成BEV的替代產品,不過,以我來看,並不構成對於BEV的威脅。理由如下:
  1. FCV是耗能車種,不符合節能的趨勢:我們假設BEV與FCV使用100%的再生電力,並且給予100度電的能量。經過層層的能量轉換,最後變成馬達的動力,我們可以發現BEV的馬達可以使用66%的能量,而FCV僅能夠使用18~22%的能量,整體來說,BEV的能源使用效率約是FCV的三倍左右 [3] [4]。電解水產製氫氣的過程當中,約損失49~58%的能量,氫氣轉換成電力給馬達使用,又損失21~26%的能量,導致FCV的能效不佳。BEV的節能優勢,遠遠超越FCV。
    ​                 
                                                                     
    圖三:不同汽車科技的能源使用效率
     
  2. FCV缺少經濟規模量,成本很難降低:全世界推動BEV力道最強的國家是中國大陸,2018年中國大陸掛牌的純電車(BEV)數量約200萬台(累積銷售量),然而同期間,日本掛牌的FCV大概僅有3,000台,中國的BEV累積銷售量約是日本FCV的66,667倍。根據Strategy Analytics在2017年發表的預估,BEV在2018年全球(新增)銷售量突破100萬台,預估2024年會超過500萬台。我們知道,一座具備經濟規模量的汽車組裝工廠年產能約在30-40萬台之間,最好是只生產一個車款。按照FCV目前的趨勢預測,到了2024年才有可能突破100萬台,大概是3個車款。然而在2024年時,BEV的銷售量已經突破550萬台,大概是16個車款。可以看到,假如沒有國家的力量支持,FCV很難從市場的競爭來擴大經濟規模。在我的產業前瞻分析經驗裡,決定產業發展的關鍵因素,往往是成本。如果FCV沒辦法透過其他應用來擴大經濟規模,那麼FCV輸給BEV應該是指日可待了。

    圖四:全球BEV與FCV銷售量預估
     
  3. Volkswagen集團大力推動BEV:Volkswagen是全世界研發費用最高的汽車集團,同時也是2017年全球第三大研發支出最多的企業,投資158億元美金在研發領域 [5]。後面的排名狀況,Toyota的研發投資為100億元美金,福特汽車80億元美金,通用汽車73億元美金,戴姆樂集團71億元美金,本田汽車71億元美金。時至今日,Volkswagen集團其下有許多汽車品牌,包括Volkswagen、Bentley、Audi、BUGATTI、Lamborghini、Porsche、Skoda、SEAT、MAN、SCANIA、Ducati、MOIA、。每年汽車銷售量接近1,100萬台 [6]。Volkswagen對於鋰電池技術的發展保持樂觀的態度,以eGolf車種為例,2014年車款可行駛190公里(230Wh/l),2018年車款可行駛380公里(650Wh/l),預估到了2020年可行駛420公里(700Wh/l)、2025年可行駛500-700公里(800-1000Wh/l)。當BEV可以行駛1,000公里,FCV所謂的增程優勢就不存在了,因為絕大多數消費者不需要可以行駛1,000公里的汽車。Volkswagen公司準備在2025年之前推出超過50款BEV車種,該公司在全球的年銷售量接近300萬台。這是一個非常積極的數字,如果順利達成,圖四的全球BEV銷售數量還要上修30-50%,因為中國大陸還有更多的BEV公司,他們也非常積極參與製造銷售,加上中國的汽車公司背後是國家的力量支持,2025年全球的BEV銷售量,有很大的機會挑戰1,000萬台。Tesla的Super Charger一直領先全球,不過現在已經被Volkswagen公司的350KW快速充電站所取代了。2019年即將量產的跑車Taycan,使用350KW快速充電站,可以在15分鐘之內充滿80%電力,而這款車種的續航力達500公里。Volkswagen砸下重金,加速研發的成果,已經顯現。



    圖五:Volkswagen對於鋰電池技術的預估
     
  4. 多數民眾的行駛距離短:根據美國交通部聯邦高速公路管理局的統計,2017年美國平均每個家戶汽車行駛距離為19614.8英里(31,567公里),換算下來平均每戶每日開車的距離為86.5公里 [7]。

     圖六:美國人駕車平均行駛距離

    我們從市場上看到市場上多款車種的續航力約在500-600公里,包括Toyota Mirai(FCV)、Hyundai NEXO(FCV)、Tesla Model 3 Long Range、Tesla Model S 100D。Tesla Model 3 LR與Nexo、Mirai的車重都差不多,行駛距離也差不多。所以過去有一張圖表論述當續航力約在500公里時,BEV的重量約在2,400公斤,而FCV車重約在1400公斤,顯然是錯誤的。正確的論述應為當行駛距離同為500公里時,BEV與FCV的車子重量相當,大概都在1800公斤左右。FCV的燃料−氫氣,遠比BEV的能源−電力,還要貴上許多。目前市場上每公斤氫氣的行情價格為US$13-16元,而Tesla最近剛調整快速充電的價格,每度電售價為US$0.28元。在不考慮維修成本的情況之下,我們比較車價與燃料/充電成本,假設行駛距離為30萬公里,我們可以看到Tesla Model 3 LR以每公里US$0.23元取得優勢,而Mirai與Nexo則約在US$0.35-0.36元之間。因為成本差距非常明顯,我們可以推論,Total Cost of Ownership(TCO)的角度來看,BEV顯然比FCV更有優勢。

    圖七:FCV輕量化的優勢並不存在
     
要判斷出BEV能夠打敗FCV的結論,其過程非常複雜,當然還有許多其他的指標可以輔助判斷,無法用三言兩語說清楚,在產業前瞻裡面,還有無數個產業前瞻。我應用Maxwell Industry Foresight的方法論,同時考慮質化與量化的研究方法,提出四點論述,來支持BEV比FCV更有競爭力。根據Statista網站的數據,2017-2020年,全球推出的純電車車款數量,分別是44、73、59、55種,遠高於2015-2016年的14-17種,顯示汽車公司普遍看好純電車的發展 [8]。希望透過這個簡短的教學,能夠讓讀者更理解電動車產業的發展趨勢,並且走在眾人的前面,取得先機。

參考資料

  1. MoneyDJ, “對抗中廠!豐田、Panasonic 傳將攜手生產 EV 電池,” Technews, 21 01 2019. [線上]. Available: http://technews.tw/2019/01/21/toyota-and-panasonic-will-jointly-produce-ev-batteries/. [存取日期: 16 02 2019].
  2. 芯智讯, “本田与宁德时代达成7年电池采购协议,” 華強聚豐, 15 02 2019. [線上]. Available: http://www.elecfans.com/d/865703.html. [存取日期: 16 02 2019].
  3. Transport & Environment, “Roadmap to climate-friendly land freight and buses in Europe,” Transport&Environment, 2017.
  4. Ulf Bossel, “Does a Hydrogen Economy Make Sense?,” Proceedings of the IEEE, pp. Vol. 94, No. 10, 10 2006. 
  5. PWC, “2018 Global Innovation 1000 - What the Top Innovators Get Right,” PWC, 2018.
  6. Volkswagen, “Shaping the transformation together,” Volkswagen, 2019.
  7. U.S. Department of Transporatation, Federal Highwa, “Summary of Travel Trends, 2017 National Household Travel Survey,” U.S. Department of Transporatation, Federal Highwa;, 2018.
  8. Statista, “Global number of battery electric vehicle model launches between 2015 and 2020,” Statista, 2019. [線上]. Available: https://www.statista.com/statistics/871061/battery-electric-vehicle-model-launches-worldwide/. [存取日期: 16 02 2019].
  9. Robert Boyd, “Hydrogen Fuel Quality for FCVs-current status of efforts at CGA,” Linde Group, 2010.
  10. ANSI, “CGA G-5.3-2017-Commodity Specification For Hydrogen - 7th Edition,” ANSI, [線上]. Available: https://webstore.ansi.org/Standards/CGA/CGA2017-1668763?source=blog. [存取日期: 15 01 2019].
  11. Sarb Giddey 且 Christopher Munnings, “Hydrogen as a sustainable transport fuel,” CSIRO, 2018.
  12. 多部田俊輔, “中國新能源車補貼2019年或再降30%,” 日本經濟新聞(中文版:日經中文網), 26 12 2018. [線上]. Available: https://zh.cn.nikkei.com/china/ceconomy/33662-2018-12-26-10-15-44.html. [存取日期: 19 01 2019].
  13. 证券时报 且 刘凡, “中汽协:预计新能源汽车明年继续高速增长,” 新华网, 07 12 2018. [線上]. Available: http://www.xinhuanet.com/finance/2018-12/07/c_1210010764.htm. [存取日期: 19 01 2019].
  14. Bureau of Transportation Statistics, “Average Annual PMT, VMT Person Trips and Trip Length by Trip Purpose,” Bureau of Transportation Statistics, 2018. [線上]. Available: https://www.bts.gov/content/average-annual-pmt-vmt-person-trips-and-trip-length-trip-purpose. [存取日期: 31 01 2019].