數據分析：車用輕量化材料到底有沒有前途？

　　今天，我們來用數據說話，這些車用輕量材料到底值不值得發展。
　　先，我們要回答，汽車為什么要輕量化？
　　重一點，又不是跑不動。99式主戰坦克重50噸，照樣可以80公里每小時奔跑。
　　但真的是重一點沒有關系嗎？別著急，我們先來汽車輕量化可以有哪些好處：
　　1：省油省錢。車越重，百公里油耗就越高，花銷就越大。油耗多個2-3升，一升按6塊算，油錢就比別人多近20塊。
　　2：環保。汽車輕了，油耗少了，尾氣少了，碳排放也少了。
　　3：性能和安全。減下來的重量可以增加安全設備、電子信息設備等等，提供汽車的性能和安全。汽車減重可以提高其加速性能；頂部和車門減重，可以降低汽車重心，增強穩定性；前部減重，可以使汽車重心后移，改善操縱性能。
　　4：續航能力提高。對于新能源汽車來說，續航能力不足是一個極大的短板。輕量化無疑可以緩解這個困境。
　　5：緩解能源危機和能源安全危機。
　　看起來，輕量化的好處真是很多哇，又省錢又環保還安全?？墒?，看起來身邊人開的還是笨重的汽車，輕量化看不到多少影子。難道是“萬惡”的資本家鼠目寸光，不肯改變么？
　　別急著指責汽車制造商，我們一步步來分析分析其中的利弊。
　　輕量化可以有幾種實現途徑，而采用輕量材料是其中重要的辦法，我們就從輕量化材料的應用來說道說道這件事。
　　常用的輕量化材料并不太多，可以分為金屬和非金屬兩大類。前者包括高強鋼、鈦合金、鋁合金及鋁基復合材料、鎂合金等等，后者包括碳纖復合材料、玻纖復合材料、精密陶瓷、高性能塑料等等。
　　他們的減重效果如何？ 來看看美國能源部的數據：
      
　　當然，以上減重效果只是一個大概數值，但順序大致不會錯。
　　有數據統計顯示，汽車每減重10%，燃效就可提高6-8%。像鎂合金、碳纖維復合材料的減重效果這么明顯，這要是用上了，燃效肯定又是蹭蹭地往上漲，那還不麻溜的用起？
　　別著急，我在麻省理工Charles Fine教授的一份報告里看到2張很有意思的圖，或許你不會再這樣說了。
      
　　這張圖的橫坐標是減重效果，而縱坐標是替換之后帶來的成本。很顯然，大致有一個規律：減重效果好的代價也相對較大。下邊的是高強鋼，成本基本不上升，不過減重效果一般。上邊的是碳纖維，雖然減重效果是杠杠的好，但是每公斤成本要增加100來塊！
　　看到這里，可能有人會說，不是燃效提高省下油錢了嘛！那兩者對比起來，結果如何呢？
　　我們再來看一張圖：
      
　　這張圖的橫坐標是各種輕量材料的減重效果，縱坐標是成本減去節省的油錢，也即凈成本。它是以這樣的標準來計算的：車重1300千克，27.5每加侖英里的油耗（大約8.6L每百公里），12年的使用壽命，每年跑1500英里，利率15%。按這么個算法，目前也就使用高強鋼能夠賺回來一點，其他的都是虧本生意。
　　并且，再退一步講，即使是不差錢，輕量化也遠不是只將鋼鐵材料換成輕的材料那么簡單。下面是部分輕量材料的優劣勢對比表：
      
　　除了成本比鋼要貴一點，部分輕量材料在性能上還存在一定的缺陷。但更大的代價或許還是來自生產環節?；蛟S你覺得，不過就是換塊材料嘛，原來鋼制的，現在鋁制的，有什么難的？這樣想，你就錯了。
　　還記得福特發布的鋁制皮卡F150嗎？款全鋁車身皮卡著實吸引了不少眼球。不過，后邊的代價也十分驚人。為了打造這款皮卡，福特先是投資了3.59億美元對其位于密歇根州的Dearborn卡車工廠進行改造，然后又投資4.84億美元更新了工廠的各種設備。此外，這系列動作還損失了9萬輛現行款F-Series貨卡的產能。
　　這還只是新車生產環節，其附屬產業，零部件生產，維修等等，也要隨之而改變，一旦改變就有代價產生。
　　再者，技術更新換代與終端產品的換代時間不無關系。手機性能的快速提升，是因為我們每隔1-2年就要換一臺。但一臺汽車或許要用5年，甚至10年以上，技術更新迭代就快不了。
　　所以，我覺得市場調研公司出具的分析報告中，估計車用輕量化汽車材料市場將從前兩年的500億沖到2019年的2000億美金，2015-2019年年均復合增長率14.4%，這一數據還是有點太過樂觀。
　　那是不是輕量材料在汽車業的廣袤前景就只是汽車材料人在“自娛自High”呢？
　　當然不是！上面的帳固然要算，但是我們還需要算算其他的帳。
　　我們還要算算能源危機和能源安全的帳。節節攀升的汽車保有量，意味著石油消耗量也是水漲船高。但是，石油畢竟是不可再生能源，支撐不起無盡的消耗。所以，對于汽車業來說，降低油耗也是必然的選擇。去年我國汽車保有量大約1.5億輛，如果百公里油耗降低1L，一年跑1000公里，可節約15億L（大約需要5000萬桶原油才可煉出）。
　　另外，我國即將超過美國成為的原油進口國，石油對外依存度達到了60%。美國國防部前段時間很“熱心“地發布的2015年度《軍事與安全發展態勢報告》。里邊認為每年從中東進口的石油約占總進口量的51%，其中有43%需要通過伊朗的霍爾木茲海峽，82%需要通過馬六甲海峽。受地緣政治影響，這些海上運輸咽喉通道隱藏了較多的不穩定因素，也因此會影響的石油進口安全。
　　另外就是環保問題，這個不消多提。霧霾天，溫室氣體排放，汽車業都難辭其咎。
　　當然，對于汽車制造商來說，輕量化并不是一個選擇題，因為政府已經幫他們選了。
      
　　上表是工信部官網公布的主要和地區燃料消耗量標準目標對比。非常明顯，幾個主要大國都對汽車的油耗都有了一個明確的限制規定。
　　除了降低油耗之外，碳排放也同樣有限制指標。例如歐盟推行汽車燃料消耗量和CO2限值要求和標示制度，要求到2015年和2020年乘用車CO2排放分別達到130g/km和95g/km的目標。我國目標是在2020年CO2排放約為120g/km。
　　從這些數據來看，汽車制造商的壓力還是蠻大的。因為汽車減重10%，燃效提升6-8%，減重100公斤，碳排放減少約5g/km。
　　所以，盡管目前輕量材料存在著種種的不足，但它是汽車發展的方向。
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