Однажды в прекрасное время, Твиттер X по-прежнему может быть местом для интересных дискуссий, а не задыхающегося политического визга. 29 июля было одним из таких дней. Я написал тему, в которой спрашивал, почему Америка пропустила аккумуляторную революцию, и получил много очень интересных ответов. Поэтому я решил переделать эту тему в блог и немного расширить ее.

По сути, аккумуляторы — это технологическая революция. Они являются ключевой частью более крупной и общей революции: замены контролируемого горения электричеством как основного способа, с помощью которого люди производят энергию и перемещают ее.

Ключевое преимущество батарей – то, чего не может добиться ни одна другая технология или источник энергии – заключается в том, что они позволяют накапливать энергию, перемещать ее, а затем снова удалять. Это способ перемещения энергии во времени и пространстве.

Впервые я осознал преобразующую силу батарей, когда увидел, как люди используют воздуходувки с батарейным питанием в качестве оружия во время беспорядков 2020 года. . Увидев, как плита на батарейках за несколько секунд вскипятила кастрюлю с водой, трудно не подумать, что мир изменился:

Подобная магия была невозможна даже несколько лет назад – батареи не имели необходимой для этого плотности мощности. В последние годы технология развивается семимильными шагами.

Вот почему вы видите, как дроны с батарейным питанием внезапно захватывают современное поле битвы, электронные велосипеды трансформируют транспорт, а китайские автомобильные компании завоевывают автомобильную промышленность.

Вот почему вы видите, что солнечная энергия внезапно стала плавной и надежной, а не прерывистой. Вот почему ваш телефон может работать весь день без необходимости подзарядки. И это только начало того, на что способны батареи, поскольку технология все еще быстро совершенствуется на фундаментальном уровне.

Но что странно, так это то, насколько все это кажется удивительным – не только для меня, но и для Соединенных Штатов в целом. Конечно, я знал о Tesla и появлении электромобилей много лет назад. Читая экспертов по климату, я понял, что аккумуляторные батареи станут важным дополнением к солнечной энергии. Я знал о попытках Барака Обамы поддержать американские компании по производству аккумуляторов.

Но я понятия не имел, для чего будут использоваться батарейки и насколько хороши они будут. Сравнительно немногие средства массовой информации, политики и интеллектуалы говорили о батареях как о преобразующей технологии. Это справедливо и сегодня — за исключением солнечных батарей и электромобилей, я не вижу, чтобы многие люди говорили об аккумуляторах.

Правительство США, похоже, тоже застигнуто врасплох. Обама действительно поддержал некоторые компании по производству аккумуляторов (включая Tesla!). Но никогда не было никаких больших усилий правительства по созданию более эффективных батарей, как это было в случае генетического секвенирования, гидроразрыва или даже солнечной энергии.

Когда вы читаете историю литий-ионных аккумуляторов, то видите, что это всего лишь разрозненная сеть исследователей из британских и японских университетов (и, как ни странно, Exxon), создающих химические вещества, которые сделали возможным революцию.

Ключевые открытия произошли в 70-х, 80-х и 90-х годах, но только в 2000-х годах исследования правительства США начали приносить важный вклад, а политика США начала поддерживать коммерциализацию батарей.

Аккумуляторы — первая большая технологическая революция, которую США пропустили

Неспособность американских СМИ и американского правительства предвидеть аккумуляторную революцию на самом деле является огромным историческим событием.

Когда дело доходит до любой другой крупной технологической революции, о которой я могу думать, США очень рано присоединились к ней, проводя ключевые исследования и разработки, раскручивая технологию задолго до того, как она стала коммерчески жизнеспособной, и прилагая значительные усилия для ранней коммерциализации. Вот куча примеров:

Компьютеры : В США очень рано началась компьютерная революция, включая технологии, теорию и приложения. В 1940-х годах здесь был создан первый цифровой электронный компьютер и первый современный компьютер (ЭНИАК). Военное ведомство США с самого начала осознало важность вычислений и поддерживало их на протяжении многих лет. Ни одна другая страна не сделала столько для развития компьютерных технологий и коммерциализации компьютеров.

Космос : Это был тот случай, когда США были ближе всего к тому, чтобы «заполучить» технологию. И США, и ССС признали потенциальную важность космоса и ракетной техники после Второй мировой войны, но большой успех ССС в этой области позволил ему первым выйти в космос.

США предприняли мощную — и в конечном итоге успешную — попытку догнать и обогнать своего соперника, и до сих пор доминируют в космической отрасли и космических инновациях. Шумиха вокруг космоса в США была просто огромной, особенно после «момента Спутника».

Атомная энергия : США и ССС развивали ядерную энергетику примерно в одно и то же время, в 1950-х годах. Обе страны активно рекламировали эту технологию и вложили государственное финансирование в строительство и усовершенствование ядерных реакторов.

Полупроводники : США изобрели полупроводник, и вскоре после этого его потенциальное применение для гражданских вычислений и военного вооружения было признано и широко обсуждалось. США также изобрели микропроцессор, литографию в крайнем ультрафиолете и большинство других основных технологий, связанных с полупроводниками – всегда при активной государственной поддержке. В последние годы много говорилось о доминировании Тайваня в производстве полупроводников, но США по-прежнему удерживают лидирующие позиции в исследованиях, проектировании и во многих ключевых областях производства инструментов и программного обеспечения.

Солнечная энергия : В США очень рано возникла идея о том, что солнечная энергия сможет заменить ископаемое топливо. Администрация Картера активно продвигала эту технологию (установив солнечные панели в Белом доме) более чем за 30 лет до того, как она стала конкурентоспособной по стоимости с ископаемым топливом. Общественное сознание потенциала солнечной энергии было высоким; мои родители с юных лет говорили мне, что солнечная энергия в конечном итоге будет обеспечивать страну электроэнергией. Исследования, финансируемые правительством США, были основной силой, снижавшей затраты на солнечную энергию до середины 2000-х годов.

Интернет : США изобрели и/или финансировали изобретение всех ключевых технологий Интернета вплоть до 2010-х годов. Он построил большую часть ключевой интернет-инфраструктуры. Восхищение потенциалом Интернета зашкаливало на протяжении десятилетий, а политики США поддерживали развитие отрасли дальновидными законами.

гидроразрыв : Правительство США активно финансировало и поддерживало развитие технологии гидроразрыва пласта с 1970-х годов, и США по-прежнему доминируют в этой технологии.

Генетика : США с самого начала продвигали исследования в области генетики, выполняя большую часть фундаментальных открытий и финансируя знаменитый проект «Геном человека», который открыл революцию в биотехнологии. США также стали пионерами мРНК-вакцин и многими другими прорывами в области биотехнологий, опять же благодаря дальновидной поддержке правительства и промышленности.

ИИ : Базовые технологии современного искусственного интеллекта были изобретены в США благодаря дальновидным инвестициям со стороны крупных компаний (особенно Google) и мощной поддержке со стороны правительства США. Хотя большие прорывы 2010-х годов стали неожиданностью, политика США всегда действовала быстро, чтобы гарантировать, что США занимают позицию №1 в этой области.

Другими словами, США почти всегда предвидят каждую технологическую революцию, поддерживают эту технологию дальновидными действиями правительства и промышленности, изобретают многие ключевые технологии, внедряют инновации во многие ключевые продукты и, по крайней мере, пытаются коммерциализировать технологии через американские компании. . Это в подавляющем большинстве случаев норма.

Но в отношении аккумуляторов США предприняли лишь некоторые из этих шагов. Потенциал аккумуляторов, похоже, не был широко ожидаем десятилетиями в средствах массовой информации и правительстве США.

Технология аккумуляторов получила некоторую поддержку, но не огромную. Некоторые из ключевых изобретений были сделаны в США, но больше было сделано в Японии и Великобритании, а ключевые продукты были внедрены и успешно коммерциализированы в Японии.

А в последние годы именно Китайская Народная Республика захватила лидерство в области аккумуляторных технологий. Китай, конечно же, является лидером в производстве аккумуляторов, так же как и в производстве солнечных батарей. Это позволило Китаю электрифицировать свою экономику гораздо быстрее, чем остальному миру:

Но в области аккумуляторов Китай раздвигает границы возможного. CATL, ведущая китайская компания по производству аккумуляторов, похоже, изобрела новый вид полутвердой литий-ионной батареи, плотность энергии которой достаточна для питания самолета.

Страна предпринимает большие усилия по созданию первых коммерчески жизнеспособных твердотельных батарей. В стране также предпринимаются различные другие передовые усилия.

Это не означает, что Китай заранее предвидел аккумуляторную революцию. Но если бы США сделали это, мы могли бы иметь большее преимущество перед Китаем.

Так почему же США не смогли предвидеть эту технологическую революцию и в то же время догнать все остальные? Возможно, ни одна страна не имеет идеального среднего показателя в 1000 очков. Но когда я задал этот вопрос в своей теме, то получил в ответах ряд интересных гипотез.

Гипотеза 1: Цепочки поставок

Первая гипотеза, предложенная Гленном Люком и некоторыми другими, заключалась в том, что инновации в аккумуляторах происходят из цепочек поставок. В производстве аккумуляторов доминирует Китай, поскольку это низкорентабельная, капиталоемкая и сильно загрязняющая промышленность.

Китай также доминирует в добывающих отраслях промышленности, которые создают компоненты и материалы, используемые в батареях — добыча и переработка графита, переработка лития и так далее. А Китай доминирует в перерабатывающей отрасли электроники — бытовой электронике, дронах, а теперь и электромобилях, — которые используют много батарей. Эти факторы, вероятно, помогли Китаю внедрять инновации в космосе быстрее, чем Америке.

Когда вы контролируете добывающие отрасли, которые питаются аккумуляторами, вы можете получать более дешевые ресурсы. Это позволяет ускорить итерацию и удешевить экспериментирование.

Когда вы контролируете само производство аккумуляторов, у вас есть много знающих инженеров и ученых, которые сидят и думают о том, как сделать аккумуляторы еще лучше. У вас также есть крупные доминирующие компании, такие как CATL, которые заинтересованы в инвестировании в основные исследования и разработки в области аккумуляторов.

А когда вы контролируете последующие отрасли электроники, в которых используются батареи, вы получаете более качественную и быструю информацию о том, какие прорывы в области батарей будут наиболее полезными. Это помогает определить направление инноваций.

Обычно я разделяю гипотезу «цепочек поставок» о том, почему Китай сейчас внедряет инновации в области батарей быстрее, чем Америка. Но это не может легко объяснить, почему США не уделяли недостаточно внимания этой технологии до того, как она была коммерциализирована, еще в 1980-х и 1990-х годах.

Все вышеизложенное в равной степени верно и в отношении солнечной энергии, и тем не менее, американцы были в восторге от солнечной энергии на протяжении многих десятилетий, хотя, возможно, сейчас они даже не в восторге от батарей.

Кроме того, США уже давно доминируют в разработке телефонов и портативных компьютеров, которые являются одними из наиболее важных отраслей промышленности, использующих аккумуляторы. И в течение многих лет США также доминировали в производстве электромобилей благодаря Tesla. Стоит задаться вопросом, почему это не дало США возможности более эффективно управлять инновациями в области аккумуляторов.

Гипотеза 2: Политическая и промышленная оппозиция

Мэтт Иглесиас предположил, что республиканцы не позволили Америке сделать большой рывок в области батарей в годы правления Обамы. В общем, американцы любую ситуацию превращают в культурную войну, и, похоже, справа действительно было довольно много резкого скептицизма:

Многие другие высказали мнение о противодействии со стороны нефтяных компаний. Это правда, что масло…