Tesla: co kryją patenty firmy? Nietypowa droga Elona Muska

Powiedzenie "nazwisko zobowiązuje" może odnosić się do ludzi, ale i do firm. Przykładem jest Tesla Inc. (kiedyś Tesla Motors). Nieobliczalna i zmieniająca reguły gry. Zupełnie jak człowiek, któremu zawdzięcza nazwę.

I wynalazca, i firma wzięli się znikąd. On – z biednych i targanych wojnami Bałkan. Ona z Kalifornii – stanu bez motoryzacyjnych tradycji. On zmienił świat elektryczności, ona wciąż zmienia świat motoryzacji.

Gdy w 1884 r. Nikola Tesla – geniusz, samotnik i introwertyk – wsiadał na statek (parowy) płynący do Ameryki, nie było jeszcze silników elektrycznych ani sieci przesyłowych. Kilka lat wcześniej – gdy pracował na poczcie w Budapeszcie – zaświtała mu w głowie idea silnika na prąd zmienny. Coś abstrakcyjnego w świecie, w którym królowały świeczki, kaganki i lampy gazowe.

Tesla to zmienił. Nie było łatwo, bo Thomas Edison – słynny już wówczas wynalazca żarówki i fonografu (protoplasty gramofonu) był apologetą prądu stałego (DC). Mimo że taki niskonapięciowy prąd ma ogromną wadę: w miarę oddalania się od elektrowni - słabnie. Dlatego elektrownie Edisona nie mogły obsłużyć klientów oddalonych o ponad milę. Co nie było i nie jest żadnym problemem dla wysokonapięciowego prądu zmiennego (AC), któremu wystarczą cieńsze i tańsze przewody.

To jedna z niewielu technicznych kwestii, w których intuicja zawiodła Edisona. Postawił na prąd stały i całe lata 80. walczył ze zmiennym twierdząc, że jest niebezpieczny. "To prąd katów" - głosił po pierwszej w historii egzekucji na krześle elektrycznym (rok 1890, skazany - William Kemmler – skonał w męczarniach). Ostatecznie został pokonany przez turbinę wodną Tesli, ale przede wszystkim elektrownie AC George'a Westinghouse'a, które podbiły rynek zasięgiem.

Trzeba jednak oddać Edisonowi, że jako pierwszy potraktował wynalazczość w sposób zorganizowany. Jego 60-osobowe laboratorium w Menlo Park było prawdziwą fabryką innowacji i nowych technologii ("drobne wynalazki wypuszczamy co 10 dni, duże – co pół roku"). Stwarzał entuzjastom komfortowe warunki pracy, ale przywłaszczał sobie jej owoce - w sumie zarejestrował aż 1093 patenty. W tym Nikoli Tesli, którego zatrudniał przez dwa lata, lecz w końcu wykiwał, nie wypłacając obiecanej nagrody.

Tego zaś dosięgło najgorsze przekleństwo wynalazcy: opatentowanie swego wynalazku przez kogoś innego. W dodatku nagrodzonego za to Noblem! Guglielmo Marconi dostał go za rozwój telegrafii bezprzewodowej i przez całe lata funkcjonował jako wynalazca radia. Tylko dlatego, że w 1904 r. złożył wniosek patentowy kilka dni przed Teslą, którego prace były bardziej zaawansowane, i który miał już osiem patentów na transmisję fal wysokiej częstotliwości.

Walka o swoje była mozolna, kosztowna i skończyła się po śmierci Tesli w 1943 r. orzeczeniem sądu, że Marconi naruszył patenty Tesli (w tym 645576, uważany dziś za pierwszy patent "radiowy"). Nota bene Włoch przywłaszczył sobie też inne patenty (np. na rtęciowy detektor fal elektromagnetycznych).

Nikola Tesla dorobił się blisko 300 swoich, w tym na bezszczotkowy silnik indukcyjny. Był to najbardziej intratny z jego patentów – w 1897 r. Westinghouse odkupił go za 216 tys. dol. Po stu latach silnik indukcyjny Tesli podbija świat i dziś - z racji prostoty i niezawodności jest w większości elektrycznych urządzeń. Jest też sercem aut Tesli Motors – co tłumaczy wybór takiej, a nie innej nazwy firmy założonej w 2003 roku przez inżynierów Martina Eberharda i Marca Tarpenninga.

Kilka miesięcy później dołączył do niej Elon Musk, wnosząc pieniądze, wizję i rozmach. Stał się duszą i twarzą Tesli. Uczynił ją niekonwencjonalną tak jak on sam.

Nie ma sieci dilerów, salonów i działu reklamy. Ma za to globalną sieć ładowania i OTA (over the air update), czyli metodę zdalnej aktualizacji i naprawy elektroniki bez zawijania do serwisu. Od napędu po strategię - Tesla Inc. wywraca normy przyjęte w branży automotive. Dotyczy to też jej polityki patentowej. W przeciwieństwie do innych firm, które zazdrośnie strzegą swej własności intelektualnej, Tesla – można by rzec - rozdaje patenty za darmo. W 2014 r. Musk ogłosił, że "odtąd nie będzie straszył sądem nikogo, kto w dobrej wierze zechce korzystać z technologii Tesli".

Zwariował? Nie. Chce przyspieszyć rozwój elektrycznej motoryzacji. Obniżyć koszty wejścia i zachęcić nowych graczy. Wzbogacić ofertę e-aut i przyciągnąć klientów. Czyli zrobić coś dokładnie odwrotnego do tego, co 30 lat temu zrobił General Motors.

By spełnić wymogi Kalifornijskiej Rady Czystego Powietrza (CERB), zaniepokojonej spalinowym smogiem nękającym m.in. Los Angeles, w 1996 r. GM wprowadził pierwszy seryjny i w pełni elektryczny samochód. Mimo nietypowego wyglądu i napędu – EV1 wzbudził ogromne zainteresowanie. Aż 24 tys. osób chciało wyleasingować (bo nie było możliwości kupna) 1117 wyprodukowanych sztuk.

Szczęśliwcy nie cieszyli się długo. Producent zaczął odbierać e-auta użytkownikom i niszczyć – do końca 2002 r. całkiem zniknęły z dróg. A niebawem oficjalnie zamknął projekt EV1, "ponieważ wykazał on znikome zainteresowanie konsumentów pojazdami elektrycznymi". Podziałało - CERB złagodziła wymogi, branża odetchnęła z ulgą.

Na wszelki wypadek GM sprzedał patenty niezbędne do produkcji akumulatorów niklowo-wodorkowych NiMH… petrochemicznemu gigantowi Texaco. Ten zaś, blokując dostęp do technologii godzącej w naftowy biznes, zafundował producentom tradycyjnych spalinowych aut prawie 20 lat oddechu. W efekcie do dziś nie udało się poprawić wydajności akumulatorów NiMH na tyle, by napędzały auta elektryczne – są stosowane jedynie w hybrydach, gdzie odgrywają pomniejszą rolę.

Tesla przyjęła odwrotny kurs niż General Motors i Texaco – udostępnia patenty, zamiast zamykać je w szufladzie. Jej szef uważa bowiem, że "gdy ciasto urośnie, każdy dostanie większy kawałek".

Rok temu do podobnego wniosku doszła Toyota i uwolniła swoje patenty dotyczące napędu wodorowego. Z tych samych względów: by przekonać do niego najpierw producentów, a potem klientów. Japoński koncern liczył, że napęd wodorowy "chwyci" szybciej i wygra z elektrycznym bateryjnym (auta wodorowe też są na prąd, tyle że pochodzący z ogniw paliwowych). I że zdąży przesadzić swych klientów z hybryd na wodorowe cuda w rodzaju Toyoty Mirai, w których to produkcji będzie - rzecz jasna - liderem.

Branża wybrała jednak opcję elektryczną jako znacznie prostszą i tańszą. A więc mniej skomplikowane, "teslopodobne" e-auta z dużym akumulatorem. I z dobrodziejstwem inwentarza w postaci szybko gęstniejącej - zwłaszcza na Zachodzie, w Skandynawii i w Stanach - sieci ładowarek (stacje tankowania H2 są dużo droższe i - jak pokazuje wybuch jednej z nich w Norwegii – mniej bezpieczne).

Gdyby Toyota uczyniła taki ruch przed Teslą, być może napęd wodorowy nie byłby taką egzotyką, jaką jest obecnie. Dość powiedzieć, że w 2018 r. sprzedano ponad 2 mln aut z napędem elektrycznym (BEV) a niecałe 3 tys. z wodorowym (FCEV). Na marginesie: tyle, czyli 3 tys. pojazdów, Tesla produkuje obecnie w 3 dni.

Ciekawą taktykę stosuje Ford, który w samym tylko 2016 r. zarejestrował w Stanach 1442 patenty (nr 1 wśród amerykańskich producentów aut). By zjeść ciastko i mieć ciastko nie uwalnia ich, lecz udostępnia odpłatnie. Dotyczy to jednak tylko napędu hybrydowego, w którym koncern z Dearborn i tak nie jest liderem. Cel? Inny niż Tesla czy Toyota: nie tyle budowanie rynku, co… nabijanie kiesy. Czyli krótkofalowy i komercyjny.

Cóż, sądząc po ostatnich roszadach personalnych i komunikatach płynących z Dearborn, Ford najwyraźniej uznał, że złote lata hybryd już minęły, więc póki są chętni, warto spieniężyć hybrydowe patenty, a pozyskane środki przeznaczyć na "elektryki". Co ciekawe, cztery lata temu ten sam Ford zagroził, że pozwie Teslę, jeśli ta użyje zastrzeżonej przez niego nazwy "Model E" (czym popsuł plan Muska, który chciał mieć "S, E, X, Y ofertę", a w efekcie musiał zamienić "E" na "3").

Wracając do Tesli: wydaje 1,32 mld dol. rocznie na badania i rozwój. Efektem są 283 patenty i 287 wnioski patentowe. Czego dotyczą?

Wszystkiego. Od mało istotnych drobiazgów po technologie wręcz przełomowe. Oto przykłady jednych i drugich:

Linearne wycieraczki
To ostatni element samochodu, o którym myślisz, że mógłby się zmienić. Skoro prawie nie ewoluowały przez sto lat? Cóż, Elon Musk nie uznaje konstrukcyjnego status quo, czego dowodzą:

• chowane klamki, które 10 lat temu wydawały się głupotą, a stają się normą,
• kokpit - a raczej jego brak - w Modelu 3,
• a teraz linearne wycieraczki. Bo? "Zwykłe zupełnie nie pasują do nowego Roadstera" – zawyrokował.

Główna różnica? Ruchoma podstawa. O ile tradycyjne wycieraczki są zakotwiczone w jednym miejscu, tak te są przesuwane za pomocą silników linearnych po poziomej szynie (jednej lub dwóch) ukrytej pod krawędzią maski.

Korzyść? Niejedna: niższy pobór energii, większa skuteczność czyszczenia, lepsza aerodynamika.

Jump seats
Jedną z najdziwniejszych cech Modelu S z 2012 r. jest to, że w tak smukłym nadwoziu mieści aż 7 foteli. Musk chciał tego, bo ma pięcioro dzieci. Udało się, bo:
a) napęd w "elektrykach" zajmuje mniej miejsca,
b) fotele trzeciego rzędu są mniejsze i skierowane do tyłu.

Gdy szef Tesli zorientował się, że mimo upływu pięciu lat żaden producent nie powtórzył tej sztuki, złożył wniosek patentowy na jump seats. Z powodzeniem: pięć tygodni temu otrzymał patent.

System filtracji powietrza HEPA
Inspiracją był raport WHO wskazujący zanieczyszczone powietrze jako największe pojedyncze i powszechne zagrożenie dla populacji ludzkiej, bo pochłaniające 3 miliony śmiertelnych ofiar rocznie - czyli dwa razy więcej niż wypadki drogowe. Liczby poruszyły Muskiem na tyle, by kazał konstruktorom sięgnąć po filtr z najwyższej półki.

A więc HEPA. W efekcie Modelu X jest pierwszym pojazdem z funkcją Bioweapon Defense Mode, która chroni pasażerów przed smrodem, dymem, pyłkami, zarazkami i gazami bojowymi. Podczas gdy inni producenci poprzestają na flakonikach z perfumami…

Supertrwałe ogniwa akumulatorowe
Dział montażu akumulatorów jest jedynym we Fremont, gdzie zwiedzający fabrykę nie mają wstępu. Podobne restrykcje dotyczą chemii ogniw i konstrukcji akumulatorów – większości opisujących je patentów Tesla nie udostępnia. Powód? Ogromne wydatki na doskonalenie tego kluczowego elementu e-auta, ponoszone mimo ciągłego widma bankructwa.

Ogromne, lecz owocne. Tesle przebijają wszystkie konkurencyjne modele zasięgiem. W dodatku ich akumulatory okazują się zaskakująco trwałe. Jeszcze w lutym Elon Musk mówił, że te w Modelu 3 (z ogniwami 2170) powinny wytrzymać przebieg 300 tys.-500 tys. mil, czyli 480 tys.-800 tys. km.

Teraz zaś zdradził, że już w przyszłym roku Tesla ruszy z produkcją nowego akumulatora o żywotności miliona mil, czyli 1,6 miliona kilometrów.

W czym tkwi tajemnica? W zmienionej chemii ogniw, a ściślej nowych składowych elektrolitu, w tym węglanu winylenu, 2-furanonu oraz 1,2,6-oksoditian-2,2,6,6-tetraotlenku, których działanie wzajemnie się wzmacnia. Co ciekawe, mechanizm tej synergii nie jest do końca znany. Jak to możliwe?

W historii wynalazków wiele jest kwestią przypadku, np. teflon, viagra, sacharyna, insulina, penicylina, chinina, wazelina, szyby laminowane, radioaktywność, stymulator serca, zapięcie typu "rzep" czy kuchenka mikrofalowa. Podobnie jest z ogniwami akumulatorów: naukowcy nie do końca rozumieją interakcji między składowymi elektrolitu a anodą i katodą. A ponieważ nie są w stanie ich przewidzieć, modyfikują chemię ogniw na zasadzie prób i błędów.

Matryca do nadwozi
Gdy dwa lata temu konstruktor Sandy Munro, założyciel Munro & Associates, rozbierał do śrubek Teslę Model 3, przyczepił się do – nadmiernej jego zdaniem – liczby spawów łączących płaty nadwozia. Musk wziął to sobie do serca, czego efektem jest wniosek patentowy na urządzenie nieznane w motoryzacji: ogromną matrycę, która z jednego kawałka blachy ma tłoczyć całe nadwozie. Pomysł jest karkołomny, choć zdaniem szefa Tesli – jak najbardziej realny.

Korzyści? Większa sztywność nadwozia (brak poprzecznych spawów), oszczędność miejsca i szybsze tempo produkcji. To ostatnie to idée fixe szefa Tesli, który chce, by jej bramy opuszczało 10 tys. aut tygodniowo. I to jeszcze w tym roku. Dlaczego? Większa wydajność to niższe koszty, a więc wyższa marża. Przy taśmie montażowej we Fremont pracuje na trzech zmianach ok. 5000 pracowników zarabiających średnio po 18,98 dol. na godzinę. To koszty stałe. Zwiększenie wydajności o 1/3 podbiłoby marżę (i tak już rekordowo wysoką) o kolejnych 8-10 proc. To zaś zwiększyłoby szanse przetrwania i tempo rynkowej ekspansji Tesli, która – jak zapowiedział jej szef – "nie spocznie, dopóki na drogach pozostanie choć jeden spalinowy samochód".