รถยนต์ไฟฟ้าคามจริงมีมาตั้งแต่ช่วงปี 1880 แล้ว แน่นอนว่า ยุคนั้นมันก็ใช้งานแค่มอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนเหมือนรถยนต์ไฟฟ้าทุกวันนี้ แต่ข้อแตกต่างคือ พวกเขาล้มเหลวในการพัฒนาแบตเตอรี่ที่มีน้ำหนักมาก เก็บพลังงานได้น้อย และใช้เวลาในการชาร์จไฟที่ช้ามาก สิ่งนี้ทำให้รถไฟฟ้าถูกละเลยมาเป็นเวลาร้อยกว่าปี เลยทีเดียว
แต่ในช่วง 100 ปีที่ผ่านมา แบตเตอรี่ก็พัฒนาไปพอมสมควร หลายประเทศเริ่มผ่านกฎหมาย รถ Zero Emission Vehiclels หรือ ZEV และ รถยนต์ไฟฟ้านั้นเป็นทางเลือกที่น่าสนใจ
ในปี GM ออกรถในปี 1997 แต่ยังใช้แบตเตอรี่แบบตะกั่วน้ำกรดอยู่ ทำให้ เฉพาะน้ำหนักแบตเตอรี่ ก็หนัก ถึง ครึ่งตัน แล้ว แม้ว่ารถคันนี้จะออกแบบให้มีที่นั่งแค่ 2 ที่นั่งก็ตามแต่มันยังขับไปได้ไม่ไกล และ ต้นทุนการผลิตก็แพงมาก ทำให้ไม่สามารถแข่งขันในตลาดได้ ในที่สุด 2 ปีถัดมา GM ก็เลิกโปรแกรมนี้ไป
การพัฒนาแบตเตอรี่ไฟฟ้า
แต่กลายเป็นอุตสาหกรรมไฮเทคอย่าง โทรศัพท์มือถือ และ โน็ตบุ๊คที่ผลักดันเทคโนโลยีแบตเตอรี่ ให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เงินจำนวนมากถูกเทลงไปเพื่อทำการวิจัย เทคโนโลยีแบตเตอรี่ ให้ก้าวหน้าขึ้น โดยมันเริ่มต้นจาก แบตเตอรี่ นิเกิลไฮไดร ต่อมาก็เป็น ลิเทียมไอออน แบตเตอรี่ ที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นมา
ผลก็คือ แบตเตอรี่ มีขนาดเล็กลง น้ำหนักเบาขึ้น และเวลาชาร์จไฟก็น้อยลง สิ่งนี้เองทำให้ Nissan Leaf และ Tesla Model S นั้นเกิดขึ้นมาได้ รัฐบาลทุกประเทศต่างมุ่งหน้าไปหาอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า และอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ไฮเทค
ตอนนี้ บริษัทขนาดเล็ก ขนาดใหญ่ และรัฐบาลต่างเทหน้าตัก ไปเพื่ออุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้า รวมถึงการพยายามออกกฎหมายการปล่อยมลพิษ หรือ CO2 เพื่อบีบให้ผู้บริโภค เปลี่ยนรถยนต์กันมากขึ้น
ปัญหาของรถไฟฟ้า
ทำไมมันถึงน่าสนใจ เพราะบริษัทขนาดเล็กก็สามารถสร้างรถยนต์ไฟฟ้าขึ้นมาได้ เพราะแรงขับเคลื่อนมันใช้เพียงแค่มอเตอร์ และแบตเตอรี่ เท่านั้น มันไม่มีชิ้นส่วนมากมายเท่ากับ เครื่องยนต์สันดาบภายในแบบในปัจจุบัน
แต่ประเด็นปัญหาคือ
สิ่งแรกคือ ต้นทุนด้านแบตเตอรี่ สิ่งนี้ถือเป็นจุดชี้เป็นชี้ตาย เพราะรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กนั้น จำเป็นต้องได้รับการสนับสนุนจากรัฐบาล เพราะรถยนต์ไฟฟ้าทั้งคันนั้น ต้นทุนค่าแบตเตอรี่ก็อาจสูงถึง 200,000 บาทแล้ว นั่นแทบทำให้รถยนต์ขนาดเล็กเกิดยากมาก สำหรับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ในปัจจุบัน แต่โชคดีอย่างหนึ่งคือ บริษัทผลิตแบตเตอรี่ต่างก็เริ่มเร่งการผลิตออกมา และมันจะก่อให้เกิด Economic of Scale กันมากขึ้น ซึ่งจะส่งผลต่อ ราคาแบตเตอรี่รถยนต์ในอนาคตอันใกล้นี้ ที่น่าจะมีราคาที่ถูกลง
สิ่งถัดมาคือ พลังงานในแบตเตอรี่ นั้น เรื่องนี้มันสะท้อนว่า รถยนต์จะวิ่งได้ไกลเท่าไหร่ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง แน่นอนว่า รถยนต์ไฟฟ้าหนึ่งคันนั้น หนักหลายร้อยกิโลกรัม น้ำหนักครึ่งหนึ่งเป็นเพราะแบตเตอรี่ Tesla นั้นฉลาดมากที่แพคเบตเตอรี่ใต้ท้องรถ นอกจากมันทำให้จุดศูนย์ถ่วงรถยนต์ต่ำ แล้ว มันยังประหยัดพื้นที่ใช้สอยอีกด้วย และสามารถใส่แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ลงไปในรถยนต์ได้
ที่สำคัญคือ มันทำให้ โครงสร้างรถยนต์นั้นแข็งแกร่งตามแบตเตอรี่ไปด้วย ขณะที่ ฺฺBMW i3 เลือกหนีไปที่การลดน้ำหนักรถยนต์ เพื่อเพิ่มระยะทางต่อการชาร์จแทน โดยเฉพาะการเพิ่มจำนวนชิ้นส่วนไปใช้อลูมิเนียม และ คาร์บอนไฟเบอร์ จำนวนมากในรถยนต์แทน แต่สิ่งที่ BMW ทำนั้น มันเทียบเท่ารถสปอร์ตในปัจจุบันชัดๆ แน่นอนมันทำให้ต้นทุนรถยนต์ธรรมดากลายเป็น ซูปเปอร์คาร์
ปัญหาคือ พลังงานในแบตเตอรี่ เราจะวัดจากความเข้มข้นของพลังงานต่อน้ำหนักแบตเตอรี่ หรือ จำนวนวัตต์ชั่วโมง ต่อน้ำหนักแบตเตอรี่ นั่นเอง ตอนนี้ ทุกอุตสาหกรรมทั้งมือถือ รถยนต์ไฟฟ้า และโซลาร์เซลล์นั้น ต่างเทเงินไปในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่แบบไฮเทคกันหมด ทำให้เร็วๆ นี้ เราคงได้ยินข่าวดีอย่างต่อเนื่อง
ปัญหาที่ 3 คือ ระยะเวลาชาร์จไฟ และการชาร์จไฟ เพราะปกติ เราควรมีเวลาข้ามคืนเพื่อชาร์จไฟให้เต็มเท่านั้น สถานีชาร์จไฟอาจช่วยได้เล็กน้อย เพราะรถยนต์ไฟฟ้าระดับหรู คงไม่สามารถไปชาร์จไฟที่สถานีเกินกว่า 1-2 ชั่วโมงได้ ขณะที่สถานีแบบ Quick Drop แบตเตอรี่ ที่ให้ไปเปลี่นยแบตเตอรี่ทั้งก้อนนั้นก็ถือเป็นไอเดียที่ดี แต่รถยนต์ไฟฟ้า ทุกแบรนด์นั้นต้องกำหนด ขนาดแบตเตอรี่ที่เป็นมาตรฐาน และต้องออกแบบมาให้ สามารถถอดเปลี่ยนได้ง่ายๆ ด้วยนี่สิ ยกตัวอย่าง รถยนต์ Tesla จะถอดแบตเตอรี่ออกมาได้อย่างไร สิ่งที่น่าหนักใจคือ จะทำอย่างไรให้การชาร์จได้เร็ว เท่าๆ กับการเสียเวลาในการเติมน้ำมัน
สิ่งสุดท้าย ก็คือ สถานีเติมไฟสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า กับ รถยนต์ไฟฟ้า อะไรควรเกิดก่อนกัน นั่นคือ รัฐบาลจะต้องเข้ามาสนับสนุนให้มากกว่านี้ เพราะรัฐบาลทั่วโลกต่างเห็นดีที่จะออกกฎหมายบังคับให้ใช้รถไฟฟ้า แต่สถานนีเติมไฟสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า คือ โลกคามเป็นจริงที่มันต้องเกิดมาก่อนเพื่อรองรับรถยนต์ไฟฟ้า
และท้ายสุด คือ Long Life หรืออายุการใช้งาน
แบตเตอรี่
แบตเตอรี่ถือเป็นสิ่งวัดความไฮเทคของรถยนต์ไฟฟ้าแต่ละคันเลยทีเดียว ทั้งๆ ที่หลายคนยังหลงคิดไปว่า มอเตอร์ไฟฟ้า ที่ให้กำลังแรง หรือ อย่างอื่น แต่ความเป็นจริงคือ แบตเตอรี่ไฮเทค อย่างที่บอกไว้ข้างต้น เราวัด ความยอดเยี่ยมของแบตเตอรี่ จาก ความเข้มข้นด้านพลังงานต่อ น้ำหนักหนึ่งกิโลกรัม เป็นหลัก ถือเป็น Priority แรกเลยทีเดียว
สำหรับแบตเตอรี่ ที่เป็นระดับโปรดักชั่น หรือผลิตขายจริงเท่านั้น ปัจจุบันเราเรียงลำดับดังนี้
(ข้อมูลปี 2021)
0. Litium-ion manganes Cobalt หรือ LMO ที่น่าสนใจคือ มันทนกว่าเดิมถึง 5-6 เท่า และยังมีความหนาแน่นของพลังงานต่อน้ำหนัก (W/kg) ที่ดีกว่าอีกด้วย อย่างไรก็ดี มันแค่พัฒนาต่อมาจาก NMC เท่านั้น
1. Lithium NCA หรือ Nickel Cobalt Aluminum Oxide (LiNiCoAlO2) มันก็ถือว่า เป็นแบตเตอรี่ที่มีราคาแพง และมีราคาแพงกว่า Cobalt และยังอาจเกิดไฟไหม้ได้ ถ้าแบตเตอรี่เสียหาย แต่ข้อดีของมันคือ ความหนาแน่นต่อน้ำหนัก มันยังสูงกว่า NMC ถึง 20-30% เลยทีเดียว
2 Litium NMC (Nickle Magaese Cobalt Oxcide) เทสล่านั้น ในตอนเป็นตัว เลือกใช้ แบตเตอรี่แบบนี้ ทำให้กลายเป็นรถยนต์ราคาแพงในตอนเปิดตัว เพราะ เขาเลือกแบตเตอรี่ที่ดีที่สุด แต่ปัจจุบัน (2021) มันกลายเป็น แบตเตอรี่มาตรฐานของรถยนต์ EV
3 ลิเทียมนิกเกิล แมงกานิส รถยนต์อย่างนิสสัน ลีฟ และ BMW I3 นั้นเลือกที่จะใช้แบตเตอรี่รุ่นนี้
4. Lithium Iron Phosphate (LiFePO4) แบตเตอรี่ตันี้ เป็นที่นิยมในปัจจุบัน กับรถไฟฟ้า เพราะมีราคาที่จับต้องได้ และยังได้พลังงานมากกว่า แบตเตอรี่น้ำกรด ถึง สามเท่า โดยเฉพาะรถยนต์ไฟฟ้าจากจีน จะใช้แบตเตอรี่ตัวนี้เป็นหลักเลย (ในปี 2021) โดยเฉพาะรถยนต์จากค่าย BYD ข้อดีของมันคือ ราคาค่อนข้างสมเหตุสมผล และมีการจำนวนการชาร์จที่เยอะ (ประมาณ 2000 ครั้ง) แต่ข้อเสียคือ ควาามหนาแน่นของพลังงานต่ำ
5. Lithium Titanate (Li4Ti5O12) หรือ LTO Honda jazz EV และ Mitsubishi iMiEV เคยเอามาใช้ช่วงสั้นๆ ข้อเสียคือ มันเป็นแบตเตอรี่ที่มีราคาแพง เมื่อเทียบกับ ความจุไฟฟ้า แต่ข้อดีที่สุดคือ มันไม่เกิดประกายไฟ หรือระเบิด และอายุการใช้งานก็อยู่ในเกณฑ์ที่รับได้คือ 7000 ชาร์จ
6. นิกเกิล เมทอลไฮไดรท์ ฮอนด้านำมาใช้ในปี 1990 (มันมีค่าัตสูงก่า หนึ่งเท่าเมื่อเทียบกับน้ำกรด) และมันยังถูกใช้ในรถยนต์ Prius ของโตโยต้าในช่งเดียกันอีกด้ย แต่ปัจจุบันมันไม่ดีพอสำหรับรถไฟฟ้าแล้
7 นิกเกิล แคดเคต
8. Lead Acid น้ำกรดตะกั่ว ข้อดีข้อเดียวของมันคือ ราคาที่ถูกที่สุด
โดยเมื่อเทียบสูงสุดกับ แบตเตอรี่แบบน้ำกรดแล้ว ด้วยน้ำหนักที่เท่ากัน แบตเตอรี่แบบลิเทียมนิเกิลโคบอลล์ นั้นสามารถวิ่งได้ไกลกว่า แบตเตอรี่ตะกั่วน้ำกรดถึง 6 เท่าเลยทีเดียว
อย่างไรก็ดี บางคนอาจแย้งว่า พลังงานไฟฟ้าก็ยังสร้างจากพลังงานอื่นเช่น น้ำมัน หรือ ถ่านหินอยู่ดี แต่ช้าก่อน เมื่อเทียบประสิทธิภาพ กับรถยนต์สันดาบภายใน ไม่ว่าจะเบนซินหรือดีเซลแล้ว เครื่องยนต์พวกนี้สูญเสียเป็นพลังงานความร้อนถึง 40% ไปแบบฟรีๆ นั่นยืนยันได้เป็นอย่างดีว่า รถยนต์ไฟฟ้าแม้จะใช้ไฟฟ้าที่ผลิตจากน้ำมัน ก็ยังมีประสิทธิภาพที่สูงกว่า เพราะพวกเขาสูญเสียเป็นพลังงานความร้อนนั้นต่ำกว่ามาก นอกจากนี้ การปล่อยมลพิษก็ยังน้อยกว่าอยู่ดี
อย่างไรก็ดี ถ้าเทียบกันด้าน มลพิษอย่างเดียยวแล้ว มันก็ยังมีคู่แข่งคือ รถยนต์พลังงานไฮโดนเจน แต่เราจะมาว่ากันวันหลัง
หมายเหตุ
ในครั้งแรกที่ Tesla เลือกแบตเตอรี่นั้น ได้เลือก เซลล์แบตเตรี่ Litium-ion ของ Panasonic ขนาด18650 ใช้ทั้งหมด 7104 ก้อน แยกเป็น 16 module เพื่อใช้ต่อแบบอนุกรม ได้ 345 Volt ได้ 85kwh และใช้ในรถยนต์ Tesla Roadster (มีโคบอล์ท อยู่ 11 กิโลกรัม) ต่อมาในรุ่น Tesla S จึงได้ลด โคบอล์ทลงมาเหลือ 7 กิโลกรัม แต่แทนที่ด้วย Graphite และ Silicon แทน (ของมันอยู่แถวเดียวกันในตารางธาตุ)
โดยต่อมาจึงได้เปลี่ยนขนาดเป็น 21700 ในรถยนต์รุ่น Tesla 3 ได้ลด Cobalt ลงอีก แทบจะบอกได้ว่า แบตเตอรี่ไหนดีไม่มี (ในยุคนี้) ซึ่งแม้ว่า Tesla จะลดโคบอล์ทลงแล้ว ก็ยังมีปริมาณมากกว่าแบรนด์อื่นอยู่ดี และเป็น Material ที่แพงที่สดในแบตเตรี่เลยทีเดียว ส่วนแมงกานิส นั้นถือเป็น Material ที่ถูกที่สุด
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น