บทความ

รถไฟฟ้า…อนาคตขึ้นอยู่กับแบทเตอรี


ใครที่เคยทดสอบหรือกำลังใช้รถไฮบริดอยู่ คงจะเคยสงสัย หรือตั้งข้อสังเกตว่า ระบบควบคุมเลือกช่วงเวลาที่ใช้ไฟฟ้าจากแบทเตอรีสั้นมาก ทั้งๆ ที่มีประจุไฟฟ้าเหลืออยู่มากพอ เพราะเรารู้อยู่ว่า ยิ่งใช้งานด้วยมอเตอร์และประจุไฟฟ้ามากเท่าใด ก็ยิ่งมีส่วนช่วยประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงมากเท่านั้น

 

ผู้ผลิตรถเหล่านี้เขาก็ทราบดีครับ และก็อยากจะทำอย่างนั้นด้วย แต่ว่ามีปัญหาอยู่ที่อายุใช้งานของแบทเตอรี ตามความรู้สึกและความเคยชินของพวกเรา ที่ใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าหลายอย่างในชีวิตประจำวัน โดยประจุหรืออัดกระแสไฟฟ้าเข้าแบทเตอรีกันเต็มหรือเกือบเต็ม แล้วก็ใช้มันไปเรื่อยจนกว่าจะหมดหรือเกือบหมด เพราะมีระบบเตือนว่าประจุใกล้หมดแล้ว

 

ตัวอย่างที่ทุกคนรู้จักดี คือ โทรศัพท์มือถือ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้แบทเตอรีแบบนิคเคิล เมทัล ไฮดไรด์ (Ni MH) เหมือนกับแบทเตอรีของรถไฮบริดยุคแรก การใช้งานแบบอัดไฟจนเต็มแล้วใช้จนเกือบหมดนี้ อายุใช้งานของแบทเตอรีแบบนี้จะสั้น แต่ถ้าใช้ประจุไฟฟ้าของแบทเตอรีในช่วงที่ “แคบ” อายุใช้งานมันจะยืนยาวกว่ามาก ยกตัวอย่างเช่น อัดไฟเข้าไปแค่ 70 เปอร์เซนต์ ของความจุ แล้วใช้ไฟแค่ 20 เปอร์เซนต์ คือ ใช้จนประจุไฟฟ้าเหลือ 50 เปอร์เซนต์ แล้วก็อัดไฟเข้าไปให้เป็น 70 เปอร์เซนต์ ตามเดิม แบบนี้ไปเรื่อย

 

แต่ใครจะปฏิบัติได้ครับ พวกเราต้องใช้งานโทรศัพท์มือถือกันตั้งแต่เช้าจนค่ำหรือดึก กลางคืนจึงจะอัดไฟ หรือไม่ก็เกือบหมดเมื่อไร ค่อยอัดไฟใหม่ ไม่ได้มีปัญหาอะไร เพราะอย่างมากที่สุด ถ้าใช้งานหนัก ก็เป็นการอัดไฟปีละ 300 กว่าครั้งเท่านั้น

 

ถ้าใช้น้อย และเป็นรุ่นที่กินไฟน้อย ก็อาจจะอยู่ได้หลายวันต่อการอัดไฟ 1 ครั้ง ถ้ามันมีอายุใช้งานได้สัก 2 ปี พวกเราก็รู้สึกว่า ได้เวลาที่จะซื้อแบทเตอรีใหม่แล้ว ไม่มีใครรู้สึกว่าโทรศัพท์หรือแบทเตอรีมันไม่ดีพอ

 

แต่สถานการณ์ในรถไฮบริดต่างกันมาก มอเตอร์สำหรับขับเคลื่อนรถพวกนี้กินไฟมาก เมื่อเทียบกับความจุของแบทเตอรี ผมไม่ได้หมายความว่ามอเตอร์ไม่ดีพอ หรือประสิทธิภาพไม่สูงพอนะครับ แต่เป็นเพราะน้ำหนักของรถมาก ก็เลยต้องใช้พลังงานมากตาม ในการเร่งเพิ่มความเร็วแต่ละครั้ง ไม่ว่าจะตั้งแต่หยุดนิ่ง หรือกำลังแล่นอยู่ และไม่ว่าจะใช้พลังงานจากมอเตอร์ หรือจากเครื่องยนต์ก็ตาม พลังงานไฟฟ้าระดับเกือบเต็มในแบทเตอรี สามารถขับเคลื่อนรถได้ไม่กี่สิบกิโลเมตรเท่านั้น ถ้าใช้งานแบบเกือบทั้งวัน ก็คงต้องใช้ประจุไฟฟ้าหลาย “รอบ” ซึ่งก็จะทำให้อายุใช้งานของแบทเตอรีสั้นมาก

 

ราคาแบทเตอรีพวกนี้ชุดละเป็นแสนบาทครับ ถ้าใช้แค่ไม่กี่ปีก็หมดอายุ คงเสียชื่อเสียงพอสมควร ผู้ผลิตรถไฮบริด ก็เลยให้ระบบควบคุมประจำรถใช้พลังงานไฟฟ้าจากแบทเตอรีแค่ช่วงสั้นๆ หรือ “แคบๆ” เท่านั้น เช่น ให้เครื่องยนต์ประจุพลังงานไฟฟ้าเข้าแบทเตอรี จนถึงราวๆ 70 เปอร์เซนต์ ของความจุทั้งหมด แล้วจ่ายให้มอเตอร์ ตามความเหมาะสมของการใช้งาน แต่จะจำกัดไว้ว่า ถ้าความจุลดลงมาเหลือราวๆ 50 เปอร์เซนต์ จะต้องหยุดใช้ไฟฟ้าจากแบทเตอรี ให้ใช้พลังงานจากเครื่องยนต์แทน แม้ว่าสภาวะใช้งานจะน่าใช้ไฟฟ้าจากแบทเตอรีอยู่ก็ตาม

 

วิธีใช้พลังงานไฟฟ้าในช่วง 10 ถึง 20 เปอร์เซนต์ของความจุนี้ ช่วยยืดอายุแบทเตอรีได้มากครับ อยู่ได้นานหลายปี ถึงจะไม่ประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงได้เท่าที่ควรจะเป็น ขอให้พอเห็นว่าประหยัดกว่ารถใช้น้ำมันเชื้อเพลิงล้วนก็พอแล้ว แค่นี้ก็ขายดิบขายดี ลูกค้าในสหรัฐอเมริกาคลั่งไคล้เข้าคิวรอซื้อกันยาวเหยียด ถือว่าประสบความสำเร็จทางธุรกิจแล้ว แต่ถ้าจะให้ประหยัดเชื้อเพลิงอย่างได้ผล และนิยมใช้กันทั่วโลก ต้องมีแบทเตอรีที่ดีกว่านี้อีกมากครับ ไม่ใช่ชนิดแปลกใหม่ แต่เป็นแบทเตอรีที่เคยผ่านมือพวกเรากันมาบ้างแล้วไม่มากก็น้อย ซึ่งก็คือ แบทเตอรี ลิเธียม-ไอออน ที่ใช้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าในชีวิตประจำวันของเรา ส่วนใหญ่ใช้กับของระดับสูงหรือรุ่นพิเศษหน่อย หรือไม่ก็รุ่นล่าสุด จากที่เคยเป็น นิคเคิล เมทัล ไฮดไรด์ เพราะเมื่อเทียบความจุพลังงานไฟฟ้าเท่ากัน แบบลิเธียม-ไอออน เบากว่าราวๆ 50 เปอร์เซนต์ครับ

 

เวลาเปรียบเทียบค่านี้ เราวัดมวลของแบทเตอรีทั้งก้อนหรือทั้งลูก โดยการชั่งน้ำหนักแล้วหารด้วยความสามารถในการเก็บประจุไฟฟ้าโดยใช้หน่วยเป็นวัตต์ชั่วโมง (Wh) หรือกิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh) ก็ได้ ค่าประมาณของแบทเตอรีแบบ นิคเคิล เมทัล ไฮดไรด์ อยู่ที่ราวๆ 30 กก./กิโลวัตต์ชั่วโมง ส่วนแบบ ลิเธียม-ไอออน เกินครึ่งไปนิดหน่อย ประมาณ 17 ถึง 18 กก./กิโลวัตต์ชั่วโมง

 

นอกจากจะเก็บพลังงานได้สองเท่า เมื่อเทียบน้ำหนักตัวเท่ากันแล้ว ช่วงการใช้ประจุในระดับที่มีอายุใช้งานในรถราวๆ 8 ปี ของลิเธียม-ไอออน ก็ยังเหนือกว่ามากด้วย จากช่วงใช้ประจุ 10 ถึง 15 เปอร์เซนต์ ของ นิคเคิล เมทัล ไฮดไรด์ ในรถไฮบริดรุ่นแรกๆ เพิ่มมาเป็นกว่า 30 เปอร์เซนต์ ในรถรุ่นล่าสุดที่ใช้แบทเตอรีแบบลิเธียม-ไอออน เช่น เราสามารถให้เครื่องยนต์ประจุไฟฟ้าเข้าแบทเตอรี ราวๆ 70 เปอร์เซนต์ของความจุ แล้วใช้กระแสไฟฟ้าป้อนมอเตอร์ขับเคลื่อนรถ ได้จนกระทั่งประจุเหลือราวๆ 40 เปอร์เซนต์ โดยที่แบทเตอรียังมีอายุใช้งานจนกว่าจะเสื่อม ราวๆ 8 ปี เมื่อช่วงเวลาที่ใช้มอเตอร์ขับเคลื่อนรถเพิ่มขึ้น ก็หมายถึงการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นด้วยนั่นเองครับ

 

แบทเตอรีแบบลิเธียม-ไอออน ที่พวกเราใช้กันอยู่ทุกวันนี้ ไม่ว่าจะในอุปกรณ์ไฟฟ้า หรือในรถไฮบริด ถ้าเทียบกับระดับการศึกษาแล้ว ต้องเรียกว่ามีเทคโนโลยีอยู่ในระดับอนุบาลเท่านั้น เป้าหมายที่นักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยของโรงงานแบทเตอรีจะไปให้ถึง คือ ระดับจบอุดมศึกษา ซึ่งก็จะต้องผ่านระดับประถมและมัธยมไปก่อน

 

ผมดูจากตารางทำนายความก้าวหน้าแบบหยาบๆ ของการพัฒนาแบทเตอรีแบบนี้ ยังต้องใช้เวลาอีก 15 ถึง 20 ปี ครับ คาดกันว่าอีก 4 ปีข้างหน้า จะลดมวลสัมพัทธ์ลงได้ เหลือ 13 กก./กิโลวัตต์ชั่วโมง แต่ที่ได้ผลอย่างมาก คือ การเพิ่มย่านการใช้ประจุ จากปัจจุบัน 30 เปอร์เซนต์ เป็น 80 เปอร์เซนต์ จุดนี้คือหัวใจครับ นั่นหมายถึง การที่เราสามารถอัดไฟที่บ้านตอนกลางคืนจนเต็ม แล้วใช้ขับเคลื่อนรถช่วงแรกทุกวันตอนออกจากบ้าน จนประจุเหลือแค่ 20 เปอร์เซนต์ โดยที่อายุใช้งานเฉลี่ยของแบทเตอรียังอยู่ที่ 8 ปี แล้วต่อจากช่วงนี้ไปอีก 5 ปี ซึ่งก็คือ อีก 9 ปี

 

นับจากวันนี้ แบทเตอรีลิเธียม-ไอออน ก็จะมีมวลแค่ 4 กก. ต่อความจุ 1 กิโลวัตต์ชั่วโมง เป็นความก้าวหน้าในระดับที่พลิกโฉมหน้ายานยนต์ของโลกก็ได้ ยกตัวอย่างง่ายๆ ครับ รถขนาดเล็กในปัจจุบัน ต้องใช้พลังงานประมาณ 12 กิโลวัตต์ชั่วโมง ต่อระยะทางใช้งาน 100 กม. ถ้าอยากใช้งานจากพลังงานไฟฟ้าในแบทเตอรีรุ่นปัจจุบันล้วนๆ สัก 200 กม. ก็จะต้องใช้พลังงาน 24 กิโลวัตต์ชั่วโมง แล้วแบทเตอรีรุ่นปัจจุบัน คายประจุแบบให้มีอายุใช้งาน 8 ปี ได้แค่ 1 ใน 3 หรือราวๆ 30 เปอร์เซนต์ของความจุทั้งหมด

 

แบทเตอรีรุ่นนี้มีค่ามวลสัมพัทธ์ 18 กก./กิโลวัตต์ชั่วโมง ก็ต้องใช้น้ำหนักรวม 18 คูณ 24 หรือ 432 กก. แล้วคูณด้วย 3 อีกที เป็นเกิน 1,000 กก. ครับ แต่ถ้าใช้ค่าของแบทเตอรีที่น่าจะพัฒนาสำเร็จในอีก 9 ปีข้างหน้า ก็จะเป็นมวลแค่ 4 คูณ 24 แล้วคูณด้วย 1.2 (ใช้ประจุได้ 80 เปอร์เซนต์ของความจุรวม) ได้ราวๆ 115 กก. ครับ ไม่ถึง 1 ใน 10 ของค่าปัจจุบัน

 

นักวิจัยยังประมาณกันต่อครับ ว่าในปี 2025 ค่ามวลสัมพัทธ์จะเหลือเพียง 0.6 กก./กิโลวัตต์ชั่วโมง นั่นหมายถึง รถขนาดเล็กในตัวอย่างของเรา ที่ใช้งานได้วันละ 200 กม. จะใช้แบทเตอรีทั้งชุดแค่ 18 กก. ค่าสุดท้ายนี้ผมไม่ค่อยอยากเชื่อหรือจินตนาการ แต่ก็ไม่มีสิทธิ์ไปดูถูกความก้าวหน้าทำนองนี้ครับ ดูตัวอย่างความก้าวหน้าด้านคอมพิวเตอร์แล้ว ต้องยอมมรับว่าทุกอย่างเป็นไปได้

 

เกือบลืมบอกไปครับ เทคโนโลยีของแบทเตอรีลิเธียม-ไอออน ระดับสูงสุดของโลกล้วนอยู่ในเอเชียครับ นำหน้าโดยญี่ปุ่น เกาหลีเป็นที่สอง แล้วตามมาไม่ห่างนักโดยจีน



------------------------------
เรื่องโดย : เจษฎา ตัณฑเศรษฐี
นิตยสาร FORMULA ฉบับเดือน กันยายน ปี 2551
คอลัมน์ : รู้ลึกเรื่องรถ
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/7dyuR
อัพเดทล่าสุด
8 Oct 2018

Buyer's Guide | คู่มือซื้อรถ

Model Start Price (THB)
2.
2,090,000
3.
2,229,000
4.
779,000
5.
3,590,000
7.
1,316,000
8.
1,749,000
9.
1,699,000
11.
3,299,000
12.
5,399,000
13.
6,799,000
14.
3,249,000
15.
4,980,000
16.
53,500,000
18.
3,600,000
19.
13,500,000
20.
6,799,000
  • MAIN SEARCH
  • EASY SEARCH
Make
Model
Price
Engine
More Option >
วัตถุประสงค์ในการใช้รถ (ประเภทรถ)
งบประมาณ
พฤติกรรมการขับรถ

Follow autoinfo.co.th