อยากเล่าเรื่องรถไฟฟ้า ภาค 8
ลุงขอเปรียบเทียบชิ้นส่วนหรืออุปกรณ์สำคัญในรถเครื่องยนต์ และ รถไฟฟ้า เพื่อดูว่าอะไรเป็นโอกาส และ ความท้าทายในการพัฒนารถไฟฟ้ามาใช้แทนรถเครื่องยนต์มากขึ้นในอนาคตนะครับ
ชิ้นส่วนสำคัญชิ้นแรก คือ "ต้นกำลัง" ที่ทำให้เกิดแรงให้รถเคลื่อนที่ ในรถไฟฟ้าคือ “มอเตอร์” ส่วนในรถยนต์คือ “เครื่องยนต์”
ชิ้นส่วนสำคัญชิ้นที่สอง คือ "แหล่งพลังงาน" ที่จ่ายให้ต้นกำลัง เพื่อใช้แปลงเป็นพลังงานกล ในรถไฟฟ้าคือ”แบตเตอรี่” ในรถเครื่องยนต์คือ “น้ำมันเชื้อเพลิง”
เริ่มเปรียบเทียบที่ตัว "ต้นกำลัง"กันก่อน
“เครื่องยนต์”ทำหน้าที่เปลี่ยนน้ำมันเชื้อเพลิงให้กลายเป็นพลังงานกลโดยการทำให้เชื้อเพลิงเกิดการเผาไหม้ หรือ ระเบิด ทำให้เกิดแรงดันเป็นพลังงานกลไปขับเคลื่อนรถ ผลพลอยได้ที่ตามมาคือ ความร้อน เสียงและมลภาวะที่เหลือจากการเผาไหม้ของน้ำมันเชื้อเพลิง และชิ้นส่วนต่างในเครื่องยนต์ก็จะชำรุดสึกหรอเนื่องจากการเคลื่อนทีและเสียดสีกัน ซึ่งต้องมีการซ่อมบำรุงหรือเปลี่ยนใหม่เมื่อใช้งานไประยะเวลาหนึ่ง
เครื่องยนต์จะทำงานได้ประสิทธิภาพสูงต้องทำงานด้วยความเร็วรอบคงที่ แต่ในการใช้งานรถจริง เราจะมีการเร่ง-การลดความเร็ว การเบรค ซึ่งรอบของเครื่องยนต์จะมีการเปลี่ยนแปลงตลอด ในรถยนต์ทั่วไปมีการประเมินว่าพลังงานที่นำไปใช้งานจริงจะอยู่ทีประมาณ 25-30% เท่านั้น ส่วนอีก 70-75% จะเป็นความร้อนที่สูญเสียไป
"มอเตอร์" เป็นต้นกำลังของรถไฟฟ้า ทำงานด้วยหลักการของสนามแม่เหล็ก โดยการนำพลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ไปสร้างสนามแม่เหล็ก และใช้การเปลี่ยนขั้วแม่เหล็กทำให้แกนหรือโรเตอร์ของมอเตอร์เกิดการหมุน โรเตอร์จะเป็นเป็นเพียงชิ้นส่วนของมอเตอร์ที่มีเคลื่อนที่ ไม่มีการเสียดสีของชิ้นส่วนต่างๆ เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์แล้ว มอเตอร์จะมีขนาดเล็กกว่า น้ำหนักน้อยกว่า การสึกหรอน้อยกว่า การซ่อมบำรุงก็จะน้อยตามไปด้วย นอกจากนี้ยังไม่มีฝุ่นหรือควันพิษจากการทำงาน ประสิทธิภาพของมอเตอร์ในการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าไปเป็นพลังงานกลสูงเกือบถึง 100% ในขณะที่ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์เฉลี่ยอยู่แค่ 25-30% เท่านั้น
ถึงตอนนี้หลายๆคนคงถามว่า ในเมื่อมอเตอร์มีประสิทธิภาพดีกว่าเครื่องยนต์ สร้างมลภาวะน้อยกว่า แล้วทำไมที่ผ่านมา ยานพาหนะทั่วโลกถึงเป็นรถยนต์กันทั้งนั้น ทำไมไม่ใช้รถไฟฟ้ากันเลย คำตอบอยู่ที่ชิ้นส่วนที่สอง หรือ แหล่งพลังงานในรถครับ
แหล่งพลังงานของรถยนต์คือ น้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้กันมากๆมีอยู่สองประเภท คือ น้ำมันดีเซล และ น้ำมันเบนซิน ซึ่งให้ค่าพลังงานใกล้เคียงกัน
น้ำมันดีเซลหนึ่งลิตรให้ค่าพลังงาน 37.3 MJ เทียบเท่ากับ 10.36กิโลวัตต์ชั่วโมง
น้ำมันเบ็นซินหนึ่งลิตรให้ค่าพลังงาน 34.2 MJ เทียบเท่ากับ 9.5 กิโลวัตต์ชั่วโมง
(น้ำมันหนึ่งลิตรหนักประมาณ 700-800 กรัม)
คิดง่ายๆ น้ำมันหนึ่งลิตร มีน้ำหนัก 8 ขีด ให้พลังงานประมาณ 10 กิโลวัตต์ชั่วโมง
ขอย้อนไปยุคแรกๆที่เริ่มผลิตรถยนต์ แบตเตอรี่ยุคนั้นเป็นแบตเตอรี่แบบตะกั่วกรด แบตเตอรี่หนัก 1 กิโลกรัมจะให้พลังงานได้ประมาณ 0.01 กิโลวัตต์ชั่วโมง ถ้าต้องการพลังงงานจากแบตเตอรี่เท่ากับที่ได้จากน้ำมัน 1 ลิตร ต้องใช้แบตเตอรี่หนักกว่าน้ำมันถึง 1200 เท่า หรือ ต้องใช้แบตเตอรี่หนักถึง 1000 กิโลกรัมหรือ 1 ตัน ถ้าเติมน้ำมัน 10 ลิตรก็ต้องแบกแบตเตอรี่ไป 10 ตัน ถึงตรงนี้คงเข้าใจแล้วว่าทำไมรถไฟฟ้าถึงไม่เกิด นี่ยังไม่รวมเวลาที่ใช้ในการชาร์จแบตที่นานกว่าเติมน้ำมันหลายสิบเท่าตัวนะครับ
ปัจจุบันนี้แบตเตอรี่แบบตะกั่ว-กรด จะพัฒนาขึ้นจนสามารถให้พลังงานได้ถึง 0.035 กิโลวัตต์ชั่วโมง ต่อน้ำหนัก 1กิโลกรัม แต่ก็ยังต่างจากน้ำมันถึง 350 เท่า
รถไฟฟ้าใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเหมือนกับแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ ประสิทธิภาพการจ่ายไฟอยู่ที่ 0.25 กิโลวัตต์ชั่วโมง ต่อน้ำหนัก 1 กิโลกรัม ประสิทธิภาพดีกว่าแบตเตอรี่แบบตะกั่วกรด 7-8 เท่า แต่เมื่อเทียบกับน้ำมันเชื้อเพลิงแล้ว ก็ยังต่างกันถึง 40 เท่า
ถ้านำประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานมาคิดด้วย เครืองยนต์มีประสิทธิภาพที่ 30% ส่วนมอเตอร์สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าไปเป็นพลังงานกลได้ 100% ต่างกัน 70% รถไฟฟ้าก็ยังต้องใช้แบตเตอรี่ลิเธียมหนักกว่าเติมน้ำมันถึง 12 เท่าจึงจะให้พลังงานกลเท่าๆกัน
ถ้ารถยนต์เติมน้ำมัน 50 ลิตร(หนักประมาณ 40 กิโลกรัม) รถไฟฟ้าต้องใช้แบตเตอรี่ 480 กิโลกรัม จึงจะให้พลังงานกลเท่าๆกัน
ถ้ามององค์ประกอบอื่นของรถไฟฟ้าด้วย เช่น มอเตอร์ไฟฟ้ามีน้ำหนักเบากว่าเครื่องยนต์ เกียร์ของรถไฟฟ้ามีน้ำหนักเบากว่าเกียร์ของรถยนต์ โครงสร้างของรถรุ่นใหม่สามารถใช้พลาสติควิศวกรรมมาแทนโลหะได้ การพัฒนาแบตเตอรี่ให้มีประสิทธิภาพการจ่ายไฟต่อน้ำหนักเพิ่มมากขึ้น ปัญหาน้ำหนักของแบตเตอรี่อาจไม่ใช่อุปสรรคสำคัญในการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้ามาใช้งานในอนาคต
ราคาของแบตเตอรี่เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ท้าทายอนาคตของรถยนต์ไฟฟ้าอย่างมาก ปัจจุบันแบตเตอรี่แบบลิเธียมมีราคาสูงมาก แม้ว่าเมื่อคำนวณระยะยาวแล้วจะถูกกว่าค่าน้ำมันเชื้อเพลิงก็ตาม แต่การจ่ายเงินหลายแสนบาทเพื่อซื้อแบตเตอรี่ จะเป็นภาระกับผู้ใช้รถมากกว่าการจ่ายเงินเติมน้ำมันเป็นครั้งๆไป
แต่ก็มีแนวโน้มที่ดีคือ ราคาแบตเตอรี่ในตลาดโลกมีแนวโน้มลดลงเรื่อยๆตามรูปนี้ครับ
ลุงฝากไว้นิดนึง ราคาพลังงานในประเทศไทย มีปัจจัยอื่นๆนอกเหนือจากราคาตลาดโลก เช่น ค่าภาษีต่างๆมากมาย นโยบายของรัฐบาลก็มีผลอย่างมากต่อราคาพลังงาน และการเกิดของรถไฟฟ้าครับ
ลุงว่าจะเล่าให้มีเรื่องด้านเทคนิคน้อยๆหน่อย แต่เล่าไปเล่ามาทำไมรู้สึกว่ามันก็ยังเยอะอยู่ดี
วันนี้จบเท่านี้ก่อนนะครับ
- 47
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
