4 ก.ย. 2022 เวลา 15:40 • ธุรกิจ
ศึกรถยนต์พลังงานไฟฟ้า เทสล่าไม่ได้นอนมา!! ไครจะได้ไปต่อ?
วันนี้ดอกเบี้ยสีทองขอมาเม้าเรื่องรถยนต์พลังงานทางเลือก (Electric Vehicles, EV) ที่จะเป็นอนาคตของโลก แต่จะไม่พูดถึงการแข่งขันในตลาดรถยนต์ก็จะไม่ใช่เรา เนื้อหาอาจยาวไปบ้าง สำหรับคนที่สนใจความเป็นไปในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่มาหลายปีอย่างดิฉัน ก็จะขอเล่าให้สุด อาจมีความวิทยาศาสตร์นิดนึงนะคะสำหรับบทความนี้ ตามมาค่ะ
3
แบตเตอรี่คือสิ่งที่ทุกท่านรู้จักกันดี อยู่แล้ว มันแบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆคือแบบชาร์จได้ และ ชาร์จไม่ได้ พวกแบตฯที่ชาร์จไม่ได้คือพวกใช้แล้วทิ้งไป เราไม่สามารถเอามาใช้ในอุตสาหกรรมรถยนต์ ตัวอย่างเช่นถ่านไฟฉายตามบ้านเรือน อันนี้จะไม่ขอพูดถึงในที่นี้
1
ส่วนแบตฯชาร์จได้เอาเป็นว่ามันมีชื่อทางวิทยาศาสตร์คือ เซลล์ทุติยภูมิ หลายคนบอกเซลล์อะไร มันเป็นพืชหรอ? ไม่ใช่นะคะ เซลล์ไฟฟ้าเป็นหน่วยย่อยของแบตเตอรี่ ที่ประกอบไปด้วยขั้วไฟฟ้า 2 ขั้ว ซึ่งขั้วไฟฟ้าบวกและลบนี้จะทำจากวัสดุต่างชนิดกัน เพื่อให้มันเกิดความแตกต่างของสิ่งที่เราเรียกว่า “ศักย์ไฟฟ้า” เมื่อมีความต่างศักย์ไฟฟ้า จะเกิดการพลังงานไฟฟ้าเอามาใช้งานในการหมุนเครื่องยนต์เพื่อไปหมุนล้อรถยนต์นั่นเอง
1
แต่ดั้งแต่เดิมเราคุ้นเคยกับแบตเตอรี่น้ำในรถยนต์ที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกในปี 1937 โดยบริษัทพานาโซนิก ที่วันดีคืนดีแบตฯหมดสตาร์ทรถไม่ได้ ต้องวุ่นวายหารถคันอื่นมาขอพ่วงแบตฯ ซึ่งวัยรุ่นสมัยนี้คงไม่เข้าใจ
2
ตัวแบตเตอรี่น้ำแบบดั้งเดิมที่มีตะกั่วในน้ำกรดจะจ่ายพลังงานไฟฟ้าไปหมุนทำให้กระบอกสูบจุดระเบิด เมื่อสตาร์ทติดแล้วจะเกิดการเผาผลาญน้ำมันเพื่อไปขับเคลื่อนรถยนต์เรานั่นเอง ในขณะที่พลังงานความร้อนจากในลูกสูบไปขับเคลื่อนรถยนต์ ตัวมันก็จะผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อกลับไปชาร์จแบตเตอรี่ให้เราไว้ใช้สตาร์ทรถครั้งหน้า นี่คือหลักการแบบง่ายๆ
แต่ทำไมเราควรเลิกใช้มัน ในเมื่อรถยนต์แบบเดิมก็ดีอยู่แล้ว อย่างที่ทุกคนทราบกันนะคะ ว่าการใช้เชื้อเพลิงจากปิโตรเลียมมันไม่ดีต่อโลกเราเท่าไหร่ เพราะการเผาไหม้มันจะเกิดก๊าซที่ทำให้โลกร้อนขึ้นและสุขภาพมนุษย์แย่ลงจากฝุ่นละเอียด ตัวแบตเตอรี่แบบดั้งเดิมไม่สามารถจ่ายไฟพอให้รถยนต์ใช้วิ่งได้ทั้งวันโดยไม่ต้องมีเครื่องยนต์สันดาปน้ำมัน เนื่องจากสิ่งที่เราเรียกว่าความจุไฟฟ้า และ ความต่างศักย์ไฟฟ้า มันไม่เพียงพอในการขับเคลื่อนรถยนต์ได้นั่นเอง
4
นักวิจัยต่างพยายามพัฒนาแบตเตอรี่ที่ให้มีพลังงานสูงในขณะที่ต้องให้มันมีความจุมากๆเพื่อผจญรถติดอยู่ทุกวันในกทม.
3
จนกระทั่งราว ๆ ปี 1970 โลกได้เริ่มรู้จักกับแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน ลิเทียมเป็นธาตุชนิดหนึ่งซึ่งพูดง่ายๆคือชอบให้อิเล็กตรอนมากๆ(คือให้กระแสไฟฟ้านั่นแหละ) เรียกว่ามากสุดในบรรดาธาตุทั้งปวง และเค้ายังเป็นโลหะที่มีน้ำหนักเบามาก มากจนนักวิจัยเกิดไอเดียว่าถ้าเอามาทำแบตเตอรี่หลายๆเซลล์ต่อกันเค้าจะสามารถผลักให้รถยนต์วิ่งได้โดยไม่ต้องสร้างให้ใหญ่โตจนรถน้ำหนักมากเกินไป เป็นไปตามคาด พานาโซนิกเจ้าเก่าผู้คร่ำหวอดในวงการก็ผลิตออกมาใช้ได้จริงที่แรกอีกนั่นแหละ
2
ปัญหาก็ใช่ว่าจะไม่มีนะ เจ้าตัวแบตเตอรี่ลิเทียมเนี่ยเวลาเค้าจ่ายไฟให้รถยนต์มันจะเกิดความร้อน ที่เคยเล่าไปว่าในเซลล์ไฟฟ้ามันประกอบไปด้วยขั้วสองขั้ว ถ้ามันร้อนมากๆสิ่งที่กั้นระหว่างขั้วโดยมากทำจากโพลิเมอร์ที่ทำหน้าที่นำไฟฟ้าได้เนี่ยมันจะละลาย ผลคือถ้าขั้วเกิดสัมผัสกันได้มันจะตู้ม เละเป็นโกโก้ครั้นช์เลยค่ะ
2
การนำไปใช้งานจริงจะให้เหมือนแบกอาวุธไปในเมืองมันไม่ได้ไงแม่ ในช่วงแรกๆก็มีหลายเจ้าพับโครงการไปเช่น นิสสัน Nissan Leaf ถือว่าเป็นรถยนต์BEV ที่นำวงการรถยนต์แบตเตอรี่เป็นรายแรกๆ แต่ด้วยข้อจำกัดอันมหาศาลของแบตเตอรี่ลิเทียม นิสสันตอนนั้นก็ยังไม่สามารถทำให้รถวิ่งได้ไกลและไม่สามารถครองใจผู้ใช้รถที่ห่วงใยสิ่งแวดล้อมได้ เพราะไม่กล้าใส่แบตฯมาเยอะๆ
จนกระทั่งเทสล่าโดยคุณอีลอน นักปั่นที่ไม่ใช่ปั่นจักรยาน ได้พัฒนาระบบขึ้นมา โดยเค้าใช้ Module ซึ่งมีลักษณะเป็นแผ่นโลหะที่คล้ายรังผึ้ง
2
แล้วสั่งผลิต แบตเตอรี่ลิเทียมจากพานาโซนิกขนาดเล็กๆทรงกระบอก (สูง6.5 ซม.ใหญ่กว่าถ่านAAนิดนึง) ติดเข้าไปในรูรังผึ้ง แล้วเอาไปติดตั้งไว้ใต้ท้องรถเทสล่า (ไม่ได้อยู่กระโปรงหน้ารถนะคะ เวลารถเสียไม่ต้องเปิดกระโปรงค่ะ ไม่มีอะไรสำคัญในนั้น) เจ้าModuleตัวนี้ในหนึ่งคันจะมีประมาณ 15-18 module ขึ้นกับรุ่นรถ
ซึ่งรวมๆแล้วจะมีเซลล์ลิเทียมอยู่นับพันเซลล์(เหมือนมีถ่านไฟฉายพันก้อนติดอยู่) ข้อดีของนางคือพอใช้เซลล์เล็กๆมันก็จะออกแบบให้มีระบบหล่อเย็นในแต่ละModuleได้ทั่วถึงทุกเซลล์ วิ่งได้โดยไม่เป็นโกโก้ครั้นช์แล้วแม่ ซึ่งนิสสันคงคิดในใจว่าอะไรดลใจให้นางทำแบบเตอรี่เป็นก้อนสี่เหลี่ยมใหญ่ๆ(26 ซม.) แบนๆที่ร้อนระอุทุกครั้งที่ใช้งาน
3
ตัดภาพไปที่เทสล่าเริ่มประสบความสำเร็จกับการขายรถยนต์ BEV (Battery Electric Vehicles) ผุ้ซื้อรถไปแรกๆเลยก็เจอปัญหาอยู่นะ คือนางก็จะบ่นๆกันว่าอายุการใช้งานไม่นานเลย เปลี่ยนแบตครั้งนึงต้องขายบ้านมั้ย เพราะแบตเตอรี่มันแพงมากก ประมาณมูลค่าเป็น 70% ของราคารถทั้งคันได้เลย เทสล่าเองรู้ถึงปัญหานี้อยู่แล้วว่ามันจะเกิด แต่ก็ต้องขายไปพัฒนาไปอะค่ะ
ซึ่งจะพบว่ารุ่นหลังๆจะมีระบบสมองกล (Battery Management System) ติดตั้งไปที่รถ เจ้าสมองกลนี้จะคอยควบคุมระบบหล่อเย็น และ ยังคอยดูให้ไม่มีแบตก้อนไหนชาร์จเร็ว ช้ากว่ากัน เพื่อไม่ให้อายุการใช้งานแบตสั้นลง จะเห็นแล้วว่าเทสล่าไม่ได้เก่งกาจในการผลิตแบตเตอรี่ เพราะในบางรุ่น บางประเทศยังต้องสั่งแบตเตอรี่จาก พานาโซนิก LG และ CATL จากจีน
3
แต่สิ่งที่เทสล่ามาเหนือคู่แข่งคือเทคโนโลยีที่จะเพิ่มสมรรถนะของรถยนต์BEV ภาพลักษณ์ของแบรนด์ จึงทุ่มทุนวิจัยระบบอัจฉริยะต่างๆในการนำทางและการขับเคลื่อนมากกว่า เพราะเทสล่าเองก็รู้ว่าแบตเตอรี่เป็นสิ่งที่ยังไปได้อีกเยอะ วันดีคืนดีอาจมีแบรนด์ไหนสร้างแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูงกว่าก็เป็นได้
5
อย่างที่เล่าไปว่าแบตเตอรี่คือหัวใจของรถBEV และใช่ค่ะ คือมูลค่าหลักของตัวรถทั้งคัน การพัฒนาแบตเตอรี่ลิเทียมเลยยังมีอยู่อย่างต่อเนื่อง เพราะแค่ตัวแบตเตอรี่ลิเทียมเองก็มีหลายประเภท ประเภทที่ต่างกันเกิดจากวัสดุทำขั้วบวกที่ต่างกัน เจ้าวัสดุที่เป็นขั้วบวกส่วนใหญ่ก็จะเป็นตัวกำหนดความจุของแบตเตอรี่ และ ราคาของรถยนต์ BEV นั่นเอง
2
ถ้าไม่พูดถึง Ora Good Cat รถยนต์BEV ที่ทำการตลาดในประเทศไทยเป็นรายแรกก็คงไม่ได้ เจ้าแมวเค้าก็จะมี 3 รุ่น ดิฉันขอสรุปง่ายๆเลยคือ มี 400 Tech, 400 Pro (ราคาเปิดตัวประมาณ 9 แสน) และ 500 Ultra (ราคาเปิดตัวประมาณ 1 ล้าน 2 แสน)
ตัวเลขบอกอะไร? คือระยะทางเป็นกิโลเมตรที่วิ่งได้นั่นเอง ซึ่งระยะทางที่วิ่งได้มันเป็นผลมาจากความจุแบตเตอรี่ ซึ่งเกี่ยวข้องกับวัสดุทำขั้วบวกที่เล่าไปนั่นแหละค่ะ ยกตัวอย่างเช่น รุ่น 400 จะใช้แบตเตอรี่ชนิด LFP ซึ่งมีส่วนประกอบของเหล็ก ข้อดีคือถูกสุด แต่จุน้อยหน่อย ฝั่งเทสล่าเองก็ใช้ LFP ในรถรุ่น model 3 เพื่อเจาะตลาดรายได้รองลงมา
1
ส่วนรุ่น 500 จะใช้แบตเตอรี่ชนิด NMC ซึ่งมีโคบอลต์เป็นส่วนประกอบ ตัวโคบอลต์เป็นโลหะราคาแพง มีเหมืองผลิตอยู่ในประเทศคองโก แต่มันจุดีมากก เทสล่าก็ใช้โลหะโคบอลต์ในแบตเตอรี่ที่เรียกว่า NCA ในรถรุ่น Model S และ Model Y ซึ่งราคาก็สูงขึ้นตามอายุการใช้งาน
2
แต่เทสล่าก็พยายามลดการใช้โคบอลต์อยู่ เพราะต้องนำเข้าในราคาสูง และยังไม่วายโดนฟ้องเรื่องการใช้แรงงานทาสในเหมืองโคบอลต์ ซึ่งแบรนด์ที่ห่วงภาพลักษณ์แบบเทสล่าจะไม่ทน เลยจะไปพัฒนาขั้วลบของแบตเตอรี่แทน
5
ใช่ค่ะขั้วลบ ที่ผ่านมาเราพูดถึงแต่ขั้วบวก ขั้วลบปัจจุบันทำจากคาร์บอนแกรไฟต์ที่เราใช้เป็นไส้ดินสอนี่แหละ เค้ามีโครงสร้างตามธรรมชาติเป็นชั้นๆ มีหน้าที่ให้ลิเทียมที่เสียอิเล็กตรอนไปในการผลิตกระแสไฟฟ้ามาพักผ่อนระหว่างชั้น รอให้มีการชาร์จไฟเพื่อกลับไปที่ขั้วบวก เทสล่าก็กำลังซุ่มผลิตขั้วลบจากซิลิกอน ซึ่งก็ไม่ซุ่มหรอก นางก็ออกมาประกาศว่าอาจจะชาร์จได้ถึง 3000 รอบ ใช่แม่ ถ้าชาร์จสองวันครั้งก็ใช้ได้เป็น 20 ปี เราจะลืมเครื่องยนต์เผาไหม้ไปได้เลย
4
นักวิจัยหลายๆสถาบันก็กำลังมุ่งเป้ามาที่การพัฒนาวัสดุที่ขั้วลบมากกว่าขั้วบวก เพราะอย่างที่เล่าไปว่าลิเทียมคือที่สุดแห่งธาตุในเรื่องการปล่อยประจุลบแล้ว
แต่การกักเก็บลิเทียมไอออนที่ปล่อยประจุลบออกไปแล้วรอการชาร์จไฟยังทำได้ไม่สุด การพัฒนาวัสดุขั้วลบดูจะมีหนทางเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่มากกว่า ซึ่งเร็วๆนี้เอง มหาวิทยาลัย Drexel รัฐฟิลาเดเฟีย ได้เอาซัลเฟอร์หรือกำมะถันมาปัดฝุ่นใหม่ จากที่เคยใช้มาตั้งแต่ปี 1960 โดยนักวิจัยยังพบว่า แบตเตอรี่ลิเทียมที่ใช้กำมะถันเป็นขั้วลบของทีมวิจัยมีประสิทธิภาพดีกว่าแบตเตอรี่ลิเทียมที่ใช้กันอยู่ แต่หนทางในการนำมาใช้งานจริงยังอีกยาวไกลเพราะแบตเตอรี่ชนิดใหม่ๆก็จะมีปัญหาใหม่ๆเช่นกัน
4
ตัดมาที่ฟากโตโยต้า ค่ายรถยนต์ที่มียอดจำหน่ายสูงสุดในโลก ไม่ได้มองว่าแบตเตอรี่ลิเทียมจะเข้ามาเป็นแหล่งพลังงานแห่งอนาคต โตโยต้าได้ซุ่มพัฒนาแหล่งกำเนิดพลังงานที่เรียกว่าเซลล์เชื้อเพลิงมาเป็นเวลาหลายสิบปี เซลล์เชื้อเพลิงต่างจากแบตเตอรี่มาก เพราะต้องมีถังแก๊สสำหรับใส่เชื้อเพลิง แต่อย่าเพิ่งไปนึกถึงพวก NGV ที่ยังต้องมีการเผาไหม้เชื้อเพลิงเพื่อจุดระเบิดแทนน้ำมันนะคะ เพราะมันต่างกันอย่างสิ้นเชิง
2
เซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) ถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานของระบบขนส่งอวกาศมานานแสนนานตั้งแต่สมัยปล่อยยานอวกาศไปนอกโลกครั้งแรกๆ หลักการของเค้าคือจะใช้แก๊สไฮโดรเจนผ่านเข้าไปเจอกับแก๊สออกซิเจน ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นโดยมีขั้วไฟฟ้าคล้ายกับแบตเตอรี่ จะได้สิ่งที่ได้ออกมาคือน้ำบริสุทธิ์และกระแสไฟฟ้า
3
ซึ่งความท้าทายของการใช้ไฮโดรเจนคือมันติดไฟได้ โตโยต้าก็เร่งพัฒนาด้านความปลอดภัยโดยทุ่มเม็ดเงินมหาศาลยิ่งกว่าเทสล่า ออกมาเป็นระบบทำความเย็นที่สามารถเก็บแก๊สไฮโดรเจนไว้ได้ปริมาณมากๆจนเป็นของเหลว เผลที่ได้มันคุ้มค่ามาก เมื่อเทียบกับรถยนต์BEV รถยนต์ที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน (FCEV) มันมีประสิทธิภาพสูงกว่ามากๆ กล่าวคือในปริมาณต้นทุนเท่ากันรถยนต์ FCEV สร้างกระแสไฟฟ้าได้มากกว่า 3 เท่าเมื่อเทียบกับรถยนต์ BEV
2
ซึ่งด้วยความที่มันให้ปริมาณไฟฟ้าสูงกว่า มันก็จะใช้กับมอเตอร์ขนาดใหญ่และรถขนาดใหญ่มากขึ้น เช่นรถไฟ รถบรรทุก FCEV เลยมีบทบาทต่อการขนส่งระยะไกล เพราะในการเติมแก๊สไฮโดรเจน 1 ครั้งสามารถขับไปได้ไกลกว่า แรงกว่า การชาร์จแบตรถยนต์ BEV
ปัจจุบันแบรนด์รถยนต์ที่พัฒนา FCEV อย่างจริงจังมีเพียงโตโยต้า และ ฮุนได เนื่องจากโมเมนตัมหันมาทาง BEV มากกว่า การส่งเสริม การพัฒนาเลยเน้นไปที่แบตเตอรี่ลิเทียม พอผลิตขายได้มากกว่าก็เลยสามารถตั้งราคาได้ต่ำกว่า FCEV ยกตัวอย่างเช่นในแคลิฟอร์เนีย มีสถานีชาร์จไฟของเทสล่าอยู่ 1600++ จุด ในขณะที่มีสถานีเติมไฮโดรเจนอยู่เพียง 44 แห่ง นี่ก็เป็นอีกสาเหตุที่คนยังเลือกใช้ BEV
2
สิ่งที่เป็นข้อจำกัดของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนคือ มันเติมตามบ้านไม่ได้ ญี่ปุ่นจึงได้ช่วยเหลือโดยการร่วมมือกับโตโยต้า ผลักดันในการสร้างสถานีเติมไฮโดรเจน ซึ่งในปี 2022 นี้ตั้งเป้าว่าจะมี 80 แห่งทั่วประเทศ
3
ทำไมเทสล่าจึงมองว่ารถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็น Threat ต่ออุตสาหกรรม BEV อย่างแรก การผลิตไฮโดรเจนมันสามารถผลิตได้จากน้ำ ใช่ค่ะ น้ำธรรมดานี่แหละ มีปริมาณเหลือเฟือไม่ต้องไปทำเหมืองอะไรทั้งสิ้น ถึงแม้ว่าการผลิตไฮโดรเจนยังจำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าแต่ก็น้อยมากเมื่อเทียบกับพลังงานที่ได้จากไฮโดรเจน
1
สอง เมื่อพูดถึงแบตเตอรี่ ก็หนีไม่พ้นว่าต้องชาร์จ เทสล่า model S ใช้เวลาชาร์จ 75 นาทีต่อการวิ่งระยะทางประมาณ 600 กิโลเมตร และ BEV ส่วนใหญ่วิ่งได้เพียง 300-400 กิโลเมตร เช่น Chevy Bolt, Kia Niro และ Nissan Leaf ในขณะที่ FCEV ที่เติมไฮโดรเจนเต็มในเวลา 5 นาทีและวิ่งได้ ระยะทางมากกว่า ยกตัวอย่าง FCEV เช่น Toyota Mirai วิ่งได้ 500 กิโลเมตร Honda Clarity วิ่งได้ 580 กิโลเมตร และ Hyundai Nexo วิ่งได้ 610 กิโลเมตร สรุปง่ายๆคือ FCEV ไม่ได้กักเก็บพลังงาน แต่มันสร้างพลังงานได้เองจากแก๊สที่มันเก็บไว้
4
อย่างสุดท้ายเลยที่ดิฉันรู้สึกว่าพี่อีลอน เค้าแอบกลัวรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงคือ จากการทวีตโจมตีเซลล์เชื้อเพลิงนี่แหละค่ะ นักปั่นระดับโลกอย่างพี่เค้าทวีตอะไรต้องมีความหมาย นางบอกว่า “ Fuel cells = Fool Sells “ เล่นคำโจมตีตามสไตล์นาง พาลให้ดิฉันนึงถึงทวีตอื่นๆที่ทำ ด้วยจุดประสงค์ไม่ต่างกัน
1
สุดท้าย ไม่ว่าอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้าจะห้ำหั่นกันยังไง สิ่งที่ยังพัฒนาต่อไปอย่างหยุดไม่ได้คือ เทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสูงสุด ส่วนตัวคิดว่าทั้งสองเซลล์ไฟฟ้าทำได้ดีพอกันในเรื่องสิ่งแวดล้อม ถ้าญี่ปุ่นผลักดัน FCEV อย่างสุดแรงเหมือนที่เค้าจัดการเรื่องโครงสร้างพื้นฐานของประเทศ เชื่อว่าเทสล่าเองก็ต้องหวั่น โมเมนตัมอาจเปลี่ยนก็เป็นได้นะคะ
โฆษณา