Tesla อาจพลิกโฉมหน้าอุตสาหกรรมรถยนต์(2)

Tesla อาจพลิกโฉมหน้าอุตสาหกรรมรถยนต์(2)

ผมไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญด้านรถยนต์และไม่ได้มีความรู้ความชำนาญด้านวิศวกรรมแต่อย่างใด เพียงแต่เป็นผู้ที่ใช้

และชอบรถยนต์ (และจักรยานยนต์) มาตั้งแต่เด็กและในวัยที่เรียนเศรษฐศาสตร์ในมหาวิทยาลัยก็มีประสบการณ์ซ่อมและดูแลรถยนต์ใช้แล้วที่มีอายุมากกว่าตัวเองมาเกือบ 10 ปี ทำให้เข้าใจว่ารถยนต์ที่เราใช้อยู่ปัจจุบันนั้นหัวใจคือ Internal Combustion Engine (ICE) หรือเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งที่จริงแล้วเป็นกระบวนการนำมาซึ่งพลังงานเพื่อขับเคลื่อนที่มีความยากลำบากและสลับซับซ้อนมาก กล่าวคือ

1) ต้องกลั่นน้ำมันดิบมาเป็นเบนซินหรือดีเซลและนำของเหลวที่ไวไฟดังกล่าวมาเก็บเอาไว้เต็มบ้านเต็มเมือง เพื่อเป็นเชื้อเพลิงให้กับรถ ICE

2) ICE จะต้องนำเอาเชื้อเพลิงมาผสมกับอากาศในสัดส่วนที่เหมาะสม (ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามสภาวการณ์) และฉีดส่วนผสมลงไปในลูกสูบและลูกสูบต้องอันส่วนผสมดังกล่าวเพื่อให้เกิดการจุดระเบิด ซึ่งทำให้ลูกสูบเคลื่อนลงในกระบอกสูบ ในขณะที่อีก 3-5- หรือ 7 สูบก็จะต้องรอเตรียมทำหน้าที่เดียวกัน ซึ่งการฉีดส่วนผสมการอัดแน่น การจุดระเบิดและไหลออกหลังการจุดระเบิด (รวมกันเป็น 4 จังหวะ) นั้นถูกนำมาหมุนเพลาที่ขับเคลื่อนรถยนต์ในที่สุด

3) แต่กระบวนการดังกล่าวมีประสิทธิภาพต่ำมากในการนำเอาพลังงานมาใช้ให้เป็นประโยชน์ (ทำให้ล้อหมุนและรถเคลื่อนที่) เพราะพลังงานส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นจากการสันดาป (จุดระเบิด) ก็คือความร้อน ดังนั้นจึงพูดได้ว่า ICE มีประสิทธิภาพในการใช้งานเพียง 20% โดยที่เหลือเป็นความร้อนที่ไม่พึงต้องการ

4) ดังนั้น ICE จึงต้องมีระบบระบายความร้อนบวกกับเครื่องกรองมลพิษ (catalytic converter) เพิ่มขึ้นอีกด้วย กล่าวโดยสรุปคือเครื่อง ICE จะต้องมีระบบไฟ (เพื่อจุดระเบิด) และเพื่อใช้อุปกรณ์อำนวยความสะดวกต่างๆ เช่นไฟรถยนต์ ระบบควบคุมการใช้น้ำมัน ระบบการระบายความร้อนและระบบการถ่ายเทก๊าซดังกล่าว กล่าวคือมีทั้งหมด 5 ระบบที่ต้องทำงานร่วมกันเพื่อขับเคลื่อนรถยนต์ (ในกรณีของดีเซลไม่ต้องจุดระเบิด แต่การเพิ่มแรงอัดเชื้อเพลิงระเบิดเองทำให้เครื่องยนต์ต้องแข็งแรงมากขึ้นและมีน้ำหนักมากขึ้น) นอกจากนั้นเมื่อต้องการเพิ่มศักยภาพของ ICE ก็ต้องเพิ่มระบบเทอร์โบหรือซูเมอร์ ชาร์ตเจอร์เข้าไปอีก (คือการนำเอาไอเสียมาหมุนกังหันเพื่อเร่งการไหลเข้าของน้ำมัน/อากาศในเสื้อสูบ ในกรณีของเทอร์โบหรือการนำเอากำลังเครื่องไปหมุนกังหันดังกล่าวในกรณีของซูเมอร์ ชาร์ตเจอร์)

5) เครื่อง ICE นั้นยังต้องมีระบบหล่อลื่น (lubrication system) ชิ้นส่วนต่างๆ ที่มีอยู่มากมายอีกด้วย ดังนั้นนอกจากการเติมน้ำมันแล้วจึงต้องการตรวจดูน้ำมันเครื่องและเปลี่ยนถ่ายทุกๆ 10,000 กิโลเมตร

6) เนื่องจากเครื่อง ICE สร้างพลังงานที่ใช้ประโยชน์ได้ในรอบเครื่องที่จำกัด กล่าวคือจะมีแรงม้าและแรงบิดในระดับที่เพียงพอที่รอบเครื่องประมาณ 2,000-7,000 รอบ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องเสริมด้วยระบบเกียร์คือเป็นเกียร์ธรรมดา 5-6 จังหวะหรือเกียร์อัตโนมัติ 6-8 จังหวะ ซึ่งระบบเกียร์ย่อมเพิ่มต้นทุนเพิ่มน้ำหนักรถและเพิ่มความสลับซับซ้อนในขณะที่เครื่องไฟฟ้าไม่ต้องมีระบบเกียร์แต่อย่างใดและพลังงานจากเครื่องไฟฟ้าสามารถนำไปหมุนเพลาได้เลยโดยตรง

7) ต่อมาบริษัทรถยนต์ยังเพิ่มเครื่องไฟฟ้าไปช่วยขับเคลื่อน ICE อีก ที่เราเรียกกันว่าไฮบริด (hybrid) ตรงนี้ยิ่งมีความสลับซับซ้อนเพิ่มขึ้น เพราะจะต้องมีทั้ง ICE ทั้งเครื่องไฟฟ้า ถังน้ำมันและที่ไว้แบตเตอรี่ ตลอดจนต้องมีระบบคอมพิวเตอร์มาสั่งการ (อีซียู) เพื่อสลับการใช้งานระหว่างเครื่องไฟฟ้ากับ ICE หรือใช้ทั้งสองร่วมกัน นอกจากนั้นยังระบบที่พยายามให้การเบรกรถยนต์ (ซึ่งทำให้เกิดความร้อนและแรงหมุนของล้อจากการชะลอตัวของรถยนต์) สามารถปั่นไฟเข้าไปในแบตเตอรี่อีกด้วย ผมมีเพื่อที่บ่นว่าอีซียูของไฮบริดนั้นเมื่อใช้งานไประยะหนึ่งแล้วชำรุด ก็ทำให้รถยนต์ใช้การไม่ได้เลยและจะราคาแพงกว่า 2 แสนบาทก็เป็นได้

ดังนั้นผมจึงไม่ค่อยจะเห็นดีเห็นงามกับการใช้เครื่องไฟฟ้า โดยเฉพาะที่ปัจจุบันนำมาใช้ร่วมกับ ICE แต่ผมต้องยอมรับว่าต้องกลับมาคิดใหม่ ในกรณีของรถยนต์ Tesla ที่เป็นรถไฟฟ้าที่ไม่นำเอา ICE มาเกี่ยวข้องเลย เพราะเจ้าของบริษัท Tesla คือนาย Elon Musk เขาประกาศว่าที่เขาจะต้องสร้างรถไฟฟ้าก็เพราะเขาต้องการลดมลภาวะและลดปัญหาโลกร้อน เนื่องจากรถไฟฟ้าจะไม่สร้างมลพิษเลยและไม่เป็นภาระต่อสภาพสิ่งแวดล้อม (ซึ่งไม่จริงทีเดียว เพราะการสร้างโรงงานแบตเตอรี่ ลิเทียมนั้น ก็คือการต้องขุดหาแร่ลิเทียมมาใช้เป็นวัตถุดิบหลัก)

แต่ผมก็ต้องจำนนด้วยเหตุผลว่าเครื่องไฟฟ้านั้นมีประสิทธิภาพในการใช้งานที่เป็นประโยชน์ได้ดีกว่า ICE ถึง 4-5 เท่า กล่าวคือเครื่องไฟฟ้า (electric motor) นั้นเมื่อได้รับกระแสไฟฟ้า เครื่องก็จะหมุนตัวและให้พลังงานและแรงบิดเต็มที่ทันที ไม่ทำให้เกิดความร้อนมากนัก เกือบจะไม่มีเสียงเลย จึงสรุปได้ว่าเครื่องไฟฟ้ามีประสิทธิภาพประมาณ 80-90% ในขณะที่ ICE มีประสิทธิภาพ 20% คำว่าประสิทธิภาพนี้หมายถึงการนำเอาพลังงานมาใช้ประโยชน์ในการขับเคลื่อน (propulsion) นะครับ

ที่เขียนมาทั้งหมดนี้เพื่อเรียบเรียงให้ผู้ที่สนใจในเชิงของสาระทางเทคนิคเกี่ยวกับความแตกต่างของ ICE ที่มนุษย์เราใช้ขับเคลื่อนรถยนต์มานานกว่า 100 ปี (และคิดว่าเป็นเทคโนโลยีที่ดีที่สุดแล้ว) กับเครื่องไฟฟ้าซึ่งไม่ใช่เทคโนโลยีใหม่ แต่อาจเป็น “game changer” หรือ “disruptive technology” ที่ทำให้ ICE สูญพันธุ์ได้ในอีก 5-10 ปีข้างหน้า

บางคนอาจไม่อยากเชื่อว่ารถไฟฟ้าจะมาทดแทนรถยนต์ที่เราใช้กันอย่างแพร่หลายและคุ้นเคยกันมาโดยตลอด กล่าวคือเราทุกคนที่มีชีวิตอยู่ในขณะนี้น่าจะใช้รถที่ผูกขาดโดยเครื่อง ICE เพียงอย่างเดียว และรถยนต์ปัจจุบันก็คุณภาพและสมรรถนะก็พัฒนาดีขึ้นเป็นลำดับ ดังนั้นในครั้งต่อไปผมจะเขียนถึงสรรพคุณของรถไฟฟ้า (เท่าที่มีข้อมูล) มาเปรียบเทียบกันครับ