จุดจบ! "ยานยนต์ที่ใช้น้ำมัน"

17 ธ.ค. 2561 | 06:49 น.
161261-1317 S__11059203

| บทความพิเศษ : จุดจบ! "ยานยนต์ที่ใช้น้ำมัน"

| โดย พันเอก ดร.เศรษฐพงค์ มะลิสุวรรณ

……………….


โลกของเรากำลังวิ่งเข้าสู่อุตสาหกรรมพลังงานรูปแบบใหม่ ซึ่งถือได้ว่าเป็นการปฏิวัติอุตสาหกรรมพลังงานครั้งใหญ่ที่สุดของโลก และกำลังจะเข้ามามีบทบาทในทศวรรษต่อไป ซึ่งในขณะนี้เป็นที่ชัดเจนว่า อุตสาหกรรมรถยนต์ในยุโรปและในเอเชียต่างก็มีแผนการที่จะยุติการผลิตรถยนต์ที่ใช้น้ำมันภายในปี 2030 ซึ่งจะเป็นการผลักดันให้อุตสาหกรรมรถยนต์วิ่งเข้าสู่อุตสาหกรรมใหม่ ซึ่งผลิตรถไฟฟ้าเป็นหลักในอนาคตอันใกล้

วงการวิศวกรรมยานยนต์มีการคำนวณไว้ว่า ถ้าหากรถยนต์ไฟฟ้า (Electric Vehicle) หรือ EV มีราคาลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ลดลงถึง 100 ดอลลาร์สหรัฐฯต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง (Kilowatt-Hour) ได้เมื่อไร เมื่อนั้นก็จะเอาชนะต้นทุนรถยนต์ที่ใช้น้ำมันแก๊สโซลีนได้ ซึ่ง Bloomberg New Energy Finance ได้วิเคราะห์ว่า ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่จะมีราคาถูกลงอย่างต่อเนื่อง และคาดการณ์ว่า ในปี 2025 แบตเตอรี่ราคาจะลดลงถึง 100 ดอลลาร์สหรัฐฯต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง โดยมีแนวโน้มที่จะมีตัวเลขลดลงถึง 73 ดอลลาร์สหรัฐฯต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ภายในปี 2030 ซึ่งในปัจจุบัน สถาบันวิจัย, มหาวิทยาลัย และผู้ผลิตรถยนต์ต่างทำการวิจัยด้านแบตเตอรี่ ด้วยความทุ่มเทเป็นอย่างมาก เพื่อที่จะครองตำแหน่งเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมรถยนต์แห่งอนาคต

 

[caption id="attachment_362319" align="aligncenter" width="503"] ©MikesPhotos ©MikesPhotos[/caption]

ในปัจจุบันเป็นที่ชัดเจนว่า ต้นทุนของรถยนต์ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับต้นทุนของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ โดยที่ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่เป็นเทคโนโลยีหลักในปัจจุบันนี้ ซึ่งราคาของลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ได้ตกลงกว่า 80% นับตั้งแต่ปี 2010 เป็นต้นมา และในขณะนี้มีราคาที่ต่ำลงมากเท่ากับ 200 ดอลลาร์สหรัฐฯต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง (Kilowatt-Hour)

ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ ประกอบไปด้วย โคบอลต์นิกเกิลและแมงกานีส ซึ่งถือว่าเป็นวัสดุที่สำคัญอย่างยิ่งในการผลิตลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ โดยการเก็บข้อมูลของ Statista ในปี 2018 พบว่า บริษัทที่ผลิตลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ ชั้นนำของโลก ได้แก่ Panasonic, Sanyo, BYD, LG Chem, และ Samsung ซึ่งคุณลักษณะสำคัญของแบตเตอรี่นั้นขึ้นอยู่กับความจุของพลังงาน, ความทนทาน และอายุการใช้งาน เป็นต้น


S__17335533

เทสล่า (Tesla) ได้ใช้ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ จำนวน 1865 เซลล์ในรถไฟฟ้า โดยมีกำลังไฟฟ้าถึง 250 วัตต์ชั่วโมงต่อน้ำหนัก 1 กิโลกรัม แต่ในขณะนี้ได้พัฒนารถไฟฟ้าโมเดลใหม่ โดยมีจำนวน 2170 เซลล์สำหรับรถ Model 3 และมีประสิทธิภาพสูงขึ้น 20% ด้วยราคาที่ถูกลง โดยเทสล่าได้ให้ข้อมูลว่า การทำให้ต้นทุนถูกลงด้วยวิธีการลดปริมาณของโคบอลต์ที่มีราคาแพง แต่เพิ่มปริมาณของนิกเกิลให้มากขึ้น แต่ยังคงประสิทธิภาพในการควบคุมอุณหภูมิที่ดีของแบตเตอรี่ได้

ความก้าวหน้าของการทำวิจัยแบตเตอรี่ได้ ทำให้ต้นทุนของรถไฟฟ้าตกลงอย่างรวดเร็ว และถ้าหากการพัฒนาดังกล่าวทำให้แบตเตอรี่มีราคาถูกลงอีก จนทำให้แบตเตอรี่มีราคาต่ำลงถึง 100 ดอลลาร์สหรัฐฯต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ก็จะทำให้รถไฟฟ้ามีราคาถูกกว่ารถที่ใช้น้ำมัน ซึ่งการวิจัยหลัก ๆ จะมุ่งเน้นไปที่ความความหนาแน่นของความจุไฟฟ้า, ความคงทนของแบตเตอรี่ รวมไปถึงน้ำหนักของแบตเตอรี่ เพื่อที่จะสามารถนำเข้าสู่ตลาดได้อย่างเป็นรูปธรรม และที่สำคัญ คือ ระยะเวลาในการชาร์จแบตเตอรี่ ที่ต้องใช้เวลาอย่างรวดเร็วและสามารถวิ่งไปได้ไกลที่สุดในการชาร์ทหนึ่งครั้งก็เป็นประเด็นที่สำคัญยิ่ง

 

[caption id="attachment_362320" align="aligncenter" width="503"] ©Blomst ©Blomst[/caption]

ผลการวิจัยด้านแบตเตอรี่ ทำให้พบความจริงว่า ซิลิคอนสามารถที่จะนำมาใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพด้านความหนาแน่นของพลังงานได้ถึง 23% เป็นอย่างน้อย และทำให้การชาร์จใช้เวลาสั้นลงหลายเท่า แต่ก็ยังมีข้อจำกัดบางประการในทางเทคนิค แต่ก็เริ่มมีบริษัทที่วิจัยทางด้านแบตเตอรี่ที่ใช้ซิลิคอนเป็นหลัก เช่น Enevate, SILA Nanotechnologies และ Enovix ได้ทำวิจัยเพื่อพยายามแก้ปัญหาทางเทคนิคเหล่านั้น จนซิลิคอนอาจจะกลายเป็นวัสดุหลักที่นำมาใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ที่จะทำให้เกิดประสิทธิภาพอย่างก้าวกระโดดได้ในอนาคตอันใกล้อย่างเป็นรูปธรรมในเชิงพานิชย์

ซึ่งผลงานวิจัยดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะทำให้การชาร์จรถไฟฟ้าภายในเวลา 5 นาที และสามารถวิ่งได้ไกลถึง 400 กิโลเมตร (สามารถชาร์จได้ถึง 90% ของความจุภายใน 15 นาที) ซึ่งถือว่าเร็วกว่าการชาร์จของเทสล่าถึง 5 เท่า เมื่อใช้โหมดการชาร์จซูเปอร์ชาร์จ (Tesla Superchargers) ที่ใช้เวลาถึง 75 นาที นั้นหมายความว่า การชาร์จในหนึ่งครั้ง สามารถเอาชนะข้อจำกัดที่ขวางกั้นการเอาชนะรถที่ใช้น้ำมันตามมาตรฐานที่ตั้งไว้

 

[caption id="attachment_362321" align="aligncenter" width="503"] ©johnjakob ©johnjakob[/caption]

ผลงานการวิจัยแบตเตอรี่จาก WACKER บริษัทวิจัยและนวัตกรรมด้านแบตเตอรี่ ซึ่งบริษัทมุ่งเน้นการวิจัยในการเก็บพลังงาน (Energy Storage) โดยเฉพาะ ได้เปิดเผยผลการวิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่ซิลิคอน (Silicon-Based Lithium-ion Batteries) พบว่า สามารถที่จะเพิ่มกำลังให้กับรถยนต์ โดยสามารถที่จะเพิ่มระยะการทางของรถไฟฟ้าให้ไกลขึ้นได้ถึง 4 เท่า ซึ่งหากการวิจัยและพัฒนานี้ประสบความสำเร็จในด้านการผลิต ก็จะทำให้อุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้าและอุตสาหกรรมโทรคมนาคมเปลี่ยนไปอย่างหน้ามือเป็นหลังมือ

สำหรับรถไฟฟ้านิสสันลีฟ (Nissan Leaf) เจนเนอเรชันที่ 2 ที่การชาร์จ 1 ครั้ง สามารถวิ่งไกลได้ถึง 240 กิโลเมตร และเมื่อใช้แบตเตอรี่ที่มีการพัฒนาขึ้นมาใหม่จะทำให้รถนิสสันลีฟสามารถวิ่งได้ไกลถึง 306 กิโลเมตรต่อการชาร์จ 1 ครั้งด้วยราคาเท่าเดิม

ความพยายามของนักวิจัยด้านวัสดุศาสตร์ทั่วโลก ที่พยายามเอาชนะข้อจำกัดต่าง ๆ ดังกล่าว มีตัวอย่างให้เห็นมากมาย เช่น ที่ Tel Aviv University ประเทศอิสราเอล ได้ทำการวิจัยนำเอาซิลิคอนมาใช้เพื่อที่จะเป็นองค์ประกอบหลักของแบตเตอรี่ ด้วยราคาที่ถูกลงและสามารถทำให้การชาร์จซ้ำของแบตเตอรี่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นอย่างมาก

 

[caption id="attachment_362322" align="aligncenter" width="503"] ©anaterate ©anaterate[/caption]

Gene Berdichevsky อดีตวิศวกรบริษัทเทสล่า ได้ร่วมมือกับศาสตาจารย์ Gleb Yushin ผู้เชี่ยวชาญทางด้านวัสดุศาสตร์แห่ง Georgia Institute of Technology ผู้ร่วมก่อตั้งบริษัท SILA Nanotechnologies ได้ทำการวิจัย โดยใช้นาโนเทคโนโลยีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ โดยรายงานของ MIT Technology Review ได้ยืนยันตัวเลขประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของพลังงานในแบตเตอรี่ได้มากถึง 20% ซึ่งถือว่าเป็นผลการวิจัยที่ดีที่สุดที่เทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่มีอยู่ในขณะนี้

บริษัท BMW ได้ร่วมกับบริษัทวิจัยวัสดุศาสตร์ โดยการนำเอาซิลิคอนมาประยุกต์ใช้ในเทคโนยีแบตเตอรี่ โดยคาดว่า รถไฟฟ้าของ BMW จะใช้เทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่ประกอบด้วยซิลิคอนดังกล่าวภายในปี 2023 แต่อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีแบตเตอรี่ดังกล่าวจะนำมาใช้ในอุปกรณ์โทรศัพท์เคลื่อนที่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายชนิด ก่อนนำมาใช้กับรถยนต์ไฟฟ้า BMW

โดยสรุป การพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่จะยังคงมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยผู้ใช้งานทั่วโลกจะพบกับการประยุกต์ใช้แบตเตอรี่ดังกล่าวได้ในอุปกรณ์โทรศัพท์เคลื่อนที่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ซึ่งมีแนวโน้มที่จะมีขนาดเล็กลง มีความชาญฉลาดมากขึ้น มีการชาร์จด้วยระยะเวลาที่สั้นลง รวมทั้งยังมีอายุการใช้งานที่ยืนยาว จนไปถึงจะทำให้รถไฟฟ้ามีราคาต้นทุนที่ถูกลง มีอัตราเร่งที่สูงขึ้นและเดินทางด้วยระยะทางที่ไกลขึ้นต่อการชาร์จแต่ละครั้ง ดังนั้น การคาดการณ์ว่า รถยนต์ไฟฟ้าจะเข้ามาแทนที่รถยนต์ที่ใช้น้ำมันมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดขึ้นจำนวนมากแบบก้าวกระโดด น่าจะอยู่ในช่วงปี 2025 เป็นต้นไป และวันนั้นเราก็จะเริ่มเห็นการใช้พลังงานจากน้ำมันเปลี่ยนแปลงไปอย่างน่าตื่นเต้น

……………….
บทความน่าสนใจ :
ภายในปี 2025 TV ทั้งหมดจะอยู่บนอินเทอร์เน็ต
ทำไม AI ถึงเป็นประเด็นขัดแย้งรุนแรงระดับโลก ???

บาร์ไลน์ฐาน-16