ThaiPublica > คอลัมน์ > การถอดรื้ออุตสาหกรรมสู่ยานยนต์ไฟฟ้า จาก Automobile สู่ Truck และ Airplane

การถอดรื้ออุตสาหกรรมสู่ยานยนต์ไฟฟ้า จาก Automobile สู่ Truck และ Airplane

4 กรกฎาคม 2022


รองศาสตราจารย์ ดร.อังคีร์ ศรีภคากร ศูนย์วิจัยยานยนต์และระบบขนส่งอัจฉริยะ คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

รูป 1 ใบโฆษณาภาพยนตร์ Planes, Trains and Automobiles ที่มาภาพ
: https://www.deviantart.com/dickybreadsticks/art/Planes-Trains-and-Automobiles-1987-Folder-Icon-800998650

Planes, Trains and Automobiles เป็นหนังตลกในช่วง 1980 ที่เล่าถึงการเดินทางที่ทุลักทุเลของพระเอกที่ต้องเดินทางไปกับคนแปลกหน้า ผ่านการขับรถ ลงรถไฟ และขึ้นเครื่องบิน เพื่อให้ไปถึงบ้านก่อนวัน thanks giving ให้ได้ สำหรับผู้เขียนแล้ว เมื่อมองถึงการพัฒนาอีวีในปัจจุบัน ก็นึกถึงหนังเรื่องนี้ขึ้นมา ว่าเทียบกันแล้ว การเดินทางของเทคโนโลยีอีวีที่ผ่านมาก็ทุลักทุเลพอสมควรอยู่

เมื่อ 15 ปีที่แล้ว อีวีในทรงรถเก๋งยังถูกมองเป็นของเล่นทางเทคโนโลยีอยู่ เพียงห้าปีที่แล้ว อีวีในทรงรถพิกอัปยังเป็นที่ถูกล้อเลียนว่าเป็นไอเดียขายฝัน แต่มาวันนี้ ในหลายตลาดทั่วโลก สัดส่วนการขายของรถเก๋งอีวีก็อยู่ในหลัก 10-20% และมีการคาดการณ์ถึงการเติบโตของยอดขายเพิ่มขึ้นไปอีก ในเมื่อราคาของรถเก๋งอีวีกำลังจะลงมาพอๆ กับราคาของรถน้ำมัน แม้แต่รถพิกอัปอีวีก็เปิดตลาดไปได้แรงพอตัวในตลาดใหญ่ของโลกอย่างสหรัฐอเมริกา โดยมาจากทั้งบริษัทสตาร์ทอัปและบริษัทผู้ผลิตดั้งเดิม

ในบทความนี้จึงอยากเล่าเรื่องราวถึงการเดินทางของเทคโนโลยีอีวี ว่ามาถึงจุดนี้ได้อย่างไร และจุดนี้จะเป็นจุดถอดรื้อ (disruption) ที่อุตสาหกรรมยานยนต์จะก้าวไปสู่ยานยนต์ไฟฟ้า และก้าวกระโดดจากรถ ไป truck หรือ train จนไปถึง airplane ได้หรือไม่ อย่างไร
เทคโนโลยีอีวี มาถึงจุดนี้ได้อย่างไร

สำหรับเทคโนโลยีอีวี ประวัติสั้นๆ ที่น่าสนใจก็คือ ตัวรถไฟฟ้าถูกพัฒนาขึ้นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1834 ซึ่งถ้าจะนับดูแล้ว การพัฒนารถไฟฟ้าเกิดขึ้นก่อนรถที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์กว่า 50 ปีด้วยซ้ำ แต่เมื่อเวลาผ่านไป ยอดขายสำหรับรถน้ำมันก็แซงขาด โดยถึงมอเตอร์ไฟฟ้าจะไม่ได้ผิดอะไรเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ แต่แบตเตอรี่ในยุคนั้นแพ้ราบคาบต่อน้ำมันเชื้อเพลิง โดยแพ้ทั้งด้านกำลังที่แบตเตอรี่จ่ายกำลังขับทางไฟฟ้าให้มอเตอร์ได้ต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับการเผาไหม้น้ำมันเชื้อเพลิงที่ขับลูกสูบในเครื่องยนต์ และแพ้ในด้านพลังงานที่แบตเตอรี่เก็บพลังงานได้ต่ำกว่าน้ำมันเชื้อเพลิงอยู่มาก อีกทั้งการเติมพลังงานยังใช้เวลามากกว่ากันมาก จนราวปี ค.ศ. 1930 เรียกได้ว่ารถไฟฟ้าได้หายไปจากตลาดโดยสิ้นเชิง ถือเป็นการปิดฉากยุคแรกของอีวี

ตัวอย่างของรถไฟฟ้าที่ถูกพัฒนาขึ้นในช่วงปี 1990 ในรูปนี้ได้แก่ GM EV1, Ford Ranger, Honda EV Plus และ Toyota RAV4 EV ที่มาภาพ: https://www.topspeed.com/cars/car-news/nine-early-electric-cars-from-the-1990s-that-we-forgot-about-ar189278.html

กับเวลาที่ผ่านมา มีอีกความพยายามในการรื้อฟื้นตลาดอีวีในช่วงหลังปี ค.ศ. 1970 ที่มาจากทั้งวิกฤตการณ์ขาดแคลนน้ำมันและปัญหามลพิษทางอากาศ ซึ่งก็ต้องให้เครดิตกับการผลักดันจากภาครัฐในรอบนี้ว่าเป็นการตั้งคำถามอย่างแรงๆ กับการพึ่งพาน้ำมันเชื้อเพลิงเพื่อการเดินทางขนส่ง ข้อดีของน้ำมันนั้นก็ชัดเจน แต่น้ำมันก็เป็นตัวกลางทางพลังงานที่มีอยู่เฉพาะบางพื้นที่จึงส่งผลต่อความมั่นคงด้านพลังงานได้ และเป็นตัวกลางทางพลังงานที่ผลิตมลพิษทางอากาศที่ส่งผลต่อสุขภาวะได้อย่างรุนแรง แต่การพัฒนาอีวีในช่วงนี้ก็เกิดขึ้น ตั้งอยู่ได้ไม่นาน แล้วก็เลือนหายไปในราวปี ค.ศ. 2000 ทั้งนี้ก็ด้วยการพัฒนาอีวีในช่วงนี้ ยังคงพึ่งกว่าร้อยปีที่ผ่านมาแบตเตอรี่ตะกั่วกรดที่ก็ไม่ได้มีการพัฒนาไปอย่างก้าวกระโดด และในช่วงนี้ แม้แต่ Nissan leaf ที่หลายคนถือว่าเป็นคันแรกของอีวียุคใหม่ และเป็นหัวหอกในความพยายามผลักดันการเปิดตลาดอีวี ก็ไม่ได้สามารถจุดประกายการเปลี่ยนแปลงในเชิงโครงสร้างสังคมและธุรกิจได้จริง

แล้วจากวันนั้น มาถึงวันนี้ ถ้าจะเชื่อว่ายุคใหม่ของอีวีได้เกิดขึ้นแล้วจริงจังและจะไปได้อย่างยั่งยืน แล้วเราจะถอดรหัสอะไรจากการเดินทางที่ผ่านมาของเทคโนโลยีอีวีได้บ้าง

ถ้ามองกลับไปแล้ว จากช่วงหลังปี ค.ศ. 2000 เป็นต้นมา จะเห็นว่าบริษัทผู้ผลิตแต่ดั้งเดิม ที่เข้ามาพัฒนาอีวีต่างพยายามออกรถในช่วงราคาที่คนทั่วไปน่าจะเข้าถึงได้ แต่ก็ยังไม่สามารถเปิดตลาดผู้บริโภคได้ในวงกว้าง แต่เมื่อเทสลา (Tesla) ที่เป็นผู้ผลิตใหม่เอี่ยมในด้านยานยนต์เข้ามาในตลาดอีวี กลับมาพร้อมโมเดลธุรกิจที่ตีลังกาเอารถรุ่นสปอร์ตที่เน้นยอดขายไม่มากนักออกมาก่อน แล้วตามมาด้วยรุ่นหรูระดับเรือธง ที่ว่าลักษณะเช่นนี้เป็นการพลิกโมเดลธุรกิจ ก็เพราะบริษัทยานยนต์แต่ดั้งเดิมมักพยายามประกอบข้อได้เปรียบของเทคโนโลยีอีวี โดยในขณะเดียวกันก็ต้องกดสมรรถนะพร้อมไปกับราคาให้ลงมา จนตัวยานยนต์เองก็ทำไม่ได้ดีทั้งสองทาง

ในทางกลับกัน เทสลาเชื่อมั่นในเทคโนโลยีอีวีของตนเอง แล้วตั้งราคาไว้สูงพอที่จะดึงดูดข้อได้เปรียบของเทคโนโลยีอีวีมาสร้างเสน่ห์ให้กับผลิตภัณฑ์ของตนเอง และเป็นเสน่ห์ที่ผู้บริโภคยอมจ่าย แม้แต่จะเป็นที่รับรู้กันว่างานประกอบในหลายๆ รุ่นของเทสลาก็บกพร่องอยู่มาก แล้วอะไรอยู่เบื้องหลังความเชื่อมั่นนั้น

รถเทสลา Model S รุ่นปี 2012 อีวีที่เปิดยุคใหม่ของอีวีที่มีเสน่ห์และล้ำสมัย ที่มาภาพ: https://www.motortrend.com/reviews/2012-tesla-model-s-first-drive/

เวลาที่ผ่านมาได้แสดงให้เห็นแล้วว่าดีเอ็นเอที่เทสลาเชื่อมั่น ก็คือดีเอ็นเอแบบดิจิทัล ถ้าจะยกตัวอย่างลักษณะเด่นของดีเอ็นเอแบบดิจิทัลสักสองจุด ก็ได้แก่การเข้าใจความต้องการของผู้บริโภคในยุคดิจิทัล และการกล้าลองผิดลองถูก (fail fast and fail forward)

กล่าวคือ แต่ละรุ่นของเทสลาจะมาพร้อม feature เด็ดล้ำสมัย เช่น รถสามารถอัปเดตตัวเองได้ผ่านระบบ OTA เหมือนมือถือ หรือการผนวกรวม feature ขับขี่อัตโนมัติเข้ามาในตัวรถแต่แรก ทำให้ผู้บริโภคเชื่อมต่อภาพความคิดยานยนต์ของเทสลาเข้ากับยานยนต์ล้ำสมัย ถ้าจะเทียบก็เหมือนสมาร์ทโฟนที่เป็นผลิตภัณฑ์ที่มาพร้อมกับยุคดิจิทัล ก็จะเห็นได้ชัดว่าผู้บริโภคซื้อสมาร์ทโฟนแต่ละรุ่นก็เพื่อ feature เรื่องกล้องดิจิทัล แผนที่ดิจิทัล และเครื่องเล่นไฟล์เพลง

แต่การจะออก feature มาตอบให้ตรงใจผู้บริโภคในยุคดิจิทัล สำหรับธุรกิจยานยนต์ก็ไม่ได้ง่ายขนาดนั้น ยังต้องการอีกลักษณะเด่นของดีเอ็นเอแบบดิจิทัลคือการกล้าลองผิดลองถูก เพราะจริงๆ แล้ว ลักษณะเด่นหนึ่งของอุตสาหกรรมยานยนต์แต่ไหนมาก็คือความค่อนข้างหัวเก่าและระแวดระวังสูง ดังนั้น feature ใหม่ๆ ที่เห็นชัดว่าน่าจะตรงใจผู้บริโภคนั้น ถ้ากับผู้ผลิตแต่ดั้งเดิม ก็คงไม่ง่ายที่ feature เหล่านี้จะออกมาในรถที่ออกขายได้เร็วขนาดนี้ เพราะจะมีเวลาที่ต้องการในการทดสอบทั้งเพื่อความปลอดภัยและเพื่อปกป้องตัวเองจากการฟ้องร้อง

ที่เทสลาก็ผลัก feature ออกมาสู่การใช้งาน ก็คงไปบอกไม่ได้ว่าผลิตภัณฑ์จะไม่ปลอดภัย แต่วิธีการเช่นนี้ ที่นำ feature มาใช้งานในวงกว้าง แล้วใช้ความเป็นดิจิทัลของตัวรถเพื่อเก็บข้อมูลต่อเนื่อง แล้วนำไปสู่การพัฒนา (ที่บริษัท) และอัปเดต (ที่ตัวรถผ่านระบบ OTA ที่ได้กล่าวถึงแล้ว) อย่างต่อเนื่อง ก็สะท้อนวิธีการพัฒนาผลิตภัณฑ์แบบ fail fast and fail forward ที่ต่างไปจากที่เคยในบริษัท OEM แต่ดั้งเดิม แต่อย่างไรก็ดี ผลก็เห็นกันอยู่กับการเฟลของระบบจริงบนท้องถนน แต่ในอีกทางวิธีการเช่นนี้ก็เปลี่ยนบรรยากาศของตลาดยานยนต์ ทำให้ผู้ผลิตจำนวนมากขึ้นต้องเร่งรัด feature ร่วมสมัยดิจิทัลจำนวนมากออกมาสู่ตลาดเพื่อดึงความสนใจของผู้บริโภค

นับจากการเปิดตัวรถเทสลารุ่น Roadster ในปี 2008 ถึงเทสลาจะได้ชื่อเสียง (และยอดขาย) ไปมากกับรถเทสลา Model S ที่ออกมาในปี ค.ศ. 2012 แต่ในช่วงต่อมา เทสลาก็ยังคงค่อนข้างโดดเดี่ยวในการพัฒนาตลาดอีวี แม้เสียงเรียกร้องจากภาคสิ่งแวดล้อมและความยั่งยืนจะดังมากขึ้นอย่างไร อีวีก็ยังไม่มา

ส่วนหนึ่งก็เพราะมีบริษัทยานยนต์ยังมีเทคโนโลยีที่สะอาดและประหยัดกว่า และพร้อมจะมาตอบโจทย์เหล่านั้น (และเซฟกับตัวเองได้มาก) นั่นคือเทคโนโลยีดีเซลสะอาด (clean diesel) โดยแต่เดิม เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เบนซิน เทคโนโลยีดีเซลสะอาดถูกยกให้เป็นเทคโนโลยีชั้นยอดที่ให้ความประหยัดที่เหนือกว่าพร้อมกับความสะอาดในเชิงมลพิษจากไอเสีย ซึ่งเมื่อมองเทียบไปเทียบกับเทคโนโลยีใหม่อย่างอีวีแล้ว ถือว่าเทคโนโลยีดีเซลสะอาดเหนือกว่าในหลายๆ ด้าน และในที ก็ชะลอการพัฒนาตลาดอีวีได้อย่างสำคัญ

อธิบายการทำงานของอุปกรณ์ defeat device ที่ได้ถูกเปิดโปงในกรณีอื้อฉาว dieselgate ที่มาภาพ: https://www.thequint.com/explainers/volkswagen-dieselgate-scandal-explained-ngt-fines-automaker

แต่มาในปี ค.ศ. 2015 ได้มีกรณีอื้อฉาวที่เรียกว่า dieselgate ที่จะมีผลถอดรื้ออุตสาหกรรมยานยนต์จากภายในอุตสาหกรรมเอง กรณี dieselgate นี้เป็นการเปิดโปงว่าความสะอาดของเทคโนโลยีดีเซลสะอาดมีได้จริงแต่เฉพาะบนแท่นทดสอบ โดยพบในรอบแรกว่ายานยนต์กว่า 11 ล้านคันได้มีการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจจับที่เรียกว่า defeat device ที่เมื่อตำแหน่งพวงมาลัยก็ดี รูปแบบความเร็วขับขี่ของรถก็ดี อยู่ในชุดรูปแบบหนึ่งที่บอกได้ว่ารถคันนั้นกำลังอยู่บนแท่นทดสอบมาตรฐานมลพิษอย่างแน่นอน อุปกรณ์ตรวจจับก็จะประเมินและส่งสัญญาณให้กล่องควบคุมการทำงานของเครื่องยนต์ทำงานโดยลดสมรรถนะและให้มลพิษจากไอเสียอยู่ในเกณฑ์ แต่เมื่อรถอยู่บนการใช้งานจริงบนถนน เครื่องยนต์จะทำงานที่สมรรถนะเต็มที่ และมีการปล่อยมลพิษที่สกปรกมากกว่าค่าตามเกณฑ์ไปได้มาก

จากเหตุการณ์นี้ นำมาสู่การฟ้องร้องที่ผู้ผลิตต้องชดใช้ค่าเสียหายทั้งทางตรงในลักษณะของการถูกปรับเป็นหลักหลายพันล้านยูโร และทางอ้อมในลักษณะของการถูกบังคับให้พัฒนายานยนต์สะอาดในรูปแบบยานยนต์ไฟฟ้า ซึ่งผลลัพธ์สำคัญจากกรณี dieselgate นี้ ก็คือผู้ผลิตยานยนต์ไม่สามารถซ่อนอยู่หลังเทคโนโลยีดีเซลสะอาดได้อีกต่อไป กรณีนี้ เมื่อผนวกกับวิกฤติเศรษฐกิจในสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ในช่วงปี 2008 ก็เป็นเหตุผลสำคัญที่บริษัทผู้ผลิตยักษ์ใหญ่ต่างๆ ของสหรัฐฯ ถูกบังคับให้ปรับแผนระยะยาวสู่ยานยนต์สะอาด โดยมีอีวีเป็นเพียงตัวเลือกเดียวในแผนการพัฒนานั้น

กับข้อได้เปรียบของเทคโนโลยีอีวีที่มาพร้อมดีเอ็นเอแบบดิจิทัล และการปลดล๊อคของอุตสาหกรรมยานยนต์เพื่อพร้อมพัฒนาเทคโนโลยีอีวี การเติบโตของอีวีที่พร้อมก้าวกระโดด ยังขึ้นกับการทำงานร่วมกันกับระบบพลังงานสะอาดอีกด้วย ดูเผินๆ แล้ว อีวีดูไม่น่าจะเกี่ยวอะไรกับแผงโซลาร์เซลล์หรือกังหันลม แต่ระบบพลังงานสมัยใหม่ได้เปลี่ยนจากเดิมไปมากแล้ว จากระบบผลิตไฟฟ้าที่แต่เดิมพึ่งพาแต่เชื้อเพลิงฟอสซิล ระบบพลังงานในปัจจุบันที่มีสัดส่วนพลังงานทดแทนเพิ่มมากขึ้นอย่างมาก ส่วนหนึ่ง ไม่ใช่แค่เพราะแผงโซลาร์หรือกังหันลมมีราคาถูกลง แต่เพราะระบบพลังงานมีความเป็นดิจิทัลมากขึ้น การผลิตพลังงานแทนที่จะกระจุกตัวอยู่กับโรงไฟฟ้าขนาดหลายร้อยเมกะวัตต์ ก็กระจายตัวเป็นไปได้อย่างกว้างขวางในโรงไฟฟ้ารายย่อยขนาดเป็นกิโลวัตต์ การควบคุมโรงไฟฟ้าที่แต่เดิมคือเพื่อตอบพีคโหลดให้ทันการณ์ ก็เขยิบสู่การทำนายความต้องการและผนวกรวมการจ่ายจากหน่วยการผลิตย่อยผ่านระบบกริดอัจฉริยะ จึงกล่าวได้ว่าดีเอ็นเอของดิจิทัลได้แพร่ซึมไปในระบบพลังงานสมัยใหม่ได้สักพักแล้ว

และในการเติบโตของอีวีในวันนี้ ดีเอ็นเอของดิจิทัลในระบบพลังงานสมัยใหม่ก็มาบรรจบกับอีวีได้อย่างลงตัว อีวีต้องการไฟฟ้า และไฟฟ้าที่ยิ่งสะอาดมากขึ้นเท่าไรจากระบบพลังงานสมัยใหม่ ประโยชน์ที่ได้จากอีวีก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ระบบพลังงานสะอาดก็ต้องการแบตเตอรี่เป็นส่วนประกอบสำคัญ ซึ่งยิ่งการพัฒนาอุตสาหกรรมอีวีมีผลต่อการพัฒนาการผลิตแบตเตอรี่ในสเกลกิกะวัตต์ การเติบโตของระบบพลังงานสะอาดก็ยิ่งเป็นไปได้รวดเร็วขึ้น ไม่เพียงเท่านั้น ในอีกไม่นาน ที่แบตเตอรี่ในอีวีจะเริ่มเสื่อมสภาพลง ระบบพลังงานสะอาดยังจะเป็นผู้รับช่วงใช้แบตเตอรี่เหล่านั้นต่อไปได้อีกเป็นสิบปี ซึ่งเมื่อคิดรวบยอดวัฏจักรชีวิตของแบตเตอรี่ให้ใช้งานได้ยาวนานเช่นนี้ ประโยชน์ที่ได้จากอีวีก็จะยิ่งมากขึ้นเข้าไปอีก

กับการเดินทางของเทคโนโลยีอีวี กว่าจะมาถึงจุดนี้ได้ ไม่เพียงต้องการการพัฒนาเทคโนโลยีสำคัญคือแบตเตอรี่ลิเทียมเท่านั้น แต่ยังต้องทั้งได้ผู้เล่นจากภายนอกอุตสาหกรรม ทั้งเกิดกรณีที่ไปถอดรื้อถึงภายในอุตสาหกรรม และทั้งต้องได้การไปบรรจบระหว่างระบบยานพาหนะกับระบบพลังงานสมัยใหม่ ซึ่งไม่ง่าย

เกือบ 200 ปีได้ผ่านมาสำหรับเทคโนโลยีอีวี แต่จุดถอดรื้อของอุตสาหกรรมยานยนต์ก็น่าจะได้เกิดขึ้นแล้ว และจากจุดนี้ไป ถ้าจะเป็นจุดถอดรื้อที่แท้จริง การพัฒนาอีวีก็คงไม่หยุดที่รถเก๋ง แต่จะไปต่อถึงเซกเมนต์อื่นๆ ของยานยนต์ได้อย่างกว้างขวาง

เซกเมนต์หลักๆ ของการเปิดตลาดถัดไปก็ไม่ใช่ใครอื่น ก็คือเซกเมนต์รถบรรทุก รถบรรทุกไฟฟ้า เป็นไปได้ในวันนี้ด้วยแง่มุมทางวิศวกรรมกับการเปลี่ยนผ่านสู่อีวีที่ได้กล่าวถึงข้างบน อาจดูว่าคือการบรรจบของหลายๆ อย่าง ทั้งโมเดลธุรกิจ และการตอบรับของอุตสาหกรรม แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าการพัฒนาทางวิศวกรรมจะไม่สำคัญ อย่างกรณีของรถบรรทุกไฟฟ้า ไม่ว่าจะเป็นรถกระบะหรือรถบรรทุกสินค้า ถึงแม้ความสนใจของผู้บริโภคและการเปิดรับการเปลี่ยนแปลงของผู้ผลิตจะมาเต็ม แต่ก็อยู่ที่แง่มุมทางวิศวกรรมที่จะได้แจกแจงต่อไป ที่เป็นปัจจัยทำให้รถบรรทุกไฟฟ้าเป็นไปได้จริงในวันนี้!

ตัวอย่างการแทนที่เครื่องดีเซลพร้อมระบบส่งกำลังด้วย electric transaxle ของบริษัท Magna ที่มาภาพ: https://youtu.be/eA36jWvYCnA

สำหรับเซกเมนต์รถบรรทุก ประเด็นแรกที่ผู้ผลิตแต่ดั้งเดิมมองขาดว่ารถบรรทุกไฟฟ้าเป็นไปไม่ได้ ก็คือการมีน้ำหนักและปริมาตรของแบตเตอรี่ที่สูง ที่จะมาเบียดบังน้ำหนักบรรทุกสินค้า กรณีนี้ ก็เป็นอีกครั้งที่การมองแง่มุมทางวิศวกรรมตามเกมแต่ดั้งเดิมของเครื่องยนต์สันดาปภายในจะมองเห็นแต่ข้อจำกัด แต่เมื่อมองจากภาพใหม่หมดของระบบขับเคลื่อนทางไฟฟ้า จะพบได้ว่าลักษณะเฉพาะในความเป็นโมดูลาร์ของระบบขับเคลื่อนทางไฟฟ้าเปิดโอกาสใหม่ขึ้นมาได้ นั่นคือการส่งกำลังจากต้นทางคือเครื่องยนต์หรือมอเตอร์ไฟฟ้าถึงปลายทางคือล้อ แต่เดิมคือส่วนประกอบทางกลไม่ว่าจะเป็นเพลาขับหรือชุดเฟืองท้ายดิฟเฟอเรนเชียลที่มีน้ำหนักและกินพื้นที่ แต่มองรถบรรทุกในแง่มุมความเป็นอีวีตั้งแต่แรก ก็มีบริษัทที่ได้พัฒนาชุดขับเคลื่อนแบบ transaxle ที่ผนวกมอเตอร์และชุดเฟืองทดไว้ในแพกเกจขนาดจำกัดที่ใส่ในซุ้มล้อได้ ผลลัพธ์ของการออกแบบระบบขับเคลื่อนทางไฟฟ้าที่มีลักษณะโมดูลาร์เช่นนี้ ก็ทำให้ตัวรถมีพื้นที่บรรจุแบตเตอรี่เป็นแผงใหญ่อย่างไม่มีอะไรกีดขวาง ลดพื้นที่สูญเปล่าไปได้ อย่าลืมว่าการทำงานเพื่อขับถอยหลังก็ดี คลัตช์เพื่อการออกตัวจากรอบเครื่องเดินเบาก็ดี เป็นสิ่งที่ชุดมอเตอร์ไฟฟ้าทำได้โดยไม่ต้องการส่วนประกอบทางกลที่มีน้ำหนักและมีความซับซ้อนสูง

เรื่องราวข้างต้น เล่าถึงแง่มุมวิศวกรรมที่พลิกจากการจัดวางแบบเดิมๆ มาคิดใหม่ในความเป็นระบบขับเคลื่อนทางไฟฟ้า ให้ใส่แบตเตอรี่ได้สะดวกและไม่กินพื้นที่ อีกส่วนหนึ่งของแง่มุมทางวิศวกรรมที่สำคัญไม่แพ้กัน คือจะทำอย่างไรให้ใช้พลังงานน้อยลงต่อระยะการวิ่ง ซึ่งก็จะหมายถึงการต้องแบกแบตเตอรี่ในปริมาณน้อยลง หรือวิ่งส่งสินค้าได้ในระยะที่สูงขึ้นต่อหนึ่งการชาร์จแบตเตอรี่

พื้นฐานทางวิศวกรรมที่สำคัญของกรณีนี้ ก็คือความสำคัญของความลู่ลมของตัวรถ ข้อเท็จจริงก็คือ เมื่อเทียบกับรถเก๋งที่ขับขี่ในเมือง ที่ความลู่ลมมีผลแต่อาจไม่ได้มากนัก ก็เพราะทำความเร็วไม่ได้มาก และมีการหยุดจอดอยู่บ่อยครั้ง สำหรับรถบรรทุกสินค้าที่วิ่งในระยะทางไกล และทำความเร็วได้สูง ข้อมูลบ่งชี้ว่าพลังงานที่ใช้ในการขับเคลื่อนรถ กว่า 60% ใช้เพื่อเอาชนะแรงต้านจากอากาศ ดังนั้น การแพคชุดขับเคลื่อนไว้ได้ในซุ้มล้อที่กล่าวไว้ข้างต้นยังมีผลต่อการแพกเกจส่วนประกอบอื่นๆ ทำให้รถมีรูปร่างภายนอกที่ทำให้ลู่ลมขึ้นได้ด้วย

อีกการออกแบบสำคัญที่มีผลกระทบต่อความลู่ลมคือกระจังดักลมที่ด้านหน้าตัวรถ ข้อเท็จจริงก็คือกับรถแบบดั้งเดิม กว่า 60% ของพลังงานความร้อนจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงต้องถูกระบายออกไปโดยการมีกระจังหน้าที่ดักลมมาผ่านหม้อน้ำ ในกรณีรถไฟฟ้า ระบบหม้อน้ำก็ยังคงต้องการ เพื่อระบายความร้อนจากการทำความเย็นให้แก่ระบบไฟฟ้ากำลัง มอเตอร์ และโดยเฉพาะกับชุดแบตเตอรี่ แต่ก็ด้วยความมีประสิทธิภาพของระบบขับเคลื่อนทางไฟฟ้า ก็หมายถึงปริมาณความร้อนที่ต้องถูกระบายออกมีค่าน้อยกว่ากรณีรถแบบดั้งเดิมที่ทำงานกับเครื่องยนต์อยู่มาก มีผลให้การออกแบบช่องเปิดต่างๆ และรูปร่างของตัวรถทำได้ดีกว่าเดิมในมุมของความลู่ลมเป็นอย่างมาก ถ้าจะยกตัวอย่างเฉพาะเช่นกับรถบรรทุกเทสลา เซมิ ได้แสดงถึงรูปทรงที่ลู่ลม มีท้องรถต่ำ และมีการเคลมค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจากอากาศที่ต่ำกว่าค่าเฉลี่ยโดยทั่วไปของรถบรรทุกได้กว่า 40%

อีกเทคนิคหนึ่ง ที่มีผลสำคัญต่อรถบรรทุกได้มาก ก็คือการลดการใช้พลังงานจากอุปกรณ์ย่อย ในรถบรรทุกขนาดใหญ่ ต้องมีทั้งปั๊มลมสำหรับระบบเบรกหรือระบบรองรับช่วงล่าง มอเตอร์พวงมาลัยไฟฟ้า รวมไปถึงระบบปรับอากาศ กับรถแบบดั้งเดิมหมายถึงการดึงกำลังขับมาจากเครื่องยนต์โดยตรง ซึ่งไม่เพียงคือการใช้พลังงานจำนวนมาก แต่ในหลายกรณี คือการทำงานขณะรถหยุดจอด หมายถึงการติดเครื่องเดินเบาเป็นการเฉพาะเพื่อขับเคลื่อนอุปกรณ์ย่อยเหล่านี้ ซึ่งหมายถึงทั้งการกินพลังงานและการปล่อยมลพิษที่สูง การใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนอุปกรณ์ย่อยเหล่านี้ช่วยลดพลังงานที่ใช้ได้อาจมากถึง 75% เทียบกับรถแบบดั้งเดิม และอีกแง่มุมต่อการเพิ่มประสิทธิภาพ ก็คือถ้ามองย้อนกลับไปถึงการมีมอเตอร์แยกขับเคลื่อนที่แต่ละซุ้มล้อ ในมุมของมอเตอร์ไฟฟ้า นั่นหมายถึงการแบ่งกระแสลงเป็นสัดส่วนตามจำนวนล้อขับ เมื่อทบทวนว่าการสูญเสียทางไฟฟ้าขึ้นกับค่ากระแสยกกำลังสอง การแพกเกจส่วนประกอบเช่นนี้จึงให้ผลเพิ่มประสิทธิภาพของระบบขับเคลื่อนไปได้อีกทาง

จากหลายแง่มุมทางวิศวกรรมข้างต้น บางคนอาจถามว่าแล้วทำไมผู้ผลิตถึงไม่พัฒนารถกระบะไฟฟ้าตั้งนานแล้วล่ะ ก็ต้องบอกว่าการพัฒนาทางวิศวกรรมข้างต้นมาเสริมแรงให้รถบรรทุกไฟฟ้าเกิดได้ในวันนี้ แต่ก่อนหน้านั้น ต้องรอการสุกงอมของสองเรื่องสำคัญ คือเรื่องต้นทุนจมของบริษัทผู้ผลิตและเรื่องแบตเตอรี่

โดยเรื่องแรกคือเรื่องต้นทุนจมนั้น สำหรับบริษัทผู้ผลิตยานยนต์ ทุกการออกแบบและทุกชิ้นส่วนย่อยในตัวรถเท่ากับต้นทุนที่ได้ลงไป หรือที่เรียกว่าต้นทุนจม ดังนั้น ในทุกแง่มุม ผู้ผลิตจะพยายามอย่างที่สุดในการใช้ซ้ำในการออกแบบหรือชิ้นส่วน ทั้งนี้ก็เพื่อคืนทุนหรือทำกำไรจากต้นทุนจมเหล่านั้น การจะมาผลิตรถกระบะไฟฟ้า ถ้าจะต้องรื้อใหม่หมดในส่วนของการส่งกำลังจากต้นกำลังมายังล้อ หรือการต้องรื้อโครงแชสซีเพื่อยอมให้ปรับรูปร่างของตัวรถให้ลู่ลมขึ้น ก็ต้องลงทุนใหม่อีก ถ้าไม่รื้อใหม่ สมรรถนะจากการออกแบบก็ออกมาแข่งขันไม่ได้อย่างที่เห็นข้อมูล

ดังนั้น ด้วยเรื่องต้นทุนจมนี้เองที่ทำให้ผู้ผลิตแต่ดั้งเดิมติดกับอยู่และไม่สามารถตัดสินใจพัฒนารถกระบะไฟฟ้าตั้งแต่ก่อนหน้านี้

การลดลงอย่างรวดเร็วของราคาของแบตเตอรี่ลิเทียม ที่มาภาพ: https://www.bloomberg.com/news/articles/2020-12-17/this-is-the-dawning-of-the-age-of-the-battery

อีกการพัฒนาที่สำคัญเกิดขึ้นในแบตเตอรี่ลิเทียมที่ทำให้การพัฒนารถบรรทุกไฟฟ้าที่ราว 5 ปีที่แล้วดูจะเป็นไปไม่ได้ เกิดเป็นจริงได้แล้ว โดยการพัฒนาแรกในแบตเตอรี่ลิเทียมคือการได้ economy of scale อันเป็นผลจากการลงทุนขนาดใหญ่กับโรงงานแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง ส่งผลเป็นการลดระดับราคาลงมาราว 10 เท่าในช่วง 10 ปีนี้ คือจาก 1000 เหรียญสหรัฐต่อ 1 kWh เมื่อช่วง 10 ปีก่อน และตอนนี้ ราคาลงมาใกล้จะแตะ 100 เหรียญสหรัฐต่อ 1 kWh ก็จะแก้ปัญหาเรื่องระยะขับขี่ที่จำกัดต่อการชาร์จหนึ่งครั้งไปได้ และอีกการพัฒนาที่สำคัญของแบตเตอรี่ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ คือความสามารถในการชาร์จด้วยความรวดเร็ว ซึ่งเป็นจุดตายของอีวีมาตลอด จนเคยมีความพยายามพัฒนาการสับเปลี่ยนชุดแบตเตอรี่ ซึ่งกับรถบรรทุกขนาดใหญ่ ไม่เหมาะสมในทางปฏิบัติแน่นอน แต่เมื่อมีความสามารถในการชาร์จเร็ว ก็ทำให้ปัญหาคลี่คลายไปได้

จากการสุกงอมของบริษัทผู้ผลิตและแบตเตอรี่ลิเทียม ผนวกกับการพัฒนาในหลายแง่มุมทางวิศวกรรม ก็ดูเหมือนรถบรรทุกไฟฟ้าจะพร้อมขึ้นมากในการตอบโจทย์ความเป็นเครื่องมือทำกิน แม้ก็ยังมีความกังขาอยู่บ้าง แต่ในอีกทางหนึ่ง รถบรรทุกไฟฟ้าก็เป็นความจำเป็นมากขึ้นเช่นกัน

ทั้งนี้ เพราะนับวันการควบคุมการปล่อยมลพิษให้อยู่ในค่ามาตรฐานเช่นมาตรฐานยูโร 5 ยูโร 6 จะยิ่งเข้มข้นมากขึ้นทุกที ซึ่งก็จะหมายถึงอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการบำบัดไอเสียของรถที่มีทั้งขนาด น้ำหนัก และราคาต้นทุนที่สูงอยู่แล้ว ให้ยิ่งสูงมากขึ้นไปอีก และยังมีข้อเท็จจริงที่ว่า ในกรณีรถขาดการบำรุงรักษา การกินน้ำมันอาจเพิ่มขึ้นหลายสิบเปอร์เซ็นต์ แต่การปล่อยมลพิษมีค่าสูงขึ้นเกินค่ามาตรฐานได้เป็น 10 เป็น 100 เท่า ด้วยแนวโน้มเช่นนี้ ระบบบำบัดไอเสียนี้จึงส่งผลกระทบโดยตรงกับข้อได้เปรียบสำคัญของเครื่องดีเซล ทั้งราคาต้นทุนและความทนทานต่อการใช้งาน ด้วยการมองไปในอนาคตที่มาตรฐานจะยิ่งบีบอย่างเข้มข้นมากขึ้น บริษัทผู้ผลิตก็ดี ธุรกิจที่ใช้รถก็ดี ก็มองตรงกันถึงความจำเป็นของการมีรถบรรทุกไฟฟ้าได้แล้วในวันนี้

เครื่องบิน – จะมีวันนั้น ที่เป็นเครื่องบินไฟฟ้า

จากรถเก๋งไฟฟ้ามาถึงรถบรรทุกไฟฟ้า มาตอนนี้ หลายคนอาจคิดว่า สำหรับอย่างเครื่องบินโดยสารที่จะพาผู้โดยสารหลายร้อยชีวิตข้ามทวีปได้ คงจะไกลเกินที่อีวีจะทำได้ ซึ่งถ้าดูจากข้อมูลเบื้องต้นก็อาจจะจริง เพราะการขับเคลื่อนรถยนต์ต้องการกำลังราว 50 kW ต่อน้ำหนักยานพาหนะ 1 ตัน ในขณะที่เครื่องบินเจ็ตต้องการถึงแปดเท่าของค่านั้น และถ้ามองย้อนไปเฉพาะกับต้นกำลัง ก็จะทราบได้ว่าเครื่องยนต์ในรถยนต์จ่ายได้ราว 1 kW ต่อน้ำหนักเครื่อง 1 กิโลกรัม ในขณะที่เครื่องกังหันแก๊สในเครื่องบินโดยสารจ่ายได้ไปถึงสิบเท่าของค่านั้น และถ้าจะลุ้นให้มอเตอร์ไฟฟ้าไปท้าชิงกับเครื่องกังหันแก๊ส ก็ยังไม่ไหว เพราะในปัจจุบัน มอเตอร์ทำได้ราว 3.5 kW/kg เท่านั้น และท้ายที่สุดแล้ว ข้อจำกัดสำคัญของระบบขับเคลื่อนทางไฟฟ้าจะอยู่ที่แบตเตอรี่เสียมากกว่า ทั้งในเรื่องอัตราการจ่ายพลังงาน ในหน่วย kW ต่อน้ำหนักของแหล่งพลังงาน ที่ยังด้อยกว่าน้ำมันเชื้อเพลิงมาก และในเรื่องความจุพลังงาน เพราะสำหรับเครื่องบินโดยสารในปัจจุบัน มีการใช้ปริมาณเชื้อเพลิงต่อกิโลเมตรเดินทางต่อน้ำหนักยานพาหนะสูงกว่าสี่เท่าของรถเก๋ง และถึงแบตเตอรี่ลิเทียมจะพัฒนาไปมาก แต่ความก้าวหน้าไปอยู่ที่การลงของราคาและความสามารถในการชาร์จเร็วเสียมากกว่า ซึ่งกับเครื่องบินที่การแบกแบตเตอรี่ทำได้จำกัดและการลงจอดเพื่อชาร์จไฟคงไม่ใช่คำตอบ การพัฒนาเครื่องบินไฟฟ้าจึงยังเป็นคำถามอยู่มาก

การปล่อยไอเสียจากรูปแบบต่างๆ ของการเดินทาง ที่มาภาพ:https://www.bbc.com/news/science-environment-49349566

แต่อย่างไรก็ดี คำถามที่น่าสนมากกว่าคือ ทำไมต้องทำเครื่องบินไฟฟ้า ประโยชน์จะมาได้อย่างไรกับเครื่องบินไฟฟ้า

คำตอบที่น่าสนใจต่อคำถามข้างต้นก็คือ เมื่อเทียบกับการเดินทางด้วยรถยนต์แล้ว การเดินทางด้วยเครื่องบินแบบไฟล์ทยาว (มากกว่า 500 กม.) ปล่อยก๊าซเรือนกระจก (เมื่อคิดต่อผู้โดยสารต่อกิโลเมตรเดินทาง) มากกว่ารถส่วนบุคคล (กรณีนั่งสองคนต่อคัน) อยู่ราว 50% ซึ่งก็นับเป็นประเด็นปัญหานับหนึ่งที่ชี้ถึงความจำเป็นในการพัฒนาทางเลือกที่จะออกจากเครื่องกังหันแก๊สที่ใช้ในเครื่องบิน แต่ยิ่งไปกว่านี้ ข้อมูลบ่งชี้ว่ากรณีการเดินทางด้วยเครื่องบินแบบไฟล์ทสั้น (ระหว่างเมือง ในประเทศเดียวกัน) จะปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากกว่ารถส่วนบุคคลได้กว่าสามเท่า

ปัญหาด้านก๊าซเรือนกระจกและมลภาวะต่อชั้นบรรยากาศในกรณีไฟล์ทสั้นนี้เริ่มได้รับความตระหนักมากขึ้น จนหลายประเทศในยุโรป เริ่มที่จะห้ามการเดินทางไฟล์ทสั้น และให้ใช้รถไฟแทน (ซึ่งโดยข้อมูลปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยได้กว่าครึ่งเมื่อเทียบกับรถส่วนบุคคลกรณีนั่งสองคนต่อคัน)

ดังนั้น เพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากรูปแบบการเดินทางขนส่ง ในแวดวงการวิจัยและพัฒนา ก็มีการพัฒนาทางเลือกอื่นอยู่อีกบ้าง เช่น การผลิตเชื้อเพลิงเหลว e-fuel ที่การผลิตใช้พลังงานต้นทางจากพลังงานสะอาด แล้วนำมาใช้ทำงานกับเครื่องกังหันแก๊สแบบดั้งเดิม แต่ข้อมูลข้างต้นก็ชี้ให้เห็นถึงเหตุผลที่ต้องพยายามในการพัฒนาเครื่องบินไฟฟ้าต่อไป และในเมื่อปัญหารุนแรงสุดสำหรับการเดินทางด้วยเครื่องบิน อยู่ที่การเดินทางแบบไฟล์ทสั้น โอกาสของระบบขับเคลื่อนทางไฟฟ้า ที่มอเตอร์และแบตเตอรี่จะทำงานร่วมกันให้ตอบโจทย์การเดินทางในรูปแบบเครื่องบินไฟฟ้าก็อาจอยู่ไม่ไกลจากวันนี้เท่าไหร่นัก

บทสรุป

มาถึงตรงนี้ ผู้อ่านคงพอเห็นได้แล้วว่า อีวีไม่ใช่เพียงการเปลี่ยนเครื่องยนต์ออกแล้วใส่มอเตอร์แทน แต่คือความพยายามของสังคมมนุษย์ในการพาระบบเดินทางขนส่งเปลี่ยนผ่านจากการยึดครองของคู่หูระหว่าง เครื่องยนต์และเชื้อเพลิงฟอสซิล คือการใช้ประโยชน์ของตัวกลางทางพลังงานที่มีความหนาแน่นเชิงพลังงานอย่างอัศจรรย์ในตัวเชื้อเพลิงฟอสซิล ผ่านความซับซ้อนของเครื่องจักรกลที่ชื่อว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งกับเวลาที่ผ่านมา ผลกระทบจากก๊าซเรือนกระจกและมลพิษทางอากาศส่งผลเป็นพิษภัยต่อมวลมนุษย์อย่างเถียงไม่ได้แล้ว

การเดินทางของอีวีมาถึงจุดเปลี่ยนในวันนี้ เป็นตัวอย่างหนึ่งของการขยับระบบทางสังคมและเทคโนโลยี เป็นการเปลี่ยนผ่านสู่การผสานการทำงานระหว่างสามเกลอ คือมอเตอร์ แบตเตอรี่ และระบบพลังงานสะอาด ที่หลายครั้งต้องการการถอดรื้อทั้งจากปัจจัยทางอุตสาหกรรม ธุรกิจและระบบสังคม และเมื่อการเปลี่ยนผ่านเกิดขึ้นแล้ว ก็คาดหวังได้ว่าจะเกิดการถอดรื้อในหลากหลายเซกเมนต์ของยานยนต์ โดยในบทความนี้ก็ได้ยกตัวอย่างไปบ้างแล้วทั้งรถและรถบรรทุก โดยตั้งความหวังไปที่เครื่องบินเป็นรายต่อไป

แต่แก่นของเรื่องราวนี้ คงไม่ใช่อีวีจะเวิร์คในเซกเมนต์นั้นนี้หรือไม่ แต่เป็นเรื่องราวของวิชาชีพวิศวกร ที่ในวันนี้ของโลกที่เต็มไปด้วยจุดถอดรื้อ ไม่เพียงจะต้อง upskill เพื่อให้พร้อมมากขึ้นด้วยความรู้และทักษะใหม่ หรือ reskill กับความรู้และทักษะที่มีอยู่เดิมเพื่อให้ทันเทคโนโลยี

ข้อสังเกตจากบทความนี้ก็คือ สำหรับวิศวกรที่มีประสบการณ์กับเทคโนโลยีที่มีมาแต่เดิม สิ่งที่ยากกว่ามากคือการ unskill การจะถอดตัวเองออกจากความคุ้นชิน ออกจากเซนส์ที่มั่นใจ ไปรู้จักกับระบบใหม่ๆ ในบริบทใหม่ๆ และดังที่ได้เล่าไปในบทความนี้ การพัฒนาที่สำคัญยังเกิดขึ้นได้แม้จากหลักการพื้นฐาน

ดังนั้น ถ้าปัญหาระดับประเทศในวันนี้คืออุตสาหกรรมยานยนต์ไทยกำลังจะตกขบวน และอีวีจะเป็นทางออกให้ได้ มา upskill, reskill รวมถึง unskill กัน แล้วมาช่วยกันเป็นส่วนหนึ่งของการพัฒนาอีวีของไทย ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งกันครับ!

หมายเหตุ: ตีพิมพ์ครั้งแรก วารสารวสท.