E-Road ไม่ง้อสถานีชาร์จ!!! ถนนแห่งอนาคต ขับไปชาร์จไป
กระแสยานยนต์ไฟฟ้าเรียกได้ว่าตลาดแตกสุด ๆ ในขณะนี้ ซึ่งนักเทคโนโลยีทั่วโลกต่างมีการพัฒนาทางด้านเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมยานยนต์กันอย่างต่อเนื่อง โดยวันนี้เราจะมาพูดถึงวงการยานยนต์ไฟฟ้าที่กำลังมีการแข่งขันสูงทั้งตัวรถยนต์ แบตเตอรี่ สถานีชาร์จ และต่อมาที่กำลังเกิดขึ้นในขณะนี้ก็คือ ถนนที่สามารถขับรถวิ่งไปและชาร์จไปได้ด้วย ซึ่งได้มีการเปิดใช้ขึ้นสำหรับบางประเทศไปแล้ว มาดูกันว่ารายละเอียดเป็นอย่างไร
ถนนที่สามารถชาร์จแบตเตอรี่และขับเคลื่อนไปพร้อมกันได้ ถูกนิยามขึ้นว่า E-Road คือนวัตกรรมในการสร้างถนนที่ทำให้ยานยนต์ไฟฟ้าสามารถชาร์จแบตเตอรี่ขณะขับขี่บนท้องถนนไปด้วยพร้อม ๆ กัน
เทคโนโลยีในการสร้าง E-Road ต้นแบบ ซึ่งมีมานานที่สุดก็คือ “ระบบรับไฟฟ้าแบบสายส่งเหนือหัว” วิธีนี้จะเป็นการวางระบบสายไฟโยงอยู่เหนือยานพาหนะขณะขับขี่ไปด้วย ทำให้ยานพาหนะชาร์จแบตเตอรี่ได้โดยตรงจากสายไฟทันที
ตัวอย่างของบริษัทที่เลือกพัฒนาเทคโนโลยีนี้ก็คือบริษัทยักษ์ใหญ่ในประเทศเยอรมนีอย่าง Siemens ถึงแม้ว่าระบบรับไฟฟ้าแบบสายส่งเหนือหัวจะมีต้นทุนการวางระบบที่ไม่สูงมากนักและเป็นวิธีที่ส่งกระแสไฟฟ้าได้เร็ว เพราะเชื่อมต่อสายชาร์จไฟโดยตรง แต่เทคโนโลยีดังกล่าวจะใช้ได้กับรถที่มีความสูงห่างจากพื้น เช่น รถบรรทุกหรือรถบัส การลงทุนในระบบนี้จึงมีข้อจำกัดสูงและไม่ค่อยคุ้มค่า จึงเป็นส่วนหนึ่งที่นำมาสู่การพัฒนานวัตกรรมชาร์จแบตเตอรี่จากพื้นถนนแทน ซึ่งสามารถชาร์จแบตเตอรี่ให้กับยานยนต์ได้ทุกประเภท
โดยหลักการทำงานของ e-Road ประกอบด้วย 3 ส่วนหลักๆ ได้แก่
1. ตัวส่งพลังงาน จะติดตั้งอยู่ในถนน โดยจะเป็นขดลวดทองแดงที่ถูกออกแบบพิเศษ เพื่อป้องกันความชื้น, แรงกดทับ, แรงกระแทก รวมถึงอุณหภูมิความร้อน โดยจะถูกฝังอยู่ใต้ถนนเพื่อส่งพลังงานไปให้ตัวรับ
2. ตัวรับพลังงาน ติดตั้งใต้ยานพาหนะ ซึ่งจะนำพลังงานที่ถูกส่งมาไปจ่ายให้กับมอเตอร์เหมือนกับแบตเตอรี่
3. เครื่องอินเวอร์เตอร์ ติดตั้งอยู่ข้างถนน ทำหน้าที่ควบคุมการส่งพลังงาน และทำหน้าตรวจสอบการทำงานของการชาร์จและรถยนต์
เทคโนโลยีชาร์จแบตเตอรี่จากพื้นถนนที่นิยม
- แบบแรก คือ "ระบบรางนำไฟฟ้า" โดยจะติดตั้งรางไว้ที่ถนนตรงกลางเลนไปกับพื้นผิวถนน ส่วนที่ใต้ท้องรถยนต์ไฟฟ้า ก็จะติดตั้งแท่งเหล็กที่สามารถพับเก็บได้แบบอัตโนมัติ และเมื่อรถยนต์วิ่งผ่านจุดที่ติดตั้งรางชาร์จไว้ ก็จะต้องเปิดใช้งานแท่งเหล็กนั้นลงมาให้สัมผัสกับรางเพื่อชาร์จไฟ โดยตัวรางจะปล่อยกระแสไฟฟ้าเฉพาะเมื่อมีรถยนต์ขับอยู่ จึงปลอดภัยสำหรับผู้คนที่เดินบนถนน
- แบบที่สองคือ "ระบบไร้สาย" (Wireless Charger) บริษัทขนส่งขนาดใหญ่ของฝรั่งเศสอย่าง Alstom และ eRoadArlanda จากประเทศสวีเดน มีเทคโนโลยีชาร์จแบตเตอรี่จากพื้นถนนอีกรูปแบบที่น่าจับตามองและได้รับความนิยมมากที่สุดในปัจจุบันก็คือ “ระบบชาร์จไฟฟ้าแบบไร้สาย” ระบบดังกล่าวจะทำให้ยานยนต์สามารถขับผ่านถนนแล้วชาร์จแบตเตอรี่ได้โดยไม่ต้องมีการเชื่อมต่อกับถนนเลย ซึ่งหลายคนน่าจะคุ้นเคย เพราะเป็นเทคโนโลยีแบบเดียวกับแท่นชาร์จสมาร์ตโฟนไร้สายและมีพื้นฐานมาจากทฤษฎี วิธีการส่งพลังงานแบบไร้สาย ที่ Nikola Tesla ได้เคยเสนอไว้ตั้งแต่ในทศวรรษ 1890s
สำหรับการวางระบบที่ถนนจะต้องลอกผิวยางมะตอยออก แล้วติดตั้งแผ่นขดลวดทองแดงเหนี่ยวนำ หรือที่เรียกว่าคอยล์ ซึ่งมีคุณสมบัติในการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า โดยแผ่นคอยล์เหล่านี้จะเชื่อมต่อกับสายไฟที่วางระบบไว้ใต้ดินอยู่แล้ว ทำให้ไม่ต้องเดินระบบไฟใหม่ หลังจากติดตั้งเสร็จแล้วก็ปูพื้นถนนทับด้วยยางมะตอย ซึ่งยางมะตอยมีคุณสมบัติป้องกันการเกิดไฟฟ้าลัดวงจรอยู่ในตัวอยู่แล้ว โดยระบบรางและระบบไร้สาย จะติดตั้งบนถนนเป็นช่วง ๆ ไม่ได้ทำตลอดถนนทั้งเส้น เลยทำให้ปลอดภัยและไม่รบกวนผู้คนที่เดินบนถนน
ในส่วนของตัวรถยนต์ไฟฟ้าจะต้องติดตั้งแผ่นรับกระแสไฟฟ้าไว้ที่ใต้ท้องรถ จึงสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ทันทีที่ขับผ่านถนนช่วงที่ติดตั้งแผ่นคอยล์ไว้ แม้ว่าระบบชาร์จแบบไร้สายจะมีต้นทุนในการติดตั้งต่อระยะทาง 1 หน่วยที่สูงกว่าระบบรางเกือบเท่าตัว แต่ระบบชาร์จแบบไร้สายก็มีข้อดีที่ผู้ลงทุนยอมแลกเพราะง่ายต่อการติดตั้งและใช้งานมากกว่าและมีค่าบำรุงรักษาที่ต่ำกว่า ทำให้ในระยะยาวแล้ว คุ้มค่ากับเงินลงทุนมากอยู่เลยทีเดียว
เทคโนโลยีถนนชาร์จไฟฟ้าแบบไร้สายนี้ แม้ว่าจะมีการทดลองกันมานานแล้ว แต่ประเทศแรกที่เริ่มใช้งานจริงได้ก็คือ ประเทศเกาหลีใต้ จุดเริ่มต้นก็มาจากโครงการนำร่องของสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูงแห่งเกาหลี หรือ KAIST ในปี 2009 ที่ได้วิจัยและทดลองระบบ Online Electric Vehicle หรือ “OLEV” ซึ่งได้ทดลองวางระบบชาร์จไฟฟ้าแบบไร้สายในเลนของรถบัสและให้รถบัสที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าวิ่งรับส่งผู้โดยสารด้วยการชาร์จไฟแบบไร้สาย ระบบ OLEV เริ่มใช้งานจริงได้ในปี 2013 โดยเริ่มวิ่งรับส่งผู้โดยสารในเมือง Gumi แต่เพราะว่าในเวลานั้น รถบัสไฟฟ้ายังแทบไม่ได้รับความนิยม จึงยังไม่มีการผลิตรถบัสไฟฟ้าในเกาหลีใต้ ทีมวิศวกรจึงต้องดัดแปลงรถบัสแบบใช้น้ำมันให้กลายเป็นรถบัสไฟฟ้า ซึ่งมีต้นทุนสูงหลักสิบล้านบาทต่อคัน จึงได้ทำการพับเก็บโครงการไป แต่เมื่อรัฐบาลเกาหลีใต้ตั้งเป้าจะลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจนเหลือศูนย์ โครงการ OLEV จึงถูกนำมาปัดฝุ่นใหม่ และจะเริ่มต้นทดลองโครงการนำร่องได้อีกครั้งที่เมือง Daejeon เป็นระยะทาง 14 กิโลเมตร
อีกหนึ่งประเทศที่รัฐบาลจริงจังกับการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกก็คือ ประเทศสวีเดน ที่ต้องการวางระบบถนนชาร์จแบตเตอรี่ไร้สายให้ได้ 2,400 กิโลเมตร ภายในปี 2037 นับตั้งแต่ปี 2013 รัฐบาลได้ริเริ่มโครงการ E-Road ขึ้น และต่อมาก็ได้กลายเป็นประเทศแรกในโลก ที่สร้างระบบชาร์จไฟฟ้าไร้สายบนถนนที่ให้ยานยนต์ไฟฟ้าทั่วไปวิ่ง แม้จะยังเป็นระยะทางสั้น ๆ อีกโครงการใหญ่ของรัฐบาลสวีเดนที่เริ่มเมื่อ 2 ปีที่แล้วก็คือ เส้นทางรถบัสไฟฟ้าชาร์จแบตเตอรี่แบบไร้สาย เพื่อรับส่งผู้โดยสารจากสนามบินไปยังเกาะ Gotland เป็นระยะทาง 4 กิโลเมตร แต่ระบบชาร์จไร้สายที่รัฐบาลสวีเดนเลือกใช้ เป็นเทคโนโลยีจากสตาร์ตอัปของประเทศอิสราเอลที่ชื่อว่า “ElectReon” ที่เริ่มก่อตั้งในปี 2013 และเป็นผู้นำด้านนวัตกรรมถนนชาร์จไฟฟ้าแบบไร้สายอยู่ในปัจจุบัน หลังจากวางระบบให้กับประเทศสวีเดนแล้ว ElectReon ก็ได้เริ่มทดลองระบบในประเทศอิสราเอลด้วยเช่นกัน โดยเริ่มโฟกัสที่รถบัสไฟฟ้า ElectReon ได้วางระบบชาร์จไร้สายบนถนนระยะทาง 2 กิโลเมตรในเมือง Tel Aviv ประเทศอิสราเอล ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบัน รถบัสในเมืองสามารถวิ่งได้ทั้งวันโดยใช้เวลาชาร์จแบตเตอรี่รวมทั้งหมด 2 ชั่วโมง และสิ่งที่ต้องจับตาในการพัฒนาเทคโนโลยีของถนนชาร์จไฟฟ้าแบบไร้สายต่อจากนี้ ก็คือการเพิ่มความเร็วในการชาร์จแบตเตอรี่ด้วยกำลังไฟที่สูงขึ้น
นอกจากประเทศเกาหลีใต้ สวีเดน และอิสราเอลแล้ว ก็ยังมีอีกหลายประเทศที่รัฐบาลเลือกสนับสนุนเทคโนโลยีถนนชาร์จแบตเตอรี่ไร้สายมากกว่าการเพิ่มจำนวนสถานีชาร์จไฟฟ้า โดยเฉพาะประเทศในยุโรปอย่างเช่น เยอรมนี อิตาลี และสหราชอาณาจักร รวมไปถึงหนึ่งในประเทศผู้นำยานยนต์ไฟฟ้าอย่างจีน
หากนวัตกรรมนี้เกิดขึ้นจริงในประเทศเรา อนาคตข้างหน้าตลาดรถยนต์ไฟฟ้าคงเป็นอะไรที่สนุกไม่น้อยเลยครับ และช่วยลดปัญหาก๊าซเรือนกระจก ลดโลกร้อนได้อย่างดีเยี่ยมเลยทีเดียว อีกทั้งยังช่วยประหยัดค่าใช้จ่าย ลดภาระให้กับภาคประชาชนได้เป็นอย่างดี และที่สำคัญหมดกังวลกับเรื่องการหาสถานีชาร์จหากต้องเดินทางไกล หรือรถติดหนักในเมืองแน่นอน หากมีอัปเดตอะไรเพิ่มเติม จะรีบนำมาให้ได้ติดตามอ่านกันอีกในครั้งหน้าครับผม
บทความอื่น ๆ