ขุมพลังใหม่จากแดนมังกร

งาน “มหกรรมยานยนต์เจนีวา 2017” ที่ผ่านมา ผู้เขียนได้เห็นการเปิดตัวรถแนวคิด 2 คัน และที่น่าตื่นเต้นในเรื่องนวัตกรรมของระบบขับเคลื่อน คันแรก คือ “ปินินฟารีนา เอช 600” รถยนต์แบบซีดาน ที่ออกแบบให้กับบริษัทรถยนต์ที่มีชื่อย่อว่า เอชเค (HK หรือ HYBRID KINETIC) และรถยนต์ซูเพอร์คาร์จากฝีมือของ “คู่ดูโอพ่อลูก” ในตระกูล จูจาโร (GIUGIARO) ที่ทำให้กับบแรนด์ เทครูลส์ (TECHRULES) มีชื่อว่า “เรน” (REN)

  รถ 2 คันนี้แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงในแง่ของการออกแบบ แต่มีสิ่งที่เหมือนกันทั้ง 2 ประการ ประการแรก คือ รถยนต์ทั้ง 2 คัน มาจากกลุ่มนายทุนของประเทศจีน โดย ไฮบริด คิเนทิค นั้นมาจากฮ่องกง ส่วน เทครูลส์ นั้นมาจากปักกิ่ง ส่วนประการที่ 2 คือ รถทั้ง 2 คัน ใช้ระบบไฮบริดขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ที่มีการปั่นไฟเข้าสู่แบทเตอรีด้วยกังหันเทอร์ไบน์ขนาดเล็ก !     กังหันเทอร์ไบน์ ! ผู้อ่านอาจจะนึกไปถึงเครื่องบิน หรือเฮลิคอพเตอร์ ที่จะมีไฟพุ่งออกมาด้านท้าย แต่เปล่าเลย เทคโนโลยีกังหันเทอร์ไบน์ขนาดเล็ก หรือไมโครเทอร์ไบน์ (MICROTURBINE) มีการใช้กันค่อนข้างแพร่หลาย ในวงการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเชื้อเพลิงมาได้พักใหญ่แล้ว ด้วยข้อดีเรื่องขนาดกะทัดรัด และน้ำหนักเบา (ในภาพจะเห็นว่าเครื่องไมโครเทอร์ไบน์มีขนาดเล็ก และวางบนชุดแบทเตอรีของรถ ด้านหลังที่นั่งคนขับของ เทครูลส์) อีกทั้งประสิทธิภาพที่ดีในการผลิตไฟฟ้า มีความยืดหยุ่นในการใช้เชื้อเพลิงได้หลากชนิด และมีการปล่อยมลภาวะที่ต่ำ เพราะระบบปล่อยออกไซด์ของไนโตรเจน รวมถึงคาร์บอนมอนอกไซด์ และสารประกอบไฮโดรคาร์บอนในปริมาณต่ำ โดยไม่ต้องใช้แคทาไลทิค คอนเวอร์เตอร์ เมื่อเทียบกับการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยเครื่องยนต์แบบลูกสูบนั่นเอง     รถแนวคิด เทครูลส์ เรน ได้ความร่วมมือด้านเทคโนโลยีจาก CASIC หรือ CHINA AEROSPACE SCIENCE AND INDUSTRY CORPORATION หน่วยงานวิจัยและพัฒนาเพื่ออุตสาหกรรมอวกาศที่สนับสนุนโดยรัฐบาลจีน ขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้าที่ได้มาจากเครื่องยนต์ไมโครเทอร์ไบน์ (พวกเขาเรียกว่า TREV หรือ TURBINE-RECHARGING ELECTRIC VEHICLE) ทำงานด้วยเชื้อเพลิงดีเซล โดยเชื้อเพลิง 80 ลิตร สามารถผลิตพลังไฟฟ้าเพียงพอกับการวิ่งราว 1,170 กม. เลยทีเดียว ซึ่งรถไฟฟ้าล้วนๆ ไม่สามารถทำได้     หลักการทำงานของเครื่องไมโครเทอร์ไบน์ 1. อากาศถูกดูดเข้าเครื่อง 2. อากาศโดนบีบอัดด้วยชุดคอมเพรสเซอร์ 3. อากาศที่ผ่านคอมเพรสเซอร์ถูกอัดโมเลกุล อากาศจะเสียดสีกัน มีอุณหภูมิสูงขึ้น 4. อากาศที่ร้อนถูกดูดเข้าไปยังห้องเผาไหม้ 5. ในห้องเผาไหม้มีการฉีดเชื้อเพลิงเข้าไป 6. เชื้อเพลิงเมื่อเจอกับอากาศที่ร้อนจัดจะเกิดการระเบิด 7. พลังจากการระเบิดในห้องเผาไหม้จะหมุนกังหันเทอร์ไบน์ 8. กังหันเทอร์ไบน์มีเพลาร่วมแกนกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 9. การหมุนของกังหันเทอร์ไบน์ที่หมุนด้วยความเร็วสูงระดับ “แสน” รตน. จะทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสร้างไฟฟ้ากระแสสลับความถี่สูง (HIGH FREQUENCY AC) 10. ไฟฟ้ากระแสสลับความถี่สูงถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) 11. ไฟฟ้ากระแสตรงจะถูกส่งไปเก็บที่แบทเตอรี แล้วจะถูกส่งไปขับเคลื่อนมอเตอร์เพื่อการขับเคลื่อน 12. ไอเสียที่ร้อนจัดจากการเผาไหม้จะถูกนำไปช่วยเสริมให้ไอดีมีอุณหภูมิสูงขึ้นก่อนส่งเข้าห้องเผาไหม้ เรียกกระบวนการนี้ว่า RECUPERATORS ซึ่งจะช่วยให้ประสิทธิภาพด้านการลดการสูญเสียพลังงานดีขึ้น   หลักการนั้นน่าสนใจไม่น้อย จึงไม่น่าแปลกใจว่ามีคนพยายามคิดที่จะนำเอาเทคโนโลยีนี้ทดลองใช้กับรถยนต์ ไม่ว่าจะเป็นรถยนต์แข่ง โรเวอร์-บีอาร์เอม จากทศวรรษที่ 60 เพื่อใช้ในการแข่ง เลอมองส์ 24 ชม. และรถแข่ง โลทัส 56 ซึ่งใช้เครื่องยนต์เทอร์ไบน์ ก็สามารถชนะการแข่ง อินเดียนาโปลิส 500 ได้ในปี 1968 และ 1969 แต่ในการใช้งานจริงที่ไม่ได้ใช้รอบสูงตลอดเวลาเหมือนการแข่ง เครื่องเทอร์ไบน์นั้นมีแรงบิดน้อย จึงไม่เหมาะกับการทำงานที่รอบต่ำ ทำให้ไม่ประสบความสำเร็จในการเอามาใช้ในชีวิตจริง     แต่เมื่อนำมาใช้กับรถยนต์ยุคไฮบริด มีการทดลองกับรถยนต์หลายคัน อาทิ รถแนวคิด แจกวาร์ ซี-เอกซ์ 75 ในปี 2010 ใช้เครื่องไมโครเทอร์ไบน์ของ บลาดอน เจทส์ (BLADON JETS) สองเครื่องในการสร้างกระแสไฟฟ้าป้อนไปยังแบทเตอรี เพื่อใช้ไฟฟ้าในการขับเคลื่อนต่อไป รวมถึงรถแนวคิด อีวี-1 แบบไฮบริด (ปกติเป็นแบบไฟฟ้าล้วน) ของ จีเอม จากปลายทศวรรษที่ 90 ก็ใช้เครื่องไมโครเทอร์ไบน์ในลักษณะของเครื่องปั่นไฟเพื่อเพิ่มระยะทางให้กับระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า ซึ่งจะติดเครื่องขึ้นเองเมื่อพบว่าความจุไฟฟ้าในแบทเตอรีต่ำกว่า 40 %   ที่น่าแปลก คือ ในเมื่อมีคนคิดค้นและติดตั้งมานานนับทศวรรษ ทำไมจึงไม่มีใครผลิตรถยนต์ที่ติดตั้งเครื่องไมโครเทอร์ไบน์เสียที ?   อันดับแรก น่าจะเป็นเรื่องต้นทุน เพราะเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์แบบกระบอกสูบที่แม้ว่าจะมีชิ้นส่วนสลับซับซ้อน แต่เนื่องจากมีการผลิตเป็นจำนวนมหาศาลทำให้ราคาต่อหน่วยนั้นไม่สูง   ต่อมา คือ เสียงจากการทำงาน เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ระบบลูกสูบที่เราคุ้นเคยนั้นในรอบการทำงานต่ำจะเงียบมาก แต่เสียงจากการทำงานของเทอร์ไบน์ที่หมุนที่รอบสูงมากตลอดเวลา (ราวๆ 70-80 % ของรอบหมุนสูงสุด เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานไฟฟ้า) มีเสียงที่กวนประสาทไม่น้อย เหมือนกับการนั่งเครื่องบินโดยสารนั่นเอง ซึ่งในข้อนี้น่าจะสามารถแก้ไขได้ด้วยการออกแบบระบบท่อไอเสียให้เก็บเสียงเป็นพิเศษ     นอกจากนั้นแล้ว เครื่องยนต์กังหันเทอร์ไบน์ไม่เหมาะกับการ ติดๆ ดับๆ และต้องการความเสถียรของอุณหภูมิในการทำงาน หรือควรจะติดต่อเนื่องยาวๆ ดีกว่าสตาร์ทเครื่องแล้ววิ่งแค่ระยะทางสั้นๆ จอดรถลงไปซื้อของ แล้วสตาร์ทใหม่อีกครั้ง จะเกิดสิ่งที่เรียกว่า ความล้าจากอุณหภูมิ หรือ THERMAL FATIGUE ซึ่งจะลดอายุของเครื่องยนต์ลงมาก (เหมือนกับเครื่องบินที่บินในระยะสั้นจะเสื่อมเร็ว)   อีกประเด็น คือ มันติดเครื่องค่อนข้างช้า เพราะต้องการให้อุณหภูมิร้อนได้ที่ ต่างจากเครื่องยนต์แบบลูกสูบที่ใช้งานได้ภายในเวลาสั้นๆ แต่ปัญหาที่ว่านี้สามารถแก้ไขได้ ด้วยการใช้การขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าจากแบทเตอรีหากวิ่งในระยะสั้นๆ ซึ่งด้วยขนาดและความจุของแบทเตอรียุคใหม่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้านั้น สามารถวิ่งได้นับร้อยกิโลเมตร ซึ่งเป็นเรื่องปกติอยู่แล้ว   ส่วนที่ว่า เทคโนโลยีนี้จะพัฒนาไปได้ไกลแค่ไหนนั้น คงต้องดูที่โลโกบนฝากระโปรงของ เทครูลส์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่า พวกเขา “เอาจริง”