2170 รหัสเปลี่ยนโลก !?!

ในนาทีนี้คงไม่ต้องมีการอ้อมค้อมกันแล้วว่า เทสลา คือ ผู้นำเทคโนโลยีรถไฟฟ้า ในปัจจุบันเพราะ มีองค์ความรู้เกี่ยวกับรถไฟฟ้ามากกว่าค่ายรถยนต์อื่นๆ หลายช่วงตัว ส่วนหนึ่งมาจากประสบการณ์ในการผลิต และจำหน่ายรถไฟฟ้ามากว่า 10 ปี และที่สำคัญพวกเขามีความรู้ ความสามารถในการผลิต ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของรถไฟฟ้า นั่นคือ เทคโนโลยีด้านแบทเตอรี

ในอดีตองค์ความรู้ด้านการสร้างเครื่องยนต์ คือ หัวใจของบริษัทรถยนต์ชั้นนำ โดยเริ่มตั้งแต่องค์ความรู้ด้านโลหะวิทยา ที่เริ่มจากการหล่อแท่นเครื่องเลยก็ว่าได้ แต่ละโรงงานต่างพยายามที่จะพัฒนาเครื่องยนต์ของตัวเองให้มีความทนทาน และมีประสิทธิภาพสูงสุด ดังนั้นบแรนด์ใดจะก้าวสู่ฐานะผู้ผลิตรถยนต์ระดับ “พรีเมียร์ลีก” จึงจำเป็นต้องมีเครื่องยนต์ที่ดีพร้อมด้วยคุณสมบัติต่างๆ มากมาย   ด้วยเหตุนี้ เราจึงเห็นผู้ผลิตรถยนต์บางกลุ่ม “แชร์” เครื่องยนต์กัน ระหว่างบแรนด์ที่อยู่ในสาแหรกเดียวกัน หรือเป็นพันธมิตรกัน ส่วนกลุ่มผู้ผลิตรายเล็ก ก็นิยมขอซื้อเครื่องยนต์จากผู้ผลิตที่มีความชำนาญเฉพาะทาง อาทิ โลทัส บแรนด์รถสปอร์ทน้ำหนักเบาจากสหราชอาณาจักร เลือกเทคโนโลยีเครื่องยนต์ของ โตโยตา จากประเทศญี่ปุ่น ติดตั้งในรถสปอร์ทน้ำหนักเบาของตน แม้ต้นทุนการผลิตต่อหน่วยจะสูงกว่าบริษัทที่ผลิตเครื่องยนต์ได้เอง แต่ก็ถือว่าคุ้มค่าในการลงทุนมากกว่า   ในโลกของยานยนต์ไฟฟ้าก็เช่นกัน ต้นทุนในการพัฒนาเทคโนโลยีแบทเตอรี และราคาของแบทเตอรี คือ ต้นทุนก้อนใหญ่ที่สุดของยานยนต์ไฟฟ้าทุกคัน และด้วยองค์ความรู้ด้านแบทเตอรีที่จำกัดของผู้ผลิตรถยนต์แบบดั้งเดิม ทำให้พวกเขาจำเป็นต้องพึ่งพาองค์ความรู้จากผู้เชี่ยวชาญภายนอก ซึ่งในที่นี้ก็คือ “ซัพพลายเออร์” ดังจะเห็นได้จากการเลือกใช้ แบทเตอรีจากผู้ผลิตรายใหญ่ของโลก อาทิ พานาโซนิค และ แอลจี นี่คือ จุดเริ่มต้นของความแตกต่างระหว่าง เทสลา กับรถไฟฟ้าบแรนด์อื่น เพราะด้วยวิสัยทัศน์อันกว้างไกลของ เอลอน มัสค์ (ELON MUSK) ผู้ก่อตั้ง เทสลา ที่มิได้มองตัวเองเป็นเพียงผู้ผลิตรถยนต์ แต่มองเห็นชัดเจนว่าสิ่งที่เขากำลังทำอยู่นี้ คือ การสร้างอุตสาหกรรมที่จะรองรับอนาคตของสังคมที่ขับเคลื่อนด้วยพลังไฟฟ้า โดยไม่จำกัดอยู่แค่เพียงการเป็น “ผู้ผลิตรถยนต์”     ด้วยวิสัยทัศน์นี้ พวกเขาได้ให้กำเนิดโรงงานขนาดยักษ์สำหรับผลิตแบทเตอรี โดยร่วมทุนกับ พานาโซนิค ภายใต้ชื่อ “กิกะ แฟคทอรี” (GIGA FACTORY) ในรัฐเนวาดา ที่จะเสร็จสมบูรณ์ในปี 2020 เพื่อผลิตแบทเตอรีสมรรถนะสูง สำหรับใช้ในครัวเรือน และภาคอุตสาหกรรม   ถึงจุดนี้ท่านผู้อ่านอาจจะแย้งว่า แม้ค่าใช้จ่ายต่อกิโลเมตร และอัตราการบำรุงรักษาของรถไฟฟ้า จะต่ำกว่ารถใช้เครื่องยนต์แบบที่เราคุ้นเคย แต่ “แบทเตอรี” แทบทุกชนิดที่รู้จักในชีวิตประจำวันของเรานั้น มีอายุใช้งานเพียงไม่เกิน 2 ปี ก็พังเสียแล้ว การที่จะจ่ายเงินมากมายเพื่อซื้อรถไฟฟ้า ที่มีต้นทุนก้อนใหญ่เป็นแบทเตอรีมาใช้ ดูเป็นแนวคิดที่ไม่คุ้มค่าเอาเสียเลย !   เรื่องนี้ต้องชี้แจงว่า แนวคิดของการผลิตแบทเตอรี สำหรับสมาร์ทโฟน และอุปกรณ์ไอที อย่างคอมพิวเตอร์แลพทอพกับการผลิตแบทเตอรีสำหรับรถไฟฟ้านั้นต่างกันไม่น้อย โดยเฉพาะด้านอายุใช้งาน เนื่องจากเป็นที่รู้กันดีว่า คนส่วนใหญ่มักจะเปลี่ยนสมาร์ทโฟนใหม่ทุกๆ 2 ปี ตามเทคโนโลยีที่เปลี่ยนไปอย่างรวดเร็ว ดังนั้นการออกแบบแบทเตอรี สำหรับกลุ่มสินค้าไอทีจึงไม่จำเป็นต้องคิดถึงความทนทานในการใช้งานมากนัก กลุ่มสินค้าไอทีจึงนิยมใช้ แบทเตอรีชนิดลิเธียม โคบอลท์ ออกไซด์ (LCO: LITHIUM COBALT OXIDE) ซึ่งสามารถออกแบบให้มีขนาดกะทัดรัดได้ และมีความหนาแน่นของประจุพลังงานไฟฟ้าสูง (HIGH ENERGY DENSITY) แต่กลับมีอายุค่อนข้างสั้น เนื่องจากแบทเตอรีของอุปกรณ์ไอทีนั้น ถูกออกแบบมาให้อัดไฟจนเต็มปรี่ เพื่อจะใช้งานได้มากชั่วโมงที่สุดในแต่ละวัน และหลายๆ ครั้ง ผู้ใช้ก็ปล่อยกระแส (DISCHARGED) จนเกลี้ยง (0 %) คือ ใช้จนกระทั่งอุปกรณ์ชัทดาวน์ไปเอง ซึ่งการอัดไฟจนเต็มแล้วใช้งานจนไฟหมดเกลี้ยงนั้น เป็นตัวบั่นทอนอายุขัยของแบทเตอรีที่เราสามารถหลีกเลี่ยงได้ แต่ไม่ค่อยมีใครระวัง   ตรงกันข้ามกับแนวคิดแบทเตอรีของรถไฟฟ้า เพราะมันถูกคาดหวังว่าจะต้องรับใช้เจ้าของรถได้นาน นับทศวรรษ ซึ่งเป็นจุดที่ทำให้การออกแบบแบทเตอรี และระบบชาร์จไฟมีความแตกต่างไปจากระบบของอุปกรณ์ไอที ดังนั้นเพื่อให้แบทเตอรีของรถไฟฟ้าใช้งานได้ยาวนาน ระบบชาร์จไฟของรถไฟฟ้าจะควบคุมมิให้มีการอัดไฟจนเต็ม และในทางเดียวกัน ระบบจัดการพลังงานในตัวรถเองก็จะไม่ยอมให้ปล่อยไฟจนหมดเกลี้ยง เท่ากับเป็นการยืดอายุแบทเตอรีไปในตัว ซึ่งจากการเก็บข้อมูลอัตโนมัติของ เทสลา พบว่าแบทเตอรีในรถที่พวกเขาจำหน่ายไปนั้น ส่วนใหญ่แม้จะผ่านการใช้งานมากกว่า 160,000 กม. ก็ยังมีประสิทธิภาพราว 90 % เมื่อเทียบกับแบทเตอรีใหม่ มีผู้ใช้เพียงประมาณ 6 % เท่านั้นที่เรียกร้องขอเปลี่ยนแบทเตอรีใหม่ เนื่องจากพบปัญหาด้านเทคนิค และทั้งหมดนั้นเป็นผู้ใช้รถรุ่นที่ผลิตก่อนปี 2013 ทั้งสิ้น   นอกจากนั้น ยังมีการเลือกสรรวัสดุในการผลิตที่เหมาะสำหรับรถไฟฟ้า โดยที่ผู้ผลิตรถไฟฟ้าแต่ละรายก็มีจุดประสงค์ในการเลือกใช้แตกต่างกัน อาทิ นิสสัน ลีฟ ใช้วัสดุ ลิเธียม แมงกานีส ออกไซด์ (LMO: LITHIUM MANGANESE OXIDE) ในขณะที่ค่าย บีเอมดับเบิลยู รวมถึงผู้ผลิตรถไฟฟ้าส่วนใหญ่ เลือกใช้ นิคเคิล แมงกานีส โคบอลท์ (NMC: NICKEL MANGANESE COBALT) ส่วน เทสลา เลือกใช้ นิคเคิล โคบอลท์ อลูมินัม (NCA: NICKEL COBALT ALUMINUM) เป็นวัสดุสำหรับการผลิตแบทเตอรี   โลหะธาตุสำหรับการสร้างแบทเตอรีแต่ละแบบต่างมีข้อดี ข้อเสีย แตกต่างกันไป อาทิ ด้านความหนาแน่นของประจุพลังงาน (ENERGY DENSITY) อายุการใช้งาน ความปลอดภัย และความเร็วในการประจุ ซึ่งในด้านพลังงาน ก็ต้องยอมยกให้แบทเตอรีชนิด เอนซีเอ ของ เทสลา ชนะเลิศ แต่ขณะเดียวกัน แบทเตอรีชนิด เอนเอมซี แม้จะมีความหนาแน่นของประจุพลังงานต่ำกว่า เอนซีเอ แต่มีความเสถียรที่อุณหภูมิสูงมากกว่า จึงไม่แปลกที่ได้รับความนิยมแพร่หลาย แม้จะไม่แรงเท่าแบทเตอรีของ เทสลา และแน่นอนว่า ทุกแบบนั้น มีความทนทานเหนือกว่าแบบ แอลซีโอ ที่ใช้ในอุปกรณ์ไอทีอย่างเทียบกันไม่ติด     สำหรับผู้ที่ชื่นชอบพละกำลังของแบทเตอรีแบบ เอนซีเอ ของ เทสลา ซึ่งในปัจจุบันเป็นพัฒนาการยุคที่ 3 ของพวกเขา โดยรถรุ่น “เทสลา โมเดล 3” รถไฟฟ้ารุ่นล่าสุด ได้เปลี่ยนจาก แบทเตอรีเบอร์ 18650 ของ พานาโซนิค อันเป็นแบทเตอรีคู่บุญของบแรนด์ เทสลา มานับสิบปี เป็น 2170 ซึ่งเป็นเบอร์ใหม่ และจากชื่อของแบทเตอรีเองก็มีความชัดเจนว่า แบทเตอรีรุ่นใหม่นี้มีขนาดใหญ่กว่ารุ่นเก่า นั่นคือ มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 21 มม. และยาว 70 มม. ในขณะที่แบบเดิม (18650) มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 18 มม. และยาว 65 มม.   เทสลา โมเดล 3 ใช้แบทเตอรีเบอร์ 2170 มาจัดเรียงรวมทั้งหมด 4,416 เซลล์ (แท่ง) มีน้ำหนักโดยรวมกว่า 478 กก. มีการจัดเรียงแบทเตอรีในรูปแบบที่แตกต่างไปจากรถรุ่นก่อน โดยในรถรุ่นใหม่นี้ จะเรียงไปตามความยาวของตัวรถทั้งหมด 4 แถว และเพื่อให้การทำงานของแบทเตอรีกว่า 4 พันแท่ง สามารถอัด และคายประจุอย่างมีเสถียรภาพ ชุดแบทเตอรีในแต่ละแถวจะได้รับการติดตั้งระบบ BATTERY MANAGEMENT SYSTEM (BMS) ซึ่งเป็นระบบเก็บข้อมูล และจัดการปรับการจ่ายไฟให้เหมาะสม กับการอัด และคายประจุของแบทเตอรี ที่มีประสิทธิภาพแตกต่างกันไปในแต่ละแท่ง เพื่อยืดอายุของแบทเตอรีออกไปให้นานที่สุด   นอกจากแบทเตอรีเบอร์ 2170 จะมีขนาดที่ต่างจาก 18650 แล้ว องค์ประกอบของธาตุต่างๆ ในนั้นก็ยังต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ และส่งผลต่อราคาของแบทเตอรี ดังที่รู้กันว่า แบทเตอรีของ พานาโซนิค และ เทสลา สร้างขึ้นจากธาตุหายากมีราคาแพงอย่าง ลิเธียม นิคเคิล และโคบอลท์ แต่หากเจาะลึกไปที่ราคาของต่อกิโลกรัมของธาตุชนิดต่างๆ ราคาจะอยู่ที่ประมาณ ลิเธียม 500 บาท นิคเคิล 285 บาท และ โคบอลท์ 2,500 บาท ตามลำดับ   จะเห็นได้ว่า โคบอลท์ หายาก มีราคาสูง และเป็นส่วนประกอบสำคัญของแบทเตอรี เทสลา วิศวกรผู้ออกแบบแบทเตอรีพยายามลดสัดส่วนของ โคบอลท์ ลง โดยในแบทเตอรีเบอร์ 2170 ของ เทสลา นั้นน้ำหนักของ โคบอลท์ จะหายไปราว 2.5 กก./ชุด ซึ่งส่งผลโดยตรงกับราคาแบทเตอรี ซึ่งเป็นเรื่องสำคัญมาก เพราะ เทสลา ในอนาคตตั้งเป้าจะผลิตรถไฟฟ้าในระดับ 500,000-1,000,000 คัน/ปี !   การลดการใช้ โคบอลท์ เป็นส่วนหนึ่งของกลไกในการมุ่งไปสู่เป้าหมาย “ต้นทุนแบทเตอรี 100 เหรียญสหรัฐฯ/กิโลวัตต์ชั่วโมง (KWH)” ในเวลาอันใกล้ และตั้งเป้าจะลดลงไปในระดับ “60 เหรียญสหรัฐฯ/กิโลวัตต์ชั่วโมง” ในปี 2023 ปัจจุบันมีต้นทุนราว 150 เหรียญสหรัฐฯ/กิโลวัตต์ชั่วโมง   สุดท้ายนี้ หากสมรรถนะของ เทสลา โมเดล 3 ทั้งเรื่องอัตราเร่งที่ดุดัน (รุ่นพื้นฐาน 0-100 กม./ชม. ใน 5.6 และ 3.5 วินาที ในรุ่นทอพ) และจุดศูนย์ถ่วงต่ำระดับเดียวกับซูเพอร์คาร์ ช่วยให้เข้าโค้งหนึบเหมือนตุ๊กแก ยังไม่สามารถทำให้คุณเปลี่ยนใจมาชอบรถไฟฟ้าได้ เพราะยังกังวลเรื่องแบทเตอรีอยู่ เทสลา ในสหรัฐอเมริกายังรับประกันระบบแบทเตอรีให้คุณ 8 ปี หรือ 160,000 กม. ในรุ่น 50 กิโลวัตต์ชั่วโมง และ 192,000 กม. ในรุ่น 75 กิโลวัตต์ชั่วโมง   เจอลูกตื๊อแบบนี้ ถ้าเงินไม่ใช่ปัญหา ใครจะปฏิเสธได้ลง !