F1 กับการนับถอยหลังสู่กติกาใหม่

ถ้าพูดถึงมอเตอร์สปอร์ท ไม่มีการแข่งใดใช้เม็ดเงินลงทุนมากกว่าการแข่งรถสูตรหนึ่ง หรือฟอร์มูลา วัน หรือที่เขียนสั้นๆ ว่า F1 พวกเขาได้นักแข่งทักษะสูงสุด และรถที่มีเทคโนโลยีเหนือกว่ารถแข่งใดๆ ทั้งด้านวิศวกรรมอากาศพลศาสตร์ และวิศวกรรมเครื่องกล กติกาของการแข่งรถ F1 มีการปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องมาตลอด โดยกติกาปัจจุบัน และต่อจากนี้ไปจะมุ่งเน้นที่การสร้างความเสมอภาคให้ทีมเล็กสามารถแข่งขันกับทีมใหญ่ได้อย่างเป็นธรรม ด้วยการจำกัดเม็ดเงินลงทุนพัฒนารถ รวมถึงพยายามให้เทคโนโลยีที่ใช้สอดคล้องกับการพัฒนายานพาหนะในชีวิตประจำวัน ตลอดจนช่วยพัฒนาเชื้อเพลิงที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม โดยตั้งเป้าว่า เชื้อเพลิงชนิดใหม่จะต้อง “ผลิตจากพืชหรือสิ่งมีชีวิตที่ไม่ได้เป็นอาหารของมนุษย์” หรือสร้างจากขยะชุมชน หรือเก็บเกี่ยวจากคาร์บอนในสิ่งแวดล้อม กติกาใหม่สำหรับฤดูกาล 2026 รถแข่งจะใช้เครื่องยนต์แบบ วี 6 สูบ เทอร์โบ ความจุ 1.6 ลิตร พ่วงด้วยระบบไฮบริด แต่กำหนดให้ตัดอุปกรณ์ที่เรียกว่า MGU-H ออกไป แต่ยังคงเก็บอุปกรณ์ MGU-K เอาไว้ได้ ด้วยเหตุผลที่ว่า ในอุตสาหกรรมรถยนต์ไม่มีการนำเอาเทคโนโลยี MGU-H ไปใช้แต่อย่างใด ดังนั้นค่าใช้จ่ายในการพัฒนาขึ้นมาเฉพาะสำหรับการแข่งจึงสูงมาก และเป็นเหตุให้ทีมแข่งขนาดเล็กสามารถพัฒนามันได้ คนที่เป็นแฟนรถ F1 ตัวยง คงเข้าใจดีว่า MGU-H และ MGU-K คืออะไร แต่สำหรับคนใช้รถ หรือคนรักรถทั่วไป อาจจะนึกภาพไม่ออก ก็จะขอใช้พื้นที่ตรงนี้อธิบายให้กระจ่าง เริ่มต้นด้วย สิ่งที่พวกเขาจะตัดมันออกก่อน MGU-H ย่อมาจาก MOTOR GENERATOR UNIT-HEAT แปลตรงตัวคือ กลไก มอเตอร์/เครื่องปั่นไฟ ที่พ่วงกับชุดความร้อน ส่วน MGU-K นั้นอักษร 3 ตัวแรกเหมือนกันหมด ส่วนตัว K ย่อมาจาก KINETIC หรือ พลังงานจลน์ ซึ่งก็คือ การเคลื่อนที่ เขียนมาถึงจุดนี้เชื่อว่าก็ยังคงไม่น่าจะเข้าใจได้ว่า ทั้ง H และ K ทำงานอย่างไร และมอเตอร์ หรือเครื่องปั่นไฟ มันทำงานร่วมกับความร้อน คืออะไร ระบบ MGU-H จะทำงานร่วมกับเทอร์โบ โดยติดตั้งชุดแม่เหล็ก และขดลวด เข้ากับแกนของชุดเทอร์โบ ก่อน, หลัง หรือระหว่าง โข่งเทอร์ไบน์ กับ โข่งคอมเพรสเซอร์ ดังที่เรารู้กันว่า เทอร์โบทำงานด้วยแรงดันไอเสีย ซึ่งร้อนจัดระดับ 1,000 องศาเซลเซียส จึงเป็นที่มาของชื่อ MGU-H หรือระบบเก็บเกี่ยวพลังงานความร้อนจากการเผาไหม้ ไอเสียที่เผาไหม้จากเครื่องยนต์ก่อนจะปล่อยออกไปสู่ภายนอก จะส่งมาเข้าโข่งเทอร์โบฝั่ง “เทอร์ไบน์” โดยแรงดันไอเสียจะปั่นกังหันฝั่งเทอร์ไบน์ให้หมุนด้วยความเร็วสูง ก่อนจะปล่อยไอเสียออกไปสู่ชั้นบรรยากาศ โดยแรงหมุนจะส่งต่อผ่านแกนไปยังโข่งฝั่งคอมเพรสเซอร์ ซึ่งต่อเข้ากับท่อไอดี โดยกังหันฝั่งคอมเพรสเซอร์ทำหน้าที่อัดอากาศดีให้มีความหนาแน่นสูง ในรถแข่ง F1 สามารถสร้างความหนาแน่นได้มากถึง 5 เท่าของแรงดันบรรยากาศ โดยอัดอากาศดีที่หนาแน่นเข้าไปยังห้องเผาไหม้ MGU-H คือ การติดตั้งชุดแม่เหล็ก และขดลวด กับแกนเพลาที่เชื่อมระหว่างโข่งฝั่งไอเสียกับไอดี มันสามารถทำงานได้ทั้งเป็นเครื่องปั่นไฟ (GENERATOR) และเป็นมอเตอร์ นั่นคือ ระหว่างที่นักแข่งเหยียบคันเร่งจนเทอร์โบทำงานเต็มที่ ระบบ MGU-H จะเก็บเกี่ยวพลังงานจากการหมุนของเทอร์โบที่มากถึง 125,000 รตน. ไว้ในรูปกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ ก่อนจะแปลงเป็นกระแสตรงไปเก็บไว้ในแบทเตอรี และพร้อมที่จะนำเอาพลังงานไฟฟ้าในแบทเตอรี ย้อนกลับมาช่วยปั่นเทอร์โบอีกครั้งเมื่อต้องการ แน่นอนว่า การที่มีชุดขดลวด และแม่เหล็กไปพ่วงกับแกนเทอร์โบ ย่อมจะเพิ่มน้ำหนักให้แก่ระบบ และสามารถก่อให้เกิดการหน่วงเวลาได้ แต่เพราะสามารถทำงานเป็นมอเตอร์ ทำให้แทนที่เทอร์โบจะเริ่มต้นหมุนด้วยแรงดันจากไอเสียเพียงอย่างเดียว กระแสไฟฟ้าจากแบทเตอรีที่ส่งมายังระบบ MGU-H จะช่วยให้เทอร์โบทำงานกระฉับกระเฉง ลดอาการรอรอบ หรือเทอร์โบแลก (TURBO LAG) เนื่องจากแรงบิดที่ฉับพลันของมอเตอร์ไฟฟ้าจะช่วยให้เทอร์โบทำงานได้ปึ๋งปั๋งทันใจ น่าเสียดายว่า หลังจากใช้งานระบบนี้มานานพอสมควร ระบบนี้ก็ยังไม่แพร่หลายมายังรถยนต์ทั่วไป จึงเป็นสาเหตุให้ผู้จัดการแข่งขันกำหนดให้ต้องยกเลิกระบบนี้ในฤดูกาลปี 2026 ในทางกลับกัน ระบบ MGU-K นั้นยังได้ไปต่อ เพราะมันเป็นระบบที่ยังมีการใช้งานอย่างแพร่หลายอยู่ ซึ่ง MGU-K นี้เป็นการติดตั้งเครื่องปั่นไฟ/มอเตอร์ เข้ากับชุดเพลาข้อเหวี่ยง (CRANKSHAFT) การทำงานนั้นตรงไปตรงมา ทุกครั้งที่ถอนคันเร่ง พลังงานจากการหมุนของเครื่องยนต์จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้ามาเก็บไว้ในแบทเตอรีลิเธียม-ไอออน ที่เก็บพลังงานต่อการวิ่งแต่รอบๆ ละ 4 ล้านจูล (เมกะจูล: MJ) โดยการหมุนของเครื่องปั่นไฟระบบ MGU-K จะทำได้สูงถึง 50,000 รตน. และสามารถเก็บเกี่ยวเป็นพลังงานมาเก็บไว้ได้รอบละ 2 ล้านจูล (2MJ) ซึ่งรูปแบบการทำงานนี้ หลักการคล้ายคลึงกับที่เราใช้กันในรถยนต์ไฮบริดทั่วไปนั่นเอง โดยพลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้ สามารถปลดปล่อยออกมาได้เต็มที่ คือ 4 ล้านจูล (4MJ) แต่จะปล่อยเต็มที่แบบนี้ได้เพียง 33.3 วินาทีเท่านั้น และเปลี่ยนเป็นพลังงานกลับไปช่วยเครื่องยนต์หลักได้ถึง 161 แรงม้า (120 กิโลวัตต์) สำหรับคนที่ไม่คุ้นเคยกับหน่วย จูล ก็ขอแปลงเป็นหน่วยที่เข้าใจง่ายก็คือ กิโลวัตต์ชั่วโมง (KWH) ในที่นี้ 4 ล้านจูล หรือ 4 เมกะจูล จะเท่ากับ 1.1111 กิโลวัตต์ชั่วโมง ซึ่งความจริงแล้วก็ไม่ได้เยอะ แต่มันทำงานในรูปแบบการบูสต์ช่วงสั้นๆ เท่านั้น สำหรับกติกาใหม่ที่จะเริ่มใช้ในฤดูกาล 2026 จากการที่ตัดระบบ MGU-H ออกไป เครื่องยนต์แม้จะหมือนเดิม แต่ก็ต้องออกแบบใหม่ทั้งหมด โดยทางผู้จัดการแข่งยังต้องการที่จะเพิ่มศักยภาพของระบบ MGU-K ขึ้นไปให้สูงขึ้น และเข้มงวดกับอัตราการบริโภคเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์สันดาปภายในมากขึ้น โดยในการออกแบบเครื่องยนต์นั้นจะลดแรงม้าลง จากเดิมที่มีกำลังประมาณ 850 แรงม้า (630 กิโลวัตต์) จะขอให้ลดลงไปเหลือ 536 แรงม้า (400 กิโลวัตต์) อันเป็นผลมาจากกติกา ที่ลดอัตราการจ่ายเชื้อเพลิงลงเหลือเพียง 65 กก./ชม. โดยกติกาในฤดูกาลปัจจุบันอนุญาตให้จ่ายเชื้อเพลิงได้ 100 กก./ชม. สำหรับพละกำลังเมื่อรวมกับพลังงานที่ได้จากระบบ MGU-K ปัจจุบันเมื่อรวมกันจะให้กำลังสุทธิระดับ 1,000 แรงม้า ดังนั้นเพื่อให้มีกำลังรวมใกล้เคียงเดิม ระบบ MGU-K ในกติกาใหม่จะต้องมีกำลังมากขึ้น นั่นคือ มอเตอร์จะขยับขึ้นจาก 120 กิโลวัตต์ ไปเป็น 350 กิโลวัตต์ หรือเกือบ 470 แรงม้า เลยทีเดียว การทำงานของระบบไฮบริดที่ได้กำลังจากระบบ MGU-K แบบเต็มที่ 350 กิโลวัตต์ นี้จะทำได้จนถึงย่านความเร็ว 300 กม./ชม. ถ้าความเร็วสูงเกินกว่านั้นจะถูกจำกัดไว้ ให้ปลดปล่อยพลังงานได้ไม่เกิน 150 กิโลวัตต์ (200 แรงม้า) แน่นอนว่าเมื่อกติกาเปิดให้มอเตอร์มีกำลังมากขึ้น สิ่งที่ตามมา คือ การออกแบบแบทเตอรีให้มีศักยภาพสูงขึ้น ตรงจุดนี้ผู้จัดการแข่งเชื่อว่า จะเป็นหนึ่งในตัวช่วยให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีแบทเตอรี ให้มีน้ำหนักน้อยลง และมีประสิทธิภาพสูงขึ้น ซึ่งจะส่งผลดีต่อการพัฒนารถสำหรับคนทั่วไปอย่างแน่นอน หลังจากกติกาใหม่ออกมาแล้ว แต่ละทีมคงต้องวิ่งกันวุ่นเพื่อพัฒนาเครื่องยนต์ และระบบไฮบริด เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการแข่งขันฤดูกาล 2026 เพราะตามกติกา ผู้จัดการแข่งขันยังควบคุมเวลาในช่วง 3 ปีนับจากนี้ไว้ด้วยว่า แต่ละทีมสามารถใช้เวลา และงบประมาณในการพัฒนาเครื่องยนต์ใหม่ได้เพียง 5,400 ชม. สำหรับเครื่องยนต์ และอีก 3,400 ชม. สำหรับระบบเก็บเกี่ยวพลังงาน ซึ่งการแข่งขันฤดูกาล 2026 ยังให้โอกาสปรับปรุงเพิ่มเติมเครื่องยนต์ได้อีก 700 ชม. และระบบเก็บเกี่ยวพลังงานอีก 500 ชม. ขณะที่ฤดูกาล 2027-2030 จะอนุญาตให้ใช้เวลาเพียง 400 ชม./1 ฤดูกาล ในการพัฒนาทั้งเครื่องยนต์ และระบบเก็บเกี่ยวพลังงาน สำหรับงบประมาณในการพัฒนา กำหนดไว้ไม่เกิน 95 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ไปจนถึงปี 2025 แต่พอปี 2026 จะเพิ่มเป็น 130 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ผู้เขียนเชื่อว่า กติกาใหม่นี้จะเป็นตัวเร่งให้เกิดนวัตกรรมใหม่ๆ เช่น แบทเตอรีที่มีสมรรถนะสูงขึ้น น้ำหนักเบา และที่สำคัญ คือ เทคโนโลยีที่จะช่วยต่ออายุเครื่องยนต์สันดาปภายในไปอีกระยะ จากการที่มันเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นนั่นเอง