เครื่องยนต์ไฮโดรเจน ทางรอดสันดาป พิชิต รถยนต์ไฟฟ้าครองใจ คนรุ่นใหม่

แบ่งปันเรื่องนี้

รถยนต์ไฟฟ้า เป็นที่กล่าวถึงในช่วงปีที่ผ่านมา ด้วยราคาน้ำมัน ที่ทะยานเพิ่มสูงขึ้นตามลำดับ รวมถึงความกดดันทางด้านการปล่อยไอเสียจากรุยนต์ที่เป้นส่วนหนึ่งของปัญหาโลกร้อนทั่วโลก

โจทย์ทางด้านสิ่งแวดล้อทม ผลักดันให้เดิมพันอุตสาหกรรมรถยนต์ฉีกหนีไม่ได้ที่จะต้อง หันหารถยนต์ไฟฟ้า แม้ว่าในวันนี้จะยังไม่มีใครจะบอกได้ว่า พวกมันจะคืดคำตอบในการขับเคลื่อนแห่งโลกอนาคตจริงมากแค่ไหน แต่แล้วในขณะที่หลายคนคาดว่ารถยนต์สันดาป จะต้องตายจากไปในอีกไม่นานเกินรอ โลกก็ได้รู้จักเครื่องยนต์สันดาปไฮโดรเจน โดยเฉพาะเมื่อเทคโนดลยีดังกล่าวสนับสนุน โดยแกนนำ อย่าง โตโยต้า

เรื่องราวของการใช้พลังงานำฮโดรเจนมาใช้ในการขับเคลื่อนรถยนตื อันที่จริงก็ไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่อย่างใด แบรนด์รถยนต์ญี่ปุ่นมองข้ามช๊อต จากรถยนต์ไฮบริด ไปสู่รถยนต์ไฮโดรเจนมาตั้งแต่แรก ด้วยข้อเท็จจริงว่ามันสามารถให้พลังงานขับเคลื่อนให้พลังงานบริสุทธ์ 100% ได้ โดยในช่วงแรก มันคือการใช้ Fuel Cell มาใช้ในการแปลงพลังงานโมเลกุล ผ่านกระบวนการซับซ้อน เพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้า

การมาของรถยนต์ไฟฟ้าทำให้หลายคนตื่นเต้นกับรถยนต์พลังงานสะอาด

เมื่อสิ้นสุดกระบวนการ อะตอมของไฮโดรเจนจะรวมตัวกับออกซิเจน ทำให้ท้ายสุด ที่ได้ออกมาจากรถมันคือ น้ำ ตามสูตรทางเคมีว่า H2O นั่นเอง

ไอเดียนี้ ฟังเข้าท่า แม้ว่าพื้นถนนอาจจะเฉอะแฉะบ้าง หากรถทุกคันใช้พลังงานไฮโดรเจนในอนาคต หากในมุมนักสิ่งแวดล้อมทุกคนต่างปรบมือเกรียวกราว ว่า สุดยอดครับท่าน หากเทคโนดลยีดังกล่าว แม้ว่าจะรู้จักกันมานานหลายปี ก็ยังไม่เป็นที่นิม เนื่องจากค่าเทคโนโลยีถือว่าค่อข้างแพงพอสมควร

ที่มาที่ไปในการหันมาพัฒนาสันดาปไฮโดรเจน มาจากข้อเท็จจริง เรื่องหนึ่งว่า เครื่องยนต์ปัจจุบัน ถูกพัฒนาให้มีกำลังอัดสูงขึ้นตามลำดับ กำลังอัดสูง ทำให้การบีบอัดไฮโดรเจนแล้วจุดระเบิเพื่อให้กำลังขับนั้นพอจะเป็นไปได้อยู่บ้าง ด้วยหลักการ การจุดระเบิดทีเราใช้ในเครื่องยนต์เบนซินทั่วๆไป

แนวความคิดนี้ มีมาตั้งแต่ช่วงต้นยุค 2000 เริ่มจากแบรนดืรถยนต์ที่หลายคนคิดว่าล้าหลังในยุคนี้ มาสด้า น่าจะเรียกว่า เป็นต้นไอเดียในเรื่องนี้ มาสด้า นำรถยนต์ Mazda RX-8 รุ่นล่าสุด ที่มาพร้อมเครื่องยนต์โรตารี่มาเริ่มใช้ในการสันดาปไฮโดรเจน นับเป็นครั้งแรกที่โลกรู้จักการสันดาปไฮโดรเจนว่าพอเป็นไปได้ในเครื่องยนต์ที่ใช้กันอยู่ทั่วไป

โดยสาเหตุที่มาสด้า นำเครื่องโรตารี่มาใช้สันดาปไฮโดรเจน เนื่องจาก ในยุคดังกล่าว เป็นเครื่องยนต์ที่มีกำลังอัดสูงมากจนพอจะทำกำลังขับได้

เมื่อใช้ไฮโดรเจน กำลังขบ เครื่องยนต์โรตารี่ 2 หมุน ขนาด 1.3 ลิตร จะมีกำลังขับเพียง 109 แรงม้า และทำแรงบิดสูงสุด 140 นิวตันเมตร ทำความเร็วสูงสุด 170 ก.ม./ช.ม. เท่านั้น

เมื่อเทียบกับการใช้น้ำมันเบนซิน เครื่องยนต์ตัวนี้ มีกำลังสูงสุด ถึง 206 แรงม้า และทำแรงบิดสูงสุด 222 นิวตันเมตร และมีอัตราเร่ง 0-100 ใน 7.6 วินาที ซึ่งเร็วกว่าการใช้ไฮโดรเจนสันดาป ที่มีอัตราเร่งเพียง 10 วินาที เท่านั้น

รถมาสด้าสันดาป ไฮโดรเจน ได้ผลิตในรูปแบบ ต้นแบบเท่านั้น จำนวน ทั้งสิ้น 8 คัน ให้กับ Hynor โครงการศึกษาการใช้พลังงานจากไฮโดรเจนในนอร์เวย์

สันดาปไม่ได้ งั้น แปลงไฟฟ้าแล้วกัน

จากข้อมูล จะเห็นว่าการนำไฮโดรเจนมาสันดาปนั้น พอจะเป็นไปได้ แต่อาจจะยังไม่ให้ประโยชน์ในการขับขี่ อย่างที่ควรจะเป็น บริษัทรถยนต์ชั้นนำ จากประเทศญี่ปุ่น จึงเริ่มศึกษาทางออกต่อมา นั่นคือการกระบวนการแปลงพลังงานเป็นรูปแบบอื่นๆ ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

กระบวนการนั้น ก็คือ การใช้เซลล์เชื้อเพลิง หรือที่เรียกว่า ฟิวเซลลล์ ระบบจะนำไฮโดรเจนมาแยกโมเลกุล ผ่านเซลล์เชื้อเพลิง เพื่อทำให้เกดไฟฟ้า เป็นพลังงานในการขับเคลื่อน อันที่จริงเรื่องนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ เนื่องจากเป็นระบบที่พัฒนามานับร้อยปี แต่ใช้ในวงการวิทยาศาสตร์ขั้นสูง อาทิ ในยานอวกาศ เป็นต้น

Toyota Mirai เป็นรถยนต์ไฮโดรเจน ที่ผลิต ออกมาวางจำหน่ายจริง ในบางประเทศ

ไม่มั่นใจว่าใครเริ่มก่อนแน่ แต่ที่แน่ๆ ทั้งคู่ เป็นค่ายรถยนต์จากประเทศญี่ปุ่น

ฝั่งโตโยต้า พัฒนารถยนต์ที่มีชื่อว่า Toyota Mirai เพื่อทดลองในการใช้งานไฮโดรเจน และขายจริงให้กับหน่วยงาน และผู้ที่สนใจ ในบางประเทศ อย่างสหรัฐอเมริกา จนเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา มันถูกแนะนำรุ่นที่ 2 ออกมา

ฝั่งฮอนด้า มีรถชื่อ Honda FCX Clarity รถยนต์พลังงานไฮโดรเจน ออกมาวางขายเช่นกัน ในลักษระเดียวกับ โตโยต้า เป็นรถรุ่นแรกที่พัฒนาให้ใช้ไฮโดรเจนในการขับขี่

รถทั้ง 2 รุ่น อาจไม่มีใครเคยเห้นมในไทย และไม่ได้นิยมแพร่หลาย เนื่องจากการเติมไฮโดรเจน ยังเป็นพื้นที่เฉพาะ มักอยุ่ในเขตอุตสาหกรรม และต้องใช้กระบวนการแรงดัน รวมถึง ราคาตัวรถก็ค่อนข้างสูง จึงไม่ค่อยได้รับความสนใจจากลูกค้า

การกลับมาของสันดาปไฮโดรเจน

ในขณะที่โลกกำลังสนใจรถยนต์ไฟฟ้า จนเข้าขั้นว่าบ้าคลั่ง จากทั้ง Tesla ที่รุกคืบเข้ามาอยุ่ในใจคนรุ่นใหม่ รวมถึง รถยนต์จากประเทศจีน ที่หันมาเดินเกมจริงจังในรถยนต์ไฟฟ้า เพื่อสร้างฐานให้กับตัวเเอง ในหลายปีที่ผ่านมา

ในหมากเกมนี้ รถยนต์จากประเทศญี่ปุ่นอาจจะตกเป็รอง เนื่องจากทางฝั่งญี่ปุ่นยังค่อนข้างเชื่อมัน่ในระบบไฮบริด ที่มีความเรียบง่ายในการใช้งาน และยังมีข้อกังขามากมาย ต่อการรักษาสิ่งแวดล้อมของรถยนต์ไฟฟ้า อาทิ คารืบอรที่ปล่อย ในกระบวนการผลิตแบตเตอร์รี่ , การกำจัดทิ้งแบตเตอร์รี่ รวมถึง แหล่งที่มาของไฟฟ้า ที่ไม่เหมือนกัน บางประเทศ ยังใช้การสันดาป จากถ่านหิน น้ำมัน และแก๊สอยู่เลย

แนวความคิดดังกล่าว ทำให้มีความพยายามจากทั่วโลกในการทำให้เครื่องยนต์สันดาป ได้อยู่ต่อไปในโลกอนาคต ในหลากวิธี และไฮโดรเจน เป็นหนุ่งในวิธีที่มีความเป็นไปได้ง่ายที่สุด

สาเหตุที่ไฮโดรเจนกลับมาอีกคร้ง เนื่องจากแอมโมเนีย หรือ NH3 อาจเป็นแหล่งพลังงานใหม่ที่สามารถหาได้ง่าย และนำไปใช้สันดาปได้ ในแบบเดียวกับที่เราใช้ในทุกวันนี้ ทั้งยังมีราคาถูกไม่แพง จัดหาขนส่งง่าย

โตโยต้าเอง เป็นค่ายแรกที่ออกมาปลุกเรื่องนี้ให้เกิดขึ้น โดยเมื่อปีที่แล้ว ทางโตโยต้า ประกาศ การลงแข่งรายการสำคัญ Super GT ด้วยรถแข่งที่ออกแบบให้ใช้โฮโดรเจน

เครื่องยนต์ที่ใช้ในรถแข่ง Toyota Corollla sport นั่นไม่ใช่ เครื่องยนต์ที่ผลิตใหม่ ขึ้นมาโดยเฉพาะ มันคือเครื่องยนต์ 3 สูบ 1.6 ลิตร เทอร์โบชาร์จ เดิมทีแนะนำใน Toyota GR Yaris

การนำมาใช้ในการแข่งขันและใช้พลังงานไฮโดรเจน มีการปรับแต่งเครื่องยนต์นิดหน่อย โดยเป้าหมายโตโยต้า พยายามจะทำให้เครื่องยนต์สันดาปเดิม พอจะสันดาปไฮโดรเจนได้

โตโยต้า ได้เปิดเผยในรายงานหลายแห่งในต่างประเทศว่า การพัฒนาเครื่องยนต์ดังกล่าวให้สามารถสันดาปไฮโดรเจนได้ ไม่ใช่เรื่องง่าย ในการพัฒนาตอนแรก เครื่องยนต์ตัวแรกที่นำมาสันดาปไฮโดรเจน พังในเวลาเพียง 5 นาที ในการเริ่มทดลอง

จากนั้น ทางบริษัท มีการปรับสุตร โดยใช้การสันดาปผสมผสานระหว่างน้ำมันเบนซินและไฮโดรเจน ในสัดส่วน 50/50 แล้วกลับมาใช้ในการสันดาปไฮโดรเจนเพียวๆ อีกครั้ง

การใช้ไฮโดรเจนให้พลังงานกับเครื่องยนต์ มีความท้าทายในเรื่องความร้อนจากการสันดาป และ ที่สำคัญการทำให้เครื่องยนต์ต้องทนทานในแบบโตโยต้าด้วย

ปัญหาหนึ่งที่ทางแบรนด์พบ ก็คือ หัวฉีดยังไม่ทนต่อการสันดาปด้วยไฮโดรเจน ทางบริษัท จึงให้ทีมวิศวกรรมแก้ไขปัญฆา และหาทางออกปัญหาดังกล่าว และได้เรียกพันธมิตร Denso เข้ามาช่วยขบคิดและแก้ไขปัญหาดังกล่าวด้วย

โตโยต้านำรถแข่งลงในการแข่งขัน Super Taikyu blue riband 24-hour race ในรุ่น ST-Q จากการแข่งขันในมุมของโตโยต้า มันถือว่าค่อนข้างประสบความสำเร็จ อยู่พอสมควร

รถอาจไม่ได้เข้าตำแหน่งยืนโพเดี้ยม แต่มันรอดจากการขับเคี่ยวความเร็วที่โหดหินมาได้ ตัวรถมีความเร็วต่อรอบดีกว่าเครื่องยนต์ 1.5 ลิตร ที่ถูกปรับแต่ง หรือ ST-5 Class และช้ากว่าราวๆ 24 วินาที จากความเร็วต่อรอบที่เร็วที่สุดในสนาม และความเร็วเฉลี่ยของรถก็พอๆกับรถส่วนใหญ่ในสนามแข่งด้วย

โตดยต้ายอมรับว่า ใช่การสันดาปไฮโดรเจน อาจจะยังปล่อยไอเสีย แต่ก็ต่ำกว่าเครื่องยนต์เบนซินและดีเซล ที่เราใช้กันอยุ่ในปัจจุบัน รวมถึงยังมีความยุ่งยากในการขนส่งไฮโดรเจน และกระบวนการเติมพลังงานด้วย

ความพยายาม ที่ยังไม่สิ้นสุด

ความพยายามของโตโยต้า ยังไม่หยุดแต่นี้ เมื่อบริษัท ประกาศจับมือกับทางโตโยต้า ในการพัฒนาเครื่องยนต์สันดาปไฮโดรเจนรุ่นใหญ่ กับทาง Yamaha โดยยกเครื่องยนต์ V8 5.0 ลิตร รหัส 2UR-GSE มีกำลังสูงสุด 450 แรงม้า และแรงบิดสูงสุด 450 นิวตันเมตร

เบื้องต้นมีรายงานว่า เครื่องยนต์ดังกล่าว มีการปรับแต่งใหม่หลายอย่าง เพื่อให้พร้อมสำหรับการสันดาปไฮโดรเจน โดยเฉพาะฝาสูบ ชิ้นส่วนภายใน, ท่อร่วมไอดี , รางหัวฉีด และ แน่นอน หัวฉีดใหม่ นอกจากนี้ ยังปรับสูตรท่อไอเสียใหใม่ เพื่อให้ตอบสนองในการสันดาปไฮโดรเจนได้ดี และทนทานเมื่อใช้งาน

แม้ว่า ตอนนี้ยังไม่มีรายงานว่าเครื่องยนต์ดังกล่าว จะใช้เมื่อไร กับรถอะไร แต่มันพร้อมทุกเมื่อสำหรับการขับขี่ด้วยไฮโดรเจน สำหรับสมรรถนะที่สูงกว่าเครื่องยนต์ 1.6 เทอร์โบชาร์จ ที่เคยทำมาก่อนหน้านี้

การสันดาป ไฮโดรเจนอาจจะถูกมองว่า ล้าหลังโบราณ และยังปล่อยไอเสีย ไม่ทันสมัย เหมือนรถยนต์ไฟฟ้าที่หลายคนกำลังสนใจ แต่สิ่งที่บริษัทรถยนต์หลายแห่งคิดไปในทางเดียวกัน ก็คือ ความต้องการของผู้ใช้ มีหลากหลาย และการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อม ไม่ควรวางเดิมพันด้วยเทคโนโลยีอย่างใดอย่างหนึ่งเพียงอย่างเดียว

ที่มาข้อมูล ประกอบบทความ

Mazda Hydrogen RE – Wikipedia

Toyota Debuts Hydrogen-fuelled Internal Combustion Race Engine- Race

Toyota

แบ่งปันเรื่องนี้

Comments

comments