Sunday, September 29, 2013

ทำไมรถยนต์ไฟฟ้าจึงมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานมากว่ารถยนต์เครื่องเผาไหม้



ทำไมรถยนต์ไฟฟ้าจึงมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานมากว่ารถยนต์เครื่องเผาไหม้

ประกอบ คุปรัตน์
Pracob Cooparat
E-mail: pracob.cooparat@gmail.com

Keywords: รถยนต์ไฟฟ้า, ev, electric car, ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน, Fuel efficiency, ประสิทธิภาพการใช้ไฟฟ้า, Electrical efficiency, ประสิทธิภาพการให้พลังงานความร้อน, Thermal efficiency, ประสิทธิภาพการเปลี่ยนพลังงาน, Energy conversion efficiency


ภาพ รถยนต์ไฟฟ้า Tesla Model S เป็นรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเต็มรูป นับว่ามีเทคโนโลยีที่เยี่ยมยอด สามารถวิ่งได้กว่า 400 กิโลเมตรด้วยการชาร์จไฟเพียงครั้งเดียว แต่ก็ยังเป็นรถยนต์ที่มีราคาแพง

ทำไมรถยนต์ไฟฟ้า (Electric car) จึงมีประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (Fuel efficiency) มากกว่ารถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์พลังงานเผาไหม้ (Internal combustion engines) ดังที่ใช้กันอยู่ทั่วไปในปัจจุบัน

คำตอบคือ รถยนต์ใช้พลังงานเผาไหม้นั้นจะเสียประสิทธิภาพไปกับการไม่สามารถเปลี่ยนพลังงานความร้อนให้กลายเป็นพลังงานขับเคลื่อนรถยนต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ พลังงานกลายเป็นความร้อนที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ให้เป็นประโยชน์ได้ พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นมากจนต้องขจัดทิ้ง โดยผ่านการระบายความร้อนผ่านหม้อน้ำ (Radiator) และพัดลม

ในอีกด้านหนึ่ง รถยนต์ใช้มอเตอร์ไฟฟ้า (electric motors) มีประสิทธิภาพมากกว่า เพราะสามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าให้กลายเป็นพลังขับเคลื่อนรถยนต์ได้โดยตรง นอกจากนี้ พลังงานที่จะเสียไปด้วยการหยุดรถยนต์ ก็มีเทคโนโลยีสามารถนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ได้ (regenerative braking) ซึ่งสามารถนำกลับคืนมาได้ 1 ใน 5 ที่ต้องเสียไปกับการเบรครถ

โดยทั่วไปรถยนต์เครื่องเบนซิน (Gasoline engines) มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานเพียงร้อยละ 15 ส่วนเครื่องยนต์ดีเซลสามารถใช้พลังงานได้มีประสิทธิภาพมากกว่า คือประมาณร้อยละ 20 ของศักยภาพพลังงาน ส่วนรถยนต์ใช้ไฟฟ้าสามารถใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพถึงร้อยละ 80 แต่ขณะเดียวกัน ในการชาร์จไฟฟ้าของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้านั้น จะมีส่วนที่เสียไปอย่างไม่มีประสิทธิภาพร้อยละ 20 บริษัทรถยนต์ไฟฟ้า Tesla Motors ระบุว่าประสิทธิภาพของการใช้พลังงานของรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่แบบลิเธียมไอออน (lithium-ion battery) ใช้พลังงาน 12.7 kW·h/100 km และถ้าหากนับตั้งแต่จุดต้องขุดน้ำมันมาใช้ จนถึงการทำให้เกิดพลังงานไฟฟ้าจนมาใช้ที่รถยนต์ เรียกว่า “Well-to-wheels efficiency” ก็จะตกที่ 24.4 kW·h/100 km

แต่กระนั้น รถยนต์ไฟฟ้าก็ยังสามารถใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่ารถยนต์ใช้เครื่องยนต์เผาไหม้ถึง 3 เท่า ยกตัวอย่าง รถยนต์ไฟฟ้าอย่าง Tesla Model S จะมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานเปรียบเทียบเท่ากับ 89 ไมล์/แกลลอน แต่รถยนต์ใช้เครื่องยนต์เผาไหม้ในขนาดเท่าๆกัน จะใช้พลังงานอยู่ที่ 25-30 ไมล์/แกลลอน

สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กและกลาง จะยิ่งมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงยิ่งขึ้นไปอีก เพราะมีขนาดน้ำหนักรถยนต์เบากว่า ทำให้ใช้พลังงานในการขับเคลื่อนลดลง

Mitsubishi i-MiEV, Ford Focus Electric, และ BMW ActiveE ที่เป็นรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กและกลาง จะมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่สูงกว่ารถยนต์ไฟฟ้า Tesla Model S ซึ่งเป็นรถยนต์ไฟฟ้าในขนาดเทียบเท่ากับ Mercedes S Class สามารถจุผู้โดยสารได้ 7 คน

รถยนต์ไฟฟ้ารุ่น
ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
112 mpg-e
(30 kW-hrs/100 miles)
105 mpg-e
(32 kW-hrs/100 miles)
102 mpg-e
(33 kW-hrs/100 miles)
99 mpg-e
(34 kW-hrs/100 miles)
94 mpg-e
(36 kW-hrs/100 miles)
87 mpg-e
(39 kW-hrs/100 miles)
73 mpg-e
(46 kW-hrs/100 miles)



ภาพ รถยนต์ไฟฟ้าต้นแบบ Mitsubishi i-MiEV ที่จะออกมาเป็นรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นใหม่ ทดแทนรุ่นที่ได้เข้าสู่ตลาดแล้ว


ภาพ รถยนต์ไฟฟ้า Ford Focus Electric


ภาพ รถยนต์ไฟฟ้า BMW ActiveE 


ภาพ รถยนต์ไฟฟ้า CODA ของจีน


ภาพ รถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กที่สุด Smart ED รูปร่างเหมือนรถยนต์ Smart ในแบบอื่นๆ