รถยนต์สมัยนี้ใช้แบตเตอรี่แทนน้ำมัน

ในที่สุดการทดลองเกี่ยวกับรถพลังงานไฟฟ้าก็ดำเนินมาถึงจุดเปลี่ยนครั้งสำคัญในปี 2012 รถไฟฟ้าที่เป็นเพียงแค่รถต้นแบบ กำลังจะกลายเป็นรถที่เราสามารถพบเห็นในชีวิตประจำวันเร็วๆ นี้ โดยผู้นำของการปฏิวัติเงียบแห่งวงการรถไฟฟ้าครั้งนี้คือ เทสล่า โมเดล เอส (Tesla Model S) สุดยอดยนตรกรรมเหนือระดับ ซึ่งครองตำแหน่งรางวัลรถยนต์แห่งปี 2013 ของสหรัฐมาแล้ว

ย้อนกลับไปเมื่อปี 2011 นิสสัน ลีฟ (Nissan Leaf) เคยคว้ารางวัลเช่นเดียวกันนี้มาแล้วในยุโรป และปี 2012 ที่ผ่านมา รางวัลนี้ก็เคยตกเป็นของโอเปิล แอมเพอร่า (Opel Ampera) รถยนต์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าร่วมกับน้ำมันเช่นกัน ประโยชน์ที่ได้จากการพัฒนาเทคโนโลยีทางด้านไฟฟ้าจะส่งผลให้มีรถไฟฟ้ารุ่นใหม่ๆ ทยอยออกมาสู่ท้องตลาดอย่างไม่ขาดสาย

ในทางทฤษฎีการทำงานของมอเตอร์เป็นเพียงแค่การหมุนแกนหมุน ซึ่งแทบจะไม่จำเป็นต้องได้รับการบำรุงรักษาใดๆ แถมยังมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซลที่มีน้ำหนักหลายร้อยกิโลกรัม น้ำหนักของมอเตอร์ไฟฟ้าอยู่ที่ 50100 กก. พอๆ กับขนาดผลแตงโม ทำให้ผู้ออกแบบไม่จำเป็นต้องเผื่อที่ว่างไว้สำหรับติดตั้งมอเตอร์แต่อย่างใด เพียงแค่ออกแบบให้สามารถเชื่อมต่อเข้าด้วยกันกับล้อหรือเพลา ก็สามารถเก็บที่ว่างไว้ขยายห้องโดยสารหรือพื้นที่เก็บของได้แล้ว

การพัฒนาถูกชี้ชะตาจากแบตเตอรี่

รถไฟฟ้าคันแรกของโลกถูกพัฒนาขึ้นมาในช่วงทศวรรษที่ 1800 พร้อมๆ กับที่กาสตงพล็องเต นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสได้สร้างแบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบชาร์จไฟซ้ำได้ขึ้นมา แบตเตอรี่ชนิดนี้เป็นที่นิยมมากในขณะนั้น เนื่องจากราคาถูกและทนทาน แต่กว่าจะทำให้รถแล่นไปได้ไกล 50 กม. ด้วยอัตราเร็วสูงสุด 30 กม./ชม. รถไฟฟ้าคันแรกต้องแบกแบตเตอรี่ก้อนโตที่มีขนาดและน้ำหนักพอๆ กับถังไม้บรรจุเบียร์ไปด้วย

แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะใช้ระยะเวลาหลายปีในการพัฒนาแบตเตอรี่ชนิดใหม่ขึ้นมา ซึ่งสามารถเก็บกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด แต่จุดอ่อนคือการชาร์จไฟที่กินเวลา 12 ชม. และขนาดที่ใหญ่เทอะทะทำให้รถแล่นได้ไม่เกิน 100 กม.

การค้นพบครั้งสำคัญได้ก่อกำเนิดแบตเตอรี่ชนิดลิเทียมไอออนขึ้นมา ซึ่งมีขนาดเล็กกว่า สามารถเก็บพลังงานได้มากขึ้น รวมถึงการชาร์จไฟที่ใช้เวลาน้อยกว่า ซึ่งเป็นที่นิยมอย่างรวดเร็ว แต่เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนมีความต้านทานภายในค่อนข้างสูง การเพิ่มขนาดแบตเตอรี่เพื่อใช้งานในรถไฟฟ้าจึงไม่สามารถทำได้ทันที ด้วยเหตุนี้วิศวกรจึงต้องนำแบตเตอรี่ก้อนเล็กๆ นับพันก้อนมาเชื่อมต่อกันเป็นก้อนใหญ่ในลักษณะเดียวกับที่ใช้งานในรถไฟฟ้าของเทสล่า

เทสล่า โมเดล เอส มาพร้อมกับแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อกันถึง 7,000 ก้อน ทำให้วิ่งได้ไกลถึง 500 กม.ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง ขั้นตอนต่อไปคือการลดเวลาชาร์จไฟ จากเดิมที่ต้องใช้เวลา 510 ชม. นอกจากนี้ยังต้องเพิ่มอายุการใช้งานของแบตเตอรี่เพื่อให้ใช้งานได้ประมาณ 8 ปีเป็นอย่างน้อย

นาโนเทคโนโลยีเปิดประตูสู่ยุคใหม่

หากรถพลังงานไฟฟ้าต้องการจะเอาชนะรถยนต์เครื่องเบนซินหรือดีเซลได้ จะต้องวิ่งได้เกิน 500 กม. ถึงจะตีตลาดได้ นักวิทยาศาสตร์จึงต้องค้นหาเทคโนโลยีที่จะมาแทนลิเทียมไอออนให้ได้ หนึ่งในนั้นคือนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) กำลังพัฒนาเทคโนโลยีที่เรียกว่าซูเปอร์คาปาซิเตอร์หรือตัวเก็บประจุยิ่งยวด ซึ่งจะใช้เวลาไม่กี่วินาทีในการชาร์จไฟ แต่สามารถเก็บพลังงานได้เป็น 10 เท่าของแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน

อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการเก็บพลังงานต่อมวลของซูเปอร์คาปาซิเตอร์ ณ ขณะนี้ยังคงน้อยกว่าแบตเตอรี่อยู่ ทว่า MIT เองก็กำลังใช้นาโนเทคโนโลยีมาช่วยแก้ปัญหาดังกล่าว และถ้าทำสำเร็จเราก็จะได้เห็นผู้คนหันมาใช้รถไฟฟ้าซึ่งวิ่งได้ไกลหลายพันกิโลเมตรต่อการชาร์จแต่ละครั้ง และมันก็จะมาแทนที่รถยนต์จอมเขมือบน้ำมันได้ในที่สุด