แบตเตอรี่ที่ดี

โดย...พรายพล คุ้มทรัพย์

ทํําไมเราต้องชาร์จแบตโทรศัพท์มือถือทุกคืน? ทำไมคนจำนวนน้อยมากจึงเปลี่ยนไปใช้รถยนต์ที่วิ่งด้วยไฟฟ้า? ทำไมเราใช้ไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ได้เฉพาะตอนแดดออกเท่านั้น? คำถามทั้ง 3 ข้อมีคำตอบเดียวกัน นั่นก็คือ “เรายังมีแบตเตอรี่ที่ไม่ดีพอ”

ในที่นี้หมายถึงยังไม่สามารถบรรจุไฟได้มากพอที่จะใช้ได้ครั้งละนานๆ ยังต้องใช้เวลาชาร์จเป็นชั่วโมงๆ กว่าไฟจะเต็ม ยังมีน้ำหนักมากและขนาดใหญ่ ถ้าต้องการกำลังไฟสูงๆ อายุการใช้งานก็ยังสั้น แถมยังไม่ค่อยปลอดภัยเพราะอาจระเบิดทำให้ไฟไหม้ได้ และข้อสำคัญที่สุดคือยังมีราคาค่อนข้างแพง

ว่ากันว่าหากโลกมีแบตเตอรี่ที่มีคุณสมบัติที่ดีพอ ก็จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในด้านพลังงาน เชื่อกันว่าเทคโนโลยีด้านการเก็บสำรองไฟฟ้าคือกุญแจสำคัญในการแก้ไขปัญหาพลังงานและปัญหาภาวะโลกร้อน ลงนึกดูว่าถ้าเราสามารถพัฒนาแบตเตอรี่จนทำให้โทรศัพท์มือถือของเราไม่จำเป็นต้องชาร์จไฟทุกวัน อาจจะชาร์จครั้งเดียวใช้ไปได้ถึง 3 วัน หรือ 1 สัปดาห์ การติดต่อสื่อสารก็คงจะสะดวกสบายขึ้นอีกมาก

ในปัจจุบันรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้กันอยู่มีแบตเตอรี่ที่ชาร์จแต่ละครั้งต้องใช้เวลาหลายชั่วโมง และเมื่อชาร์จเต็มแล้วก็วิ่งได้เฉลี่ยไม่ถึง 200 กิโลเมตร ขณะที่รถยนต์ใช้น้ำมันเติมเต็มถังใช้เวลาไม่กี่นาทีและวิ่งได้ตั้งแต่ 400 กิโลเมตรขึ้นไป ราคารถยนต์ไฟฟ้าก็ค่อนข้างแพง รถยนต์ไฟฟ้ายี่ห้อ Chevy Volt ซึ่งขายดีที่สุดในสหรัฐปีนี้มีราคาประมาณ 3.3 หมื่นเหรียญสหรัฐ

ในขณะที่รถยนต์ใช้น้ำมันที่มีขนาดใกล้เคียงกันขายคันละประมาณ 2 หมื่นเหรียญสหรัฐเท่านั้น ที่แพงกว่าก็เพราะแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้ามีต้นทุนที่สูงมาก โดยเฉลี่ยแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้ามีต้นทุนสูงถึงอย่างน้อย1 ใน 3 ของต้นทุนของรถทั้งคัน จึงทำให้แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์ชิ้นเดียวที่แพงที่สุดในรถยนต์ไฟฟ้า ดังนั้น ถ้าแบตเตอรี่ยิ่งมีราคาถูกลงเท่าใดก็ยิ่งจะทำให้ราคารถยนต์ไฟฟ้าถูกลงเท่านั้น และจะทำให้คนหันมาใช้รถยนต์ไฟฟ้ามากขึ้น เพราะค่าใช้จ่ายจะเปรียบเทียบสู้กันได้กับรถยนต์ที่ใช้น้ำมัน

สำนักข่าวบลูมเบิร์กคาดการณ์ว่าในอีกไม่เกิน 15 ปีข้างหน้า ค่าใช้จ่ายในการใช้รถยนต์ไฟฟ้า (ซึ่งรวมถึงราคาตัวรถ ค่าเชื้อเพลิง และค่าซ่อมบำรุง) จะแข่งขันได้กับรถยนต์ที่ใช้น้ำมัน ยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าก็จะสูงขึ้นจากปัจจุบันประมาณร้อยละ 1 ของยอดขายรถทุกชนิดทั้งหมดทั่วโลก เป็นร้อยละ 35 หรือประมาณ 41 ล้านคัน ในปี ค.ศ. 2040 และทำให้โลกใช้น้ำมันลดลงวันละ 13 ล้านบาร์เรลในปีนั้น อาจจะลดลงมากพอที่จะทำให้ราคาน้ำมันในตลาดโลกไม่มีโอกาสสูงถึง 100 เหรียญสหรัฐ/บาร์เรลเลยก็ได้ แต่ที่แน่ๆ ก็คือจะทำให้โลกเผาผลาญเชื้อเพลิงฟอสซิลน้อยลง และช่วยบรรเทาปัญหาภาวะโลกร้อนได้ในระดับหนึ่ง

ทุกวันนี้โลกหันมาผลิตไฟฟ้าโดยใช้เชื้อเพลิงที่สะอาดมากขึ้น เช่น พลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์ แต่อุปสรรคสำคัญการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงก็คือ สามารถผลิตได้เฉพาะบางช่วงที่มีแดดออกและลมพัดความไม่แน่นอนนี้จะไม่เป็นปัญหาถ้าเรามีแบตเตอรี่ไว้เก็บสำรองไฟฟ้า ในช่วงที่แดดออกจัดๆ และลมพัดแรงๆ เราสามารถผลิตไฟฟ้าได้มากเกินความต้องการใช้ในเวลานั้น และก็สามารถนำเอาไฟฟ้าที่เหลือใช้มาเก็บไว้ในแบตเตอรี่เพื่อนำมาใช้ในช่วงเวลาอื่นที่การผลิตไฟฟ้ามีไม่พอใช้

แบตเตอรี่จึงทำให้ไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนเหล่านี้ถูกใช้อย่างเต็มเม็ดเต็มหน่วยและสม่ำเสมอมากขึ้น แบตเตอรี่ที่ดีจะทำให้การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนที่สะอาดเป็นทางเลือกที่แข่งขันได้กับไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งสกปรกกว่าและก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก

บริษัทผู้ผลิตไฟฟ้าสามารถประหยัดเงินลงทุนโดยการติดตั้งแบตเตอรี่ทดแทนการสร้างโรงไฟฟ้าไว้เพียงเพื่อผลิตไฟฟ้าวันละไม่กี่ชั่วโมงที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดเท่านั้น ผู้ใช้ไฟฟ้าจะกลายเป็นผู้ผลิตไฟฟ้าใช้เองมากขึ้น ระบบเซลล์แสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ที่มีคุณภาพดีขึ้นและราคาถูกลงจะส่งเสริมให้ผู้ใช้ไฟฟ้าลงทุนติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนหลังคาบ้านและอาคารอื่นๆ พร้อมทั้งติดตั้งแบตเตอรี่เพื่อเก็บสำรองไฟฟ้าส่วนเกินเอาไว้ใช้ในตอนกลางคืน โดยอาจจะไม่จำเป็นต้องพึ่งพาไฟฟ้าจากภายนอกเลยก็ได้

ในปัจจุบันแบตเตอรี่ที่มีการใช้กันอยู่แพร่หลายในโทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก และรถยนต์ไฟฟ้า คือแบตเตอรี่ประเภทที่เรียกว่า ลิเธียม-ไอออน (lithium-ion) ซึ่งทำมาจากวัสดุที่มีชื่อว่าลิเธียม เริ่มนำมาใช้เชิงพาณิชย์เมื่อ 20 กว่าปีมาแล้ว และได้มีการพัฒนาทำให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและมีต้นทุนที่ลดลงอย่างรวดเร็ว

โดยในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา สมรรถนะในการบรรจุไฟฟ้าเพิ่มขึ้นกว่า 2 เท่าตัว ในขณะที่ราคาลดลงจาก 3,000 เหลือ 350 เหรียญสหรัฐ/กิโลวัตต์ชั่วโมง คาดว่าในอีก 10 ปีข้างหน้าความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีน่าจะทำให้ราคาลดลงถึงระดับ 150-170 เหรียญสหรัฐ/กิโลวัตต์ชั่วโมง และราคารถยนต์ไฟฟ้าก็จะถูกลงมากจนทำให้สามารถแข่งขันกับรถยนต์ที่ใช้น้ำมันได้ เมื่อถึงเวลานั้นเราก็จะเห็นรถยนต์ไฟฟ้าวิ่งกันเกลื่อนถนน การผลิตไฟฟ้าก็จะหันไปใช้พลังงานสะอาดมากขึ้น ใครมีสตางค์หน่อยก็ลงทุนผลิตไฟฟ้าใช้เอง ไม่ต้องง้อการไฟฟ้าทั้งหลาย

เรามาเอาใจช่วยให้มนุษย์สามารถพัฒนาแบตเตอรี่ที่ดีพอไว้ใช้ประโยชน์ได้ในที่สุด ประเทศไทยจะได้ไม่ต้องใช้เงินจำนวนมหาศาลในการซื้อน้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติจากอาหรับ ไม่ต้องมาทะเลาะกันว่าจะสร้างโรงไฟฟ้าใช้ถ่านหินหรือไม่/ที่ไหน จะได้ไม่ต้องมาทะเลาะกันว่าจะเปิดสัมปทานปิโตรเลียมหรือไม่/อย่างไร

ที่สำคัญคือปัญหาภาวะโลกร้อนก็จะได้มีแนวทางในการแก้ไขในที่สุด