มองอนาคต เครื่องบิน รถไฟ และรถขุดมหึมา พวกเขาจะผลักดันขีดจํากัดของพลังงานไฟฟ้าได้อย่างไร

ข้อจำกัดหนึ่งสำหรับยานยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าหรือ อีวี (Electric Vehicle - EV) ว่าจะมีขนาดใหญ่ได้ขนาดไหน ขึ้นอยู่กับว่าคุณสามารถอัดพลังงานลงไปในแบตเตอรีได้มากแค่ไหน แต่เราอยากแนะนำให้คุณรู้จักยานยนต์ไฟฟ้าที่โละทิ้งแผงแบตเตอรีไปเพื่อแลกมาด้วยขนาดที่มหึมา

นี่ไม่ใช่รถกอล์ฟ แต่คือหนึ่งในรถขุดในเหมืองแร่ขนาดใหญ่ที่สุดในโลก หัวขุดของมันที่ใช้สําหรับฉีกหินที่มีแร่ธาตุมีขนาดใหญ่มากจนคุณสามารถใส่ลูกฟุตบอลลงไปได้มากกว่า 3,000 ลูก ส่วนคนขับก็ต้องนั่งอยู่ในห้องโดยสารที่อยู่สูงพอ ๆ กับหลังคาบ้านสองชั้นในอังกฤษ และเหล็กคาดล้อตีนตะขาบอันใหญ่ของรถขุดเพียงอย่างเดียวนั้นก็สูงถึง 3 เมตร (10 ฟุต) และมีความยาวพอ ๆ กับรถบัสในกรุงลอนดอน

รถขุดมหึมาคันนี้มีน้ำหนักรวม 778 ตัน คุณอาจจะได้รับการให้อภัยหากคิดว่ารถขุดทำเหมืองรุ่น PC8000-11 ซึ่งผลิตโดยบริษัท โคมัตสุ (Komatsu) คันนี้ สามารถวิ่งได้ด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิลเช่นดีเซลเท่านั้น แต่คุณแน่ใจหรือว่ายักษ์ใหญ่เช่นนี้ต้องการพลังงานดิบและสกปรกจากการเผาไหม้ด้วยเครื่องยนต์สันดาปเท่านั้น บริษัทโคมัตสุผลิตรถรุ่นนี้ที่ใช้น้ำมันดีเซลด้วย แต่ในขณะเดียวกันก็เพิ่งเปิดตัวรถรุ่นใหม่ที่มีศักยภาพเทียบเท่าแต่ใช้พลังงานไฟฟ้าด้วยเหมือนกัน

โทมัส จอร์แดน ผู้จัดการฝ่ายการตลาดของ โคมัตสุ เยอรมนี กล่าวว่า "เราไม่ยอมให้ประสิทธิภาพลดลงเมื่อต้องใช้พลังงานไฟฟ้า" รถขุดดีเซลใช้เชื้อเพลิงมากกว่า 400 ลิตรต่อชั่วโมง ส่วนรถที่ใช้พลังงานไฟฟ้าต้องอาศัยสายไฟที่หนาแทน ซึ่งหมายความว่า ตัวรถขุดเองจะปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ ตามคํากล่าวของบริษัท โคมัตสุ

เมื่อเปรียบเทียบรุ่นดีเซลและรุ่นที่ใช้พลังงานไฟฟ้าของรถขุดที่ใช้โดยลูกค้าชาวสวีเดนรายหนึ่ง การปล่อยมลพิษจากแหล่งกำเนิดสู่การขับเคลื่อนหรือ (well-to-wheel) ลดลงถึง 95% สําหรับรถประเภทที่ใช้ไฟฟ้า ตามรายงานของโคมัตสุ ลูกค้ารายนี้สามารถเข้าถึงไฟฟ้าจากแหล่งนิวเคลียร์และพลังน้ำได้ จอร์แดนกล่าวว่าบริษัทเหมืองแร่มีความสนใจในตัวเลือกเช่นนี้มากขึ้น "เราเห็นแนวโน้มการใช้ไฟฟ้ามากขึ้น และนั้นก็เป็นเรื่องจริง"

เมื่อเร็ว ๆ นี้ บีบีซีฟิวเจอร์ แพลเน็ต (BBC Future Planet) ได้ตามล่าหารถยนต์ไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในโลก ทั้งในแง่ขนาดและน้ำหนัก เราได้พบตัวอย่างที่น่าประทับใจมากมาย ตั้งแต่เครื่องจักรขุดขนาดใหญ่ไปจนถึงรถไฟและเรือบรรทุกสินค้า

แล้วคุณใช้มันขุดได้ไหม

ในความเป็นจริง ยังมีรถขุดไฟฟ้าที่ใหญ่กว่ารถขุดรุ่น PC8000-11 อยู่อีก แต่ยานพาหนะรุ่นนี้ของโคมัตสุนั้นก็ยังคงเป็นที่น่ากล่าวถึงเพราะมันสามารถทำงานที่ยากเป็นพิเศษได้ จอร์แดนกล่าวย้ำและบอกว่า ระบบไฮดรอลิกของรถขุดช่วยให้มันสามารถจัดการกับหินได้ เช่น เครื่องจักรรุ่น PC8000-11 นี้ ถือเป็นเครื่องจักรที่ใหญ่ที่สุดที่เราสามารถหาได้ในแง่ของระวางน้ำหนัก

"หากคุณไปที่เหมืองทองแดงและเหมืองทองคําขนาดใหญ่ คุณจะพบวัสดุแข็งที่คุณต้องการรถขุดประเภทที่ใช้ไฮดรอลิก" จอร์แดนกล่าว

สำหรับรถขุดไฟฟ้าที่ขนาดใหญ่กว่านี้ ขอให้คุณมองไปที่หนึ่งในยานพาหนะที่ใหญ่ที่สุดที่เคยสร้างมา มันครองสถิติโลกของกินเนสส์สําหรับยานพาหนะบนบกที่หนักที่สุด และมันไม่ใช่ของใหม่ด้วยซ้ํา เพราะถูกสร้างมาตั้งแต่ยุคทศวรรษ 1990 โดย ทาคราฟ (Takraf) บริษัทผลิตอุปกรณ์ขุดเหมืองสัญชาติเยอรมัน นั่นคือจักรกลยักษ์ Bagger 293 ที่ใช้สําหรับการขุดแถบในเยอรมนีและมีน้ำหนักอย่างไม่น่าเชื่อถึง 14,200 ตัน หรือเท่ากับเครื่องบินโบอิ้ง 747-400 เปล่า ๆ 78 ลํา

แม้ว่า Bagger 293 จะทำให้ PC8000-11 ดูแคระแกร็นไปเลยด้วยในแง่ระวางน้ำหนัก แต่งานที่มันทำถือว่าหนักหน่วงน้อยกว่าเล็กน้อย โดยมันต้องเคลื่อนย้ายพื้นดินและดิน แทนที่จะเป็นหิน อย่างไรก็ตาม Bagger 293 ต้องการพลังงานมากเหมือนกับ PC8000-11 จนต้องเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟไฟฟ้าด้วยสายเคเบิล แทนที่จะใช้แบตเตอรีที่ติดตั้งในตัวรถ

จอร์แดนกล่าวว่า น่าขันที่การนํารถยนต์ไฟฟ้ามาใช้ในการขุดเกิดขึ้นมานานหลายทศวรรษแล้ว ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเหมืองถ่านหินมีแนวโน้มที่จะมีโรงไฟฟ้าขนาดเล็กเป็นของตัวเอง นั่นหมายความว่า พวกเขาสามารถให้พลังงานกับยานยนต์ไฟฟ้าในบริเวณเหมืองด้วยต้นทุนต่ำ แม้ว่าพวกเขาจะใช้แหล่งพลังงานที่ก่อให้เกิดมลพิษมากก็ตาม

ทุกวันนี้ เหมืองหลายประเภทกําลังหันไปใช้ยานยนต์ไฟฟ้าเพื่อลดการปล่อยคาร์บอน ตอนนี้เหมืองบางแห่งอ้างว่าเครื่องจักรส่วนใหญ่ใช้ไฟฟ้าหมุนเวียน อย่างไรก็ตาม การลดการปล่อยมลพิษจากการดําเนินงานลดมลพิษได้เพียงส่วนหนึ่ง เช่นเมื่อพูดถึงการขุดถ่านหิน การปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการเผาไหม้ถ่านหินไม่ได้ลดลงเลยแม้ว่าอุปกรณ์การขุดทั้งหมดจะใช้ไฟฟ้าก็ตาม

การทำเหมืองแร่ยังคงเป็นกิจกรรมที่ก่อให้เกิดมลพิษและอันตรายในหลายส่วนของโลก โดยทั่วโลก อุตสาหกรรมการสกัดทรัพยากรธรรมชาติ (Extractive Industry) รวมถึงการขุด ก่อให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมประมาณ 400,000 ล้านยูโรถึง 5 ล้านล้านยูโร (หรือ 15 ล้านล้านบาท ถึง 208 ล้านล้านบาท) ในแต่ละปี นั่นเป็นความเสียหายที่เกิดขึ้นแม้กระทั่งก่อนที่ผลิตภัณฑ์เช่นเชื้อเพลิงฟอสซิลจะถูกเผาไหม้เสียอีก อย่างไรก็ตาม การทำเหมืองยังมีความสําคัญต่อการสกัดแร่ธาตุ เช่น นิกเกิล ทองแดง และทองคํา ซึ่งถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สําหรับผู้บริโภค แผงเซลล์แสงอาทิตย์ รวมไปถึงรถยนต์ไฟฟ้าด้วย

"สําหรับประเทศเหมืองแร่ขนาดใหญ่อย่างชิลีและออสเตรเลีย พวกเขาทั้งหมดกําลังมองหาศักยภาพในการใช้ไฟฟ้าในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ของตน" เชินยิง เฉา นักวิจัยอาวุโสของสภาระหว่างประเทศว่าด้วยการขนส่งที่สะอาด หรือไอซีซีที กล่าว เธอและเพื่อนร่วมงานได้สัมภาษณ์คนงานเหมืองที่เพิ่งเริ่มใช้รถบรรทุกและรถขุดไฟฟ้า ความคิดเห็นของพวกเขามักจะเป็นบวก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการลดมลพิษทางอากาศและเสียงรบกวนที่เกิดจากยานพาหนะ เธอกล่าวว่า "พวกเขาคือคนที่ขับเคลื่อนเครื่องจักรเหล่านั้น [ดังนั้น] นั่นสำคัญจริง ๆ"

โคมัตสุตั้งข้อสังเกตว่า มีข้อจํากัดสําหรับยานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยสายเคเบิล สายไฟฟ้าของ PC8000-11 มีความยาว 300 เมตร มันเป็นความยาวที่เข้าใจได้ แต่เมื่อรถขุดต้องไปที่อื่น สถานีย่อยไฟฟ้าขนาดเล็กก็ต้องถูกย้ายไปด้วยเพื่อจ่ายไฟให้

โอกาสบนท้องถนน

นอกเหนือจากการทำเหมืองแร่แล้ว ยังมีตัวอย่างอื่น ๆ อีกมากมายของยานพาหนะไฟฟ้าขนาดมหึมาทรงพลัง ความสามารถในการลากสิ่งของมีความสําคัญสําหรับการใช้งานบางอย่าง เช่นเดียวกับขนาดและน้ำหนักของตัวเอง อย่างเช่น รถตู้ไฟฟ้า Iveco ที่แม้ว่าตัวรถจะไม่ใหญ่ แต่ก็สามารถลากจูงน้ำหนักได้ถึง 153.58 ตัน

แต่ในแง่ของน้ำหนัก ยานพาหนะบรรทุกสินค้าหนักเป็นหนึ่งในยานยนต์ประเภท EV ที่ใหญ่ที่สุดที่คุณอาจต้องใช้พื้นที่บนถนนร่วมกัน สำหรับรถบรรทุกไฟฟ้า FH ของ Volvo หากคุณรวมรถพ่วงคู่และของที่บรรทุกมา มันก็ถือเป็นหนึ่งในยานพาหนะบนท้องถนนที่หนักที่สุดซึ่งใช้ไฟฟ้าจากแบตเตอรี ปัจจุบันมันอยู่ระหว่างการทดลองใช้ในโกเธนเบิร์ก ประเทศสวีเดน นิคลาส อันเดอร์สสัน ผู้อํานวยการฝ่ายโซลูชั่นไฟฟ้าของ Volvo Trucks กล่าวว่า "พวกมันวิ่งในการขนส่งเชิงพาณิชย์ทุกวัน"

มาที่รุ่นที่เบากว่าเล็กน้อย ซึ่งมีน้ำหนัก 68 ตัน ยานยนต์นี้ยังคงวิ่งในฟินแลนด์บนเส้นทางยาว 160 กม. แม้ว่าแบตเตอรีของรถบรรทุกนี้มักจะสามารถขับเคลื่อนยานพาหนะได้ตลอดระยะทางนั้นโดยไม่จําเป็นต้องชาร์จใหม่ แต่สภาพอากาศอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพการทํางาน แอนเดอร์สสัน กล่าวว่า "เมื่ออากาศหนาว มันจะเหมือนว่ามีโคลนหนาประมาณ 10 ซม. บนพื้นถนน ซึ่งหมายความว่า ความต้านทานการหมุนนั้นแย่มาก นั่นแปลว่าเราต้องชาร์จไฟฟ้าระหว่างทาง"

เขาตั้งข้อสังเกตว่าแบตเตอรีสําหรับรถบรรทุกเหล่านี้จุพลังงานได้มากขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเวลาผ่านไป แบตเตอรีรุ่นแรกที่เปิดตัวโดย Volvo Trucks ในปี 2019 มีน้ำหนักประมาณ 500 กก. และให้พลังงาน 49 กิโลวัตต์ชั่วโมง ปีที่แล้ว บริษัทได้ผลิตแบตเตอรีใหม่ที่มีขนาดและน้ำหนักใกล้เคียงกัน แต่ให้พลังงานเกือบสองเท่า หรือ 94 กิโลวัตต์ชั่วโมง แอนเดอร์สสัน กล่าว

อัตราการปรับปรุงแบตเตอรีรถยนต์ไฟฟ้าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาทําให้ คริส ธอร์น ผู้อํานวยการฝ่ายกลยุทธ์และการดําเนินงานของ UMAS ซึ่งเป็นที่ปรึกษาและให้คําแนะนําเกี่ยวกับแหล่งพลังงานต่างๆ สําหรับอุตสาหกรรมพาณิชยนาวี ต้องแปลกใจ

"ในปี 2015 ผมค่อนข้างแน่ใจและพูดออกไปว่ายานพาหนะบรรทุกสินค้าหนักจะไม่ใช้แบตเตอรีไฟฟ้า แต่อีกห้าปีต่อมาผมกลับกําลังทํางานกับมัน มันสอนบทเรียนครั้งสำคัญให้กับผม" เขาพูดติดตลก ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าเหมาะสําหรับเครื่องจักรกลหนักเพราะไม่ต้องการระบบเพลาและเกียร์ที่ใช้ในรถยนต์เบนซินและดีเซล ซึ่งอาจต้องการการบํารุงรักษาที่สูงขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

"คุณมีความยืดหยุ่นมากในการจัดวางยานพาหนะ คุณสามารถมีมอเตอร์บนล้อแต่ละล้อได้หากต้องการ" ธอร์นกล่าวเสริม และชี้ให้เห็นว่าแบตเตอรีเป็นส่วนแยกที่มีประโยชน์ คุณสามารถเพิ่มมันเข้าไปได้เรื่อย ๆ จนกว่าจะได้ปริมาณพลังงานที่ต้องการ

แน่นอนว่ามีข้อจํากัดในทางปฏิบัติ ตัวอย่างเช่น สิ่งที่มีขนาดใหญ่เท่า PC8000-11 ยังไม่สามารถใช้งานโดยใช้แบตเตอรีได้ ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบัน ชุดแบตเตอรีจะมีน้ำหนักมากกว่าครึ่งหนึ่งของตัวรถทีเดียว ตามรายงานของโคมัตสุ

ขีดจำกัดอยู่ตรงไหน ?

ความหนาแน่นของพลังงาน[แบตเตอรี] ซึ่งหมายถึงปริมาณพลังงานที่คุณสามารถบรรจุลงในปริมาตรที่กําหนดได้ ยังคงเป็นอุปสรรคต่อการใช้พลังงานไฟฟ้าของยานพาหนะบางคัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องบินขนาดใหญ่ แม้ว่าการวิจัยจะชี้ให้เห็นว่า วันหนึ่งเราอาจเห็นเครื่องบินโดยสารไฟฟ้าที่สามารถบรรทุกคนได้ถึง 90 คน แต่เครื่องบินไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดในปัจจุบันสามารถรองรับผู้โดยสารได้สูงสุดประมาณ 9 คนเท่านั้น

ปัญหาความหนาแน่นของพลังงาน[แบตเตอรี]ยังจํากัดการใช้พลังงานไฟฟ้าของเรือด้วย แม้ว่าเรือขนาดใหญ่อย่างน่าประหลาดใจบางลําจะเริ่มใช้พลังงานจากแบตเตอรีแล้ว ใน อินแคท ทาสมาเนีย (Incat Tasmania) อู่ต่อเรือของออสเตรเลีย เรือข้ามฟากที่รู้จักกันในชื่อ Incat Hull 096 อยู่ระหว่างการก่อสร้าง เมื่อแล้วเสร็จ มันจะรองรับผู้โดยสารได้ 2,100 คนและยานพาหนะ 225 คัน และจะมีความยาว 130 เมตร โดยการต่อเรื่องลำดังกล่าวเป็นไปตามคำสั่งของผู้ให้บริการเรือข้ามฟากในอุรุกวัย

ในที่สุด รถไฟที่ใช้พลังงานไฟฟ้าที่ทรงพลังที่สุดในโลกอาจเป็น เสิน24 (Shen24) ในประเทศจีน มันสามารถบรรทุกถ่านหินได้มากกว่า 10,000 ตันที่ความเร็วสูงสุด 120 กม./ชม.

ธอร์นตั้งข้อสังเกตว่า ไม่น่าแปลกใจเลยที่ยานยนต์ไฟฟ้ากลายเป็นเรื่องธรรมดาในอุตสาหกรรมหนัก เครื่องจักรเหล่านี้มีอายุการทํางานที่ยาวนาน ต้องทำงานที่ยากลําบาก และมีค่าใช้จ่ายจํานวนมากในการซื้อล่วงหน้า ดังนั้นหากคุณสามารถทําให้มันราคาถูกในการใช้งานได้ เช่นด้วยการใช้ไฟฟ้าหมุนเวียนที่มาจากท้องถิ่น และดูแลรักษาง่ายกว่าเนื่องด้วยมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องจักรที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ในไม่ช้าเครื่องจักรและยานยนต์ที่ใช้ไฟฟ้าก็จะน่าสนใจ

ในทางกลับกัน ไม่ใช่ทุกบริษัทหรืออุตสาหกรรมที่พร้อมจะยอมรับยานพาหนะเหล่านี้ อาจมีคําถามเกี่ยวกับความปลอดภัยของแบตเตอรีขนาดยักษ์ในบางบริบทซึ่งยานพาหนะมีโอกาสที่จะชนกัน เฉากล่าวว่าในขณะที่ยานยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรีสําหรับงานหนักมีความสามารถสูงอย่างชัดเจน แต่บางบริษัทอาจยังลังเลที่จะเปลี่ยนไปใช้พวกมัน

"มันเป็นเทคโนโลยีใหม่" เธอกล่าว "และอุตสาหกรรมนี้ก็ถูกครอบงําโดยการใช้ระบบดีเซลมาเป็นเวลานานมากด้วย"