Generator คือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือเรียกกันทั่วไปว่าเครื่องปั่นไฟ ซึ่งเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้า โดยทำหน้าที่ในการผลิตไฟฟ้าแบบเฉพาะทาง ในอุตสาหกรรมยานยนต์ยุคใหม่ การติดตั้งเครื่องยนต์ขนาดเล็กเพื่อทำหน้าที่เป็นเครื่องปั่นไฟ เหมาะอย่างยิ่งกับการนำมาใช้งานในยานพาหนะที่ต้องการลดการปล่อยมลพิษ และไม่ต้องรอชาร์จกระแสไฟฟ้า หรือใช้งานในพื้นที่ที่ยังไม่มีสถานีชาร์จไฟ เหมาะสมกับการใช้งานในพื้นที่ต่างจังหวัด หรือพื้นที่ห่างไกลที่ยังไม่มีจุดชาร์จของยานยนต์ไฟฟ้า เครื่องยนต์สันดาปภายใน+ตัวขับเคลื่อนชุดส่งกำลังไฟฟ้าของรถยนต์โดยตรง ทำงานควบคู่ไปกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Power Generator) เพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า ก่อนจะส่งไปเก็บไว้ยังแบตเตอรี่ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวป้อนไฟฟ้าให้กับมอเตอร์ขับเคลื่อน แน่นอนว่าแบตเตอรี่รองรับการชาร์จไฟจากเครื่องยนต์โดยไม่จำเป็นต้องชาร์จไฟจากภายนอก
...
ปัจจุบัน ยานยนต์ไฟฟ้าพลังงานผสม หรือไฮบริด (Hybrid Electric Vehicle, HEV, REEV) ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในทำงานร่วมกับมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อน แบ่งได้ 3 ประเภท คือ
Micro Hybrid (Start & Stop)
Mild Hybrid (MHEV)
Full Hybrid (FHEV)
Range Extended Electric Vehicle: (REEV)
ยานยนต์ไฟฟ้าพลังงานผสมแบบเสียบปลั๊ก หรือปลั๊กอินไฮบริด (Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) ลักษณะการทำงานและชิ้นส่วนคล้ายไฮบริด แต่มีระบบประจุไฟฟ้าจากภายนอก เพื่อให้สามารถขับขี่ได้ระยะทางไกลกว่า แต่มีราคาสูงเนื่องจากใช้แบตเตอรี่ที่มีขนาดใหญ่
ยานยนต์ไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่ (Battery Electric Vehicle, BEV) ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนเพียงอย่างเดียว โดยผู้ผลิตรถยนต์บางรายติดตั้งเครื่องยนต์เพื่อทำหน้าที่ปั่นไฟเพื่อเพิ่มระยะทางในการใช้งาน เรียกว่า Range Extender Battery Electric Vehicle (REEV)
ยานยนต์ไฟฟ้าพลังงานเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) ใช้มอเตอร์เป็นกำลังหลักในการขับเคลื่อน แต่แหล่งที่มาของพลังงานเป็นก๊าซไฮโดรเจน ทำให้สามารถเก็บพลังงานได้มากกว่ารถ BEV ทั้งนี้ยังอยู่ระหว่างการวิจัย และยังไม่มีการผลิตในเชิงพาณิชย์
กระแสความนิยม xEV ยานยนต์ไฟฟ้า (Electric Vehicle: xEV) ได้รับความสนใจมาตั้งแต่ในอดีต และเกิดกระแสความนิยมขึ้นเป็นช่วงๆ แต่ยังไม่สามารถใช้งานทดแทนรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน (Internal Combustion Engine: ICE) ได้ เนื่องจากปัจจัยหลายด้าน ทั้งระยะทางที่ยังไม่ไกลเท่าที่ควร (ครอบคลุมระยะทาง 800 กิโลเมตร) สถานีชาร์จที่ยังไม่ได้แพร่หลายไปยังสถานที่ห่างไกล ราคาและคุณภาพของแบตเตอรี่ ราคาและประสิทธิภาพของรถ BEV (ระยะทางต่อการชาร์จไฟ)
...
แนวคิดระบบ Rotary REEV (Range Extended Electric Vehicle: REEV) ของ Mazda
เครื่องยนต์โรตารี่เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในอันเป็นเอกลักษณ์ของ Mazda อย่างไรก็ตาม ลักษณะโครงสร้างของเครื่องยนต์สูบหมุนในอดีต ทั้งอัตราสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง ความสึกหรอเมื่อหมุนในรอบสูงอย่างต่อเนื่อง ทำให้ Mazda อยู่ในตำแหน่งที่ยากลำบากเกี่ยวกับกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมและค่าการสึกหรอที่ลูกค้าต้องประสบ ทำให้เครื่องยนต์สูบหมุนโรตารี่เดินทางมาถึงช่วงสุดท้ายในวงจรชีวิตกับ Mazda RX-8 หลังจากนั้นก็ถูกยกเลิกสายการผลิตและหายไปจากอุตสาหกรรมยานยนต์นานกว่า 20 ปีแล้ว ที่ผ่านมามันก็หายไปจากตลาดด้วยซ้ำ แต่ปัจจุบันกระแสการนำเครื่องยนต์มาปั่นไฟใส่แบตฯ กลับมาได้รับความนิยม และ Mazda เองก็พยายามปรับตัวกับกระแสของความเปลี่ยนแปลงที่กำลังเกิดขึ้น Mazda รู้ดีว่าถึงเวลาแล้วที่จะต้องเปลี่ยนแปลงระบบขับเคลื่อนเพื่อทำให้เกิดข้อได้เปรียบทางธุรกิจ ด้วยเอกลักษณ์ของขุมกำลังสูบหมุนโรตารี่
...
อิจิโระ ฮิโรเสะ CTO ของ Mazda กล่าวเน้นย้ำว่า เครื่องยนต์โรตารี่ จะกลับมามีบทบาทเพิ่มมากขึ้นในการสร้างสังคมที่เป็นกลางทางคาร์บอน ในห้องทดลอง Mazda ได้คิดค้นเครื่องยนต์ต้นแบบแนวคิดระบบโรตารี่ EV ทั้งแบบโรเตอร์เดี่ยวและโรเตอร์คู่ ซึ่งเป็นระบบส่งกำลังไฟฟ้าที่ควบคุมจุดแข็งของยานยนต์ยุคใหม่ ด้วยเครื่องยนต์โรตารี่ที่ใช้สำหรับปั่นกระแสไฟใส่แบตเตอรี่แทนที่จะปั่นแรงบิดเพื่อขับเคลื่อน ทำให้เครื่องยนต์โรตารี่แบบใหม่นี้มีขนาดกะทัดรัด น้ำหนักเบา ทรงพลัง และทำงานในรอบที่เหมาะสมกับการสร้างพลังงาน การสึกหรอจึงไม่สูงมากเท่ากับการสร้างแรงบิดเพื่อขับเคลื่อนตัวรถ
เครื่องยนต์โรตารี่รุ่นโรเตอร์เดี่ยว (ติดตั้งตามขวาง) ถูกออกแบบให้มีขนาดกะทัดรัดพอที่จะติดตั้งร่วมกับมอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้ขับเคลื่อน ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ (BEV) และทำงานผสมผสานกับชุดขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า โดยทำหน้าที่สร้างกระแสไฟฟ้าเข้าไปเก็บในแบตเตอรี่ เพื่อจ่ายกระแสไฟให้กับมอเตอร์ขับเคลื่อน เมื่อไม่มีโหลด หรือน้ำหนักที่จะต้องแบกรับ เครื่องยนต์ทำหน้าที่เป็นเครื่องปั่นไฟแต่เพียงอย่างเดียว ทำให้การสึกหรอของเครื่องยนต์สูบหมุนลดต่ำลงมาก และกินเชื้อเพลิงน้อยลงอีกด้วย
...
รุ่นโรเตอร์คู่ (ติดตั้งตามยาว) ออกแบบเพื่อปรับให้จุดศูนย์ถ่วงต่ำกว่าเดิม เพิ่มความเสถียรขณะขับเคลื่อน และออกแบบให้ตัวถังมีความลู่ลมสูงสุดเพื่อประหยัดพลังงาน เครื่องยนต์วางตามยาวโดยอยู่ใต้ตำแหน่งของยางทั้งสองข้าง การออกแบบในลักษณะดังกล่าวทำให้เครื่องยนต์โรตารี่มีประสิทธิภาพเหมาะที่จะใช้เป็นเครื่องปั่นไฟใส่แบตเตอรี่ในยานยนต์ Range Extended Electric Vehicle: REEV ทำให้เกิดสมรรถนะในด้านการทำระยะทาง อัตราสิ้นเปลืองและค่ามลพิษที่ลดลง สร้างบรรทัดฐานใหม่ให้ที่เป็นที่ยอมรับของรถยนต์เครื่องยนต์ในอนาคต อิจิโระ ฮิโรเสะ CTO Mazda กล่าวด้วยความภาคภูมิใจ สิ่งที่เราเรียกกันว่า "เชื้อเพลิงคาร์บอนเป็นกลาง" จริงๆ แล้วครอบคลุมรูปแบบของเครื่องยนต์และคุณลักษณะของเชื้อเพลิงหลายประเภท บางชนิดมีลักษณะที่ไวไฟสูง และบางชนิดก็ติดไฟได้ต่ำกว่า เชื้อเพลิงบางชนิดทำหน้าที่เป็นตัวหล่อลื่น ในขณะที่เชื้อเพลิงที่ใช้แอลกอฮอล์เป็นส่วนประกอบหลักจะมีการหล่อลื่นไม่ดีเท่าที่ควร
เนื่องจากเครื่องยนต์โรตารี่มีรอบการหมุนที่โดดเด่น แตกต่างจากเครื่องยนต์อื่นๆ การเผาไหม้จึงมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว การไหลในทิศทางเดียวที่รุนแรงเกิดขึ้นในห้องเผาไหม้ โดยมีการผสมกันระหว่างเชื้อเพลิงกับอากาศ ในลักษณะที่เอื้ออำนวยให้แม้แต่เชื้อเพลิงที่ติดไฟได้ไม่ดีก็สามารถเผาไหม้ได้อย่างหมดจด นอกจากนี้ ห้องเผาไหม้และช่องอากาศเข้าของเครื่องยนต์โรตารี่จะถูกแยกออกจากกัน เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความร้อนสะสมมากเกินไป ลดการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ติดไฟได้ง่ายโดยไม่จำเป็น เครื่องยนต์โรตารี่ไม่มีกลไกของระบบวาล์วตามลักษณะโครงสร้างแบบโรเตอร์สามเหลี่ยม ซึ่งทำให้เกิดผลกระทบจากคุณสมบัติการหล่อลื่นของเชื้อเพลิงน้อยลงมาก คุณลักษณะเหล่านี้สนับสนุนความคิดเห็นของประธาน Mazda Masahiro Moro ในงานแถลงข่าว โดยอธิบายว่า "เครื่องยนต์โรตารี่สามารถปรับใช้เชื้อเพลิงคาร์บอนต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์แบบอื่น"
ความท้าทายของ Mazda ก็คือการปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านการปล่อยมลพิษที่เข้มงวดมากขึ้น กฎหมายที่เข้มงวดกำลังอยู่ในระหว่างดำเนินการในประเทศแถบตะวันตก รวมถึงกฎระเบียบ “ยูโร 7” ของยุโรป ซึ่งมีกำหนดมีผลบังคับใช้ตั้งแต่ปี 2571 เป็นต้นไป
Mazda กำลังทำงานเพื่อเอาชนะอุปสรรคเหล่านี้ด้วยการปรับระบบปล่อยไอเสียใหม่ด้วยเครื่องเร่งอนุภาคไอเสีย รวมถึงการเลือกสร้างกำลังในช่วงที่เหมาะสมที่สุดของเครื่องยนต์สูบหมุนเพื่อชาร์จไฟใส่แบตเตอรี่ และใช้ระบบลดมลพิษ หรือเครื่องฟอกไอเสียทันทีหลังสตาร์ตเครื่องและมีการปล่อยมลพิษออกมา
“การดึงดูดลูกค้าด้วยทางเลือกของระบบขับเคลื่อนแบบใหม่ที่ขยายขอบเขตระยะทางการใช้งานให้ไกลมากกว่ายานยนต์ EV 100% และมีมลพิษที่ต่ำมากเมื่อเทียบกับรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบปกติ ยานพาหนะ ICE ทั่วไป เพื่อการมีส่วนรับผิดชอบต่อสังคมและสิ่งแวดล้อมผ่านแนวคิดความเป็นกลางทางคาร์บอน ควบคู่ไปกับการเกิดขึ้นของยานยนต์ BEV เครื่องยนต์แบบใหม่ของทั้งสามบริษัท (Toyota Motor / Subaru / Mazda Motor) ที่เน้นลดมลพิษ เป็นความพยายามร่วมกันของทั้งสามแบรนด์ เพื่อเพิ่มทางเลือกให้กับลูกค้าที่ยังไม่สะดวกในการก้าวผ่านไปเป็นรถยนต์ EV100%” Hirose CTO กล่าว ด้วยความท้าทายใหม่ๆ ในด้านการใช้พลังงานไฟฟ้าและความเข้ากันได้กับเชื้อเพลิงที่ไม่ก่อให้เกิดคาร์บอน เครื่องยนต์โรตารี่แบบใหม่จะกลายเป็นทางเลือกที่สามารถใช้งานได้จริง.
อาคม รวมสุวรรณ
E-Mail chang.arcom@thairath.co.th
Facebook https://www.facebook.com/chang.arcom
https://www.facebook.com/ARCOM-CHANG-Thairath-Online-525369247505358/