ความอัจฉริยะของ “เทอร์โบไฟฟ้า” – เทคโนโลยีที่เปลี่ยนเกมเครื่องยนต์สันดาป

“เทอร์โบไฟฟ้า” (Electric Turbocharger) ไม่ได้แค่ช่วยลดอาการ “เทอร์โบแลค” จนแทบหมดไปเท่านั้น แต่มันยังมีเบื้องลึกเบื้องหลังทางวิศวกรรมที่น่าสนใจและมีผลโดยตรงต่อ ประสิทธิภาพความร้อน (Thermal Efficiency) ของเครื่องยนต์ ซึ่งเป็นจุดที่เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบดั้งเดิมเสียเปรียบรถยนต์ไฟฟ้ามาโดยตลอด

เทอร์โบชาร์จเจอร์คืออะไร?

หน้าที่หลักของ เทอร์โบชาร์จเจอร์ คือการเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ โดยอาศัยแรงดันไอเสียหมุนกังหันที่เชื่อมกับคอมเพรสเซอร์ ส่งอากาศที่มีความหนาแน่นสูงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ เพิ่มกำลังและลดพลังงานที่สูญเปล่าในรูปของความร้อน ถือเป็นการใช้ “พลังงานทิ้ง” อย่างคุ้มค่า

แล้วเทอร์โบไฟฟ้าทำอะไรเพิ่ม?

เทอร์โบไฟฟ้าใส่มอเตอร์ไฟฟ้าเข้าไปในแกนกลางระหว่างกังหันกับคอมเพรสเซอร์ ทำให้สามารถหมุนเทอร์โบได้โดยไม่ต้องรอแรงดันไอเสีย ช่วยให้:

• แทบไม่เกิดอาการเทอร์โบแลค

• เพิ่มแรงบูสต์ได้เร็วขึ้น

• เพิ่มแรงบูสต์ได้มากขึ้น

• ควบคุมรอบหมุนได้แม่นยำขึ้น

• และยังสามารถ “รีเจนพลังงาน” กลับได้

ประสิทธิภาพความร้อน: จุดที่เครื่องยนต์สันดาปยังแพ้ EV

เครื่องยนต์สันดาปทั่วไปมี ประสิทธิภาพความร้อนเพียง 30-40% ซึ่งหมายความว่าอีก 60-70% ของพลังงานเชื้อเพลิงสูญไปเป็นความร้อน เช่นเดียวกับกรณีของ Toyota ที่เคยโฆษณาใหญ่โตกับเครื่องยนต์ Dynamic Force ที่มีประสิทธิภาพ 40% ในช่วงปลายปี 2010s

ในทางตรงกันข้าม มอเตอร์ไฟฟ้ามี ประสิทธิภาพไฟฟ้าสูงถึง 75-90% หมายความว่ารถยนต์ไฟฟ้าใช้พลังงานได้คุ้มค่ากว่าอย่างเห็นได้ชัด แต่เมื่อเทอร์โบเข้ามาช่วย มันช่วยลดช่องว่างนั้นได้ แม้จะยังไม่เทียบเท่า EV เต็มรูปแบบ

พลังของเทคโนโลยี F1 ที่ถูกส่งต่อสู่ถนน

Mercedes-AMG เคยประกาศว่าเครื่องยนต์ F1 ของพวกเขาที่ใช้เทอร์โบไฟฟ้าแบบ MGU-H (Motor Generator Unit – Heat) มีประสิทธิภาพความร้อนเกิน 50% นับเป็นครั้งแรกๆ ที่เครื่องยนต์สันดาปสามารถแปลงพลังงานเชื้อเพลิงได้มากกว่าครึ่งเป็นพลังงานที่ใช้งานได้จริง

ต่อมา AMG ได้นำเทคโนโลยีนี้มาใช้ในรถถนน เช่น Mercedes-AMG C43 และ C63 รุ่นใหม่

Porsche เองก็พัฒนาไปอีกขั้นใน 911 Carrera GTS ไฮบริด โดยติดตั้งเทอร์โบไฟฟ้าขนาด 14.7 แรงม้าบนเทอร์โบ BorgWarner โดย ไม่มีวาล์วเวสต์เกต แต่ใช้มอเตอร์ควบคุมแรงบูสต์แทน พร้อมสร้างพลังงานไฟฟ้ากลับคืนมาสำหรับใช้ในมอเตอร์ขับเคลื่อนกำลัง 53.6 แรงม้า ที่อยู่ระหว่างเครื่องยนต์และเกียร์

น้ำหนักและความซับซ้อน: จุดตัดสินใจของค่ายรถ

แม้เทอร์โบไฟฟ้าจะมีข้อดีมากมาย แต่ก็มีข้อเสีย เช่น น้ำหนักเพิ่มขึ้น ความซับซ้อนทางวิศวกรรม และต้นทุนสูง นี่คือเหตุผลที่ค่ายอย่าง McLaren ยังเลือกใช้เทอร์โบแบบดั้งเดิมในรุ่น W1 โดยให้เหตุผลว่าอยากใช้พลังงานไฟฟ้าไปกับมอเตอร์ขับเคลื่อนมากกว่าเพิ่มน้ำหนักให้กับเทอร์โบ

แล้วอนาคตของเทอร์โบไฟฟ้าจะเป็นอย่างไร?

แม้เทคโนโลยีนี้จะเกิดใน F1 แต่ในปีหน้ากลับจะถูกถอดออกจากกติกา F1 ใหม่ เพื่อลดต้นทุนและเปิดทางให้ผู้ผลิตรายใหม่อย่าง Audi, Ford, และ GM เข้ามามากขึ้น นับเป็นความย้อนแยกที่น่าสนใจ เพราะในขณะที่ F1 ทิ้งเทอร์โบไฟฟ้า รถถนนระดับไฮเอนด์กลับเริ่มนำมาใช้จริงมากขึ้น

สรุป: เทอร์โบไฟฟ้า คือการไม่ปล่อยพลังงานให้สูญเปล่า

เทอร์โบไฟฟ้าไม่ใช่คำตอบของรถยนต์ทุกคัน แต่มันคือตัวอย่างของวิศวกรรมที่พยายามใช้ทุกหยดพลังงานให้คุ้มค่าที่สุด เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพเครื่องยนต์แบบดั้งเดิมให้เข้าใกล้ระดับของ EV มากขึ้น ทั้งในแง่สมรรถนะและการใช้พลังงาน

แม้จะไม่ใช่เทคโนโลยีที่เหมาะกับรถทุกระดับราคา แต่สำหรับรถสมรรถนะสูง เทอร์โบไฟฟ้าคือหนึ่งในนวัตกรรมที่น่าจับตามองที่สุดในยุคนี้

Cr.motor1