เทคโนโลยีใหม่ของรถพลังงานไฮโดรเจน ผ่านการแข่งขันรถแบบ 24 ชั่วโมงโดย Toyota

เมื่อ 2 ปีก่อน เราได้เห็นทาง Toyota ได้นำรถยนต์แบบพลังงานเชื้อเพลิงแบบ Hydrogen มาวิ่งอวดให้คนไทยได้เห็นผ่านการแข่งขันในรูปแบบ 25 ชั่วโมงกันมาแล้ว ผ่านไป 2 ปี มีเทคโนโลยีอะไรใหม่บ้าง ลองมาดูกัน

ปีนี้ทาง Toyota ได้ทำการแข่งขันในรายการ NAPAC Fuji SUPER TEC 24 Hours เป็น 1 ในรายการแข่งขันของ Super Taikyu Series 2024 ที่จัดแข่งขึ้นในประเทศญี่ปุ่น ซึ่งเป็นการแข่งขันในรูปแบบ Endurance 24 ชั่วโมง และแน่นอนว่า ทางโตโยต้าเองก็ได้นำเอารถหมายเลข 32 ซึ่งเป็นรถ Toyota GR Corolla มาดัดแปลงเปลี่ยนการใช้เชื้อเพลิงจากเดิมที่เป็นน้ำมันเบนซิน ให้มาใช้งานเป็นเชื้อเพลิงแบบ Hydrogen แทน รูปแบบการสันดาปด้วยห้องจุดระเบิดยังเป็นรูปแบบเดิม แค่เปลี่ยนการจุดระเบิดน้ำมันให้กลายเป็นจุดระเบิดก๊าซไฮโดรเจนแทนนั่นเอง

แน่นอนว่า การเปลี่ยนเชื้อเพลิงจากน้ำมันให้กลายเป็นไฮโดรเจน ไม่ได้ง่ายเหมือนกับการติดก๊าซ NGV หรือ LPG แบบบ้านเราแน่นอน รถแข่งคันนี้ได้มีการติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติมไปอีกมากมาย ทั้งในเชิงของการใช้เชื้อเพลิงแบบใหม่ และเพื่อเพิ่มสมรรถนะให้วิ่งแข่งสู้กับคันอื้นได้ด้วยเช่นกัน ซึ่งในปีนี้ มีอุปกรณ์หลายอย่างที่ทางทีมพัฒนาของ ORC Rookie Racing ได้ทำการเปลี่ยนแปลงและแก้ไขไปจากเดิมหลายอย่าง เพื่อให้สมรรถนะของตัวรถนั้น ดีมากกว่าเดิมอย่างชัดเจน

เปลี่ยนสถานะของ Hydrogen จากเดิมที่เป็นก๊าซ ให้กลายเป็นของเหลว
การเปลี่ยนสถานะของ Hydrogen จากที่ 2 ปีก่อน ได้ใช้เชื้อเพลิงในรูปแบบก๊าซ แต่ปีนี้ได้ทำการเปลี่ยนไปให้กลายเป็นแบบของเหลวแทน ซึ่งจะทำให้ปริมาณในการจัดเก็บลงถังนั้น ทำได้มากกว่าเดิม ส่งผลให้รถสามารถทำการแข่งขันได้ยาวนานขึ้น จากเดิมที่ทำการแข่งในสนาม Fuji Speedway เมื่อ 2 ปีก่อน ได้ประมาณ 12 รอบ หรือประมาณ 54 กิโลเมตรเท่านั้น แต่ปี 2023 ที่มีการเปลี่ยนเป็น Hydrogen แบบเหลว สามารถวิ่งได้เพิ่มเป็น 20 รอบ หรือประมาณ 90 กิโลเมตร แต่ในปีนี้ หลังจากเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ใหม่หลายอย่าง เลยมีการประเมินว่า น่าจะวิ่งได้มากถึง 30 รอบ หรือประมาณ 135 กิโลเมตรเลยทีเดียว

ถังบรรจุ Hydrogen แบบใหม่ บางและเบากว่าเดิม
หลังจากมีการพัฒนาให้เปลี่ยนเชื้อเพลิงไฮโดรเจนแบบก๊าซให้กลายเป็นแบบของเหลวแล้ว แรงดันจากเดิมที่มีมากถึงประมาณ 70 เมกะปาสคาล มันจะมีแรงดันลดลงเหลือเพียง 1 เมกะปาสคาลเท่านั้น นั่นหมายความว่า จากเดิมที่จะต้องใช้ถังที่ถักจาก Carbon Fiber ที่มีความหนามาก เก็บก๊าซได้จำนวนไม่มาก ประมาณ 7.3 กิโลกรัมเท่านั้น และทำได้เพียงทรงเดียวนั่นก็คือทรงกระบอก เพื่อให้ตัวถังมีความแข็งแรงนั่นเอง แต่เมื่อแรงดันลดลงมาก ทีมงานเลยสามารถเปลี่ยนวัสดุตัวถังให้เป็นโลหะธรรมดาได้ และสามารถปรับเปลี่ยนรูปทรงของถังให้เป็นแบบวงรี เพื่อให้จัดวางในตัวรถได้ดีกว่า โดยในปี 2023 สามารถบรรจุไฮโดรเจนได้มากขึ้นเป็น 10 กิโลกรัม และปี 2024 นี้ สามารถเพิ่มความจุให้เพิ่มมากขึ้นเป็น 15 กิโลกรัมได้เป็นที่เรียบร้อยแล้ว

พัฒนาปั๊มไฮโดรเจนเหลวให้คงทนมากขึ้น
แน่นอนว่า การเปลี่ยนจากเชื้อเพลิงแบบน้ำมันเบนซิน ให้กลายเป็นเชื้อเพลิงแบบไฮโดรเจนเหลว หัวฉีดและปั๊มก็ต้องเปลี่ยนไปด้วยเช่นกัน เท่านั้นยังไม่พอ ยังต้องพัฒนาให้ปั๊มตัวนี้ รองรับการทำงานหนักได้นานมากถึง 24 ชั่วโมง ซึ่งปั๊มตัวเดิมที่ใช้งานในการแข่งขันเมื่อปีก่อน ต้องทำการเปลี่ยนทั้งหมด 2 รอบ รวมปั๊ม 3 ตัวเลยทีเดียว เนื่องจากจะอัดอากาศด้วยการให้แรงอัดแบบหมุนไปกลับของลูกสูบ (หรือระบบแรงอัดแบบหมุนไปกลับ) ส่งไฮโดรเจนจากถังเก็บเชื้อเพลิงไปยังเครื่องยนต์ ปั๊มนี้ต้องรับกับช่วงแรงอัดมหาศาลที่เกิดขึ้นจากระบบแรงอัดแบบหมุนไปกลับของลูกสูบ ทำให้ตลับลูกปืน(ชิ้นส่วนที่จะทำให้เพลาหมุนได้อย่างคล่องตัว) รวมถึงเกียร์ (เฟือง) ต้องรับแรงมหาศาล เป็นเหตุให้เกิดการสึกกร่อนหรือเสื่อมสภาพได้ง่าย
ในครั้งนี้ เพื่อยกระดับความทนทานของปั๊ม จึงได้พัฒนาโครงสร้างของข้อเหวี่ยงเป็นแบบ Dual-Drive ทำให้สามารถส่งแรงบิดจากข้อเหวี่ยงทั้งสองด้านเข้าสู่มอเตอร์ได้ ทำให้การหมุนไปกลับของลูกสูบสร้างแรงอัดได้อย่างสมดุลย์ดี ส่งผลให้ปั๊มมีความทนทานเพิ่มมากขึ้นเป็นอย่างมาก โดยตั้งเป้าเอาไว้ว่า จะไม่ต้องเปลี่ยนเลยตลอดการแข่งขัน

ระบบกักเก็บ CO2 แบบใหม่
ลำพังแค่ตัวรถวิ่งไปแล้วไม่ปล่อย CO2 หรือ คาร์บอนไดออกไซด์ ก็ถือว่าดีแล้ว รถคันนี้ยังสามารถเก็บ CO2 ในขณะวิ่งได้อีกด้วย เปรียบเสมือนต้นไม้เคลื่อนที่ ที่คอยกักเก็บ CO2 ได้ตลอดเวลา โดยอุปกรณ์ตัวนี้ จะมีฟิลเตอร์ที่คอยซับก๊าซ CO2 ขณะวิ่งไป จากนั้นจะต้องใช้ความร้อนจากเครื่องยนต์ ทำให้ตัวก๊าซระเหยออกไปเก็บในกระบอกที่เต็มไปด้วยน้ำยาดูดซับ เมื่อกระบอกนี้เต็ม ก็จะนำไปเข้ากระบวนการเพื่อกำจัดก๊าซตัวนี้ต่อไป ซึ่งระบบเก่านั้น จะมีฟิลเตอร์ 2 ตัว ตัวหนึ่งใส่ในช่องที่เอาไว้จัดเก็บ และอีกตัวจะเอาไปใส่ช่องที่ผ่านความร้อนเพื่อเอา CO2 ไปจัดเก็บ และต้องสลับเองแบบ Manual ทำให้เสียเวลาในการสลับ ในปีนี้ได้มีการเปลี่ยนใหม่ให้เป็นระบบอัตโนมัติ โดยใช้ฟิลเตอร์ที่มีขนาดใหญ่มากขึ้น  แยกพื้นที่ทำงานของฟิลเตอร์ออกเป็นสองส่วน ครึ่งหนึ่งเป็นครึ่งที่ดูดซับ CO2 ที่เหลืออีกครึ่งหนึ่งเป็นพื้นที่ให้ CO2 ระเหยเมื่อได้รับความร้อน พร้อมกับหมุนฟิลเตอร์ช้า ๆ ทำให้ไม่ต้องคอยสลับฟิลเตอร์ไปมาระหว่างแข่ง ก็จะสามารถเก็บได้จนเต็มกระบอกได้เลย กลายเป็นรถที่วิ่งไปแล้วยังทำค่า CO2 ติดลบได้ด้วย

จากการไปรับชมรอบนี้ ยิ่งทำให้เห็นได้ชัดเจนมากขึ้นว่า Toyota มุ่งมั่นที่จะพัฒนาเรื่องรถ FCEV หรือพลังงานไฮโดรเจนอย่างจริงจัง มากกว่าที่จะมุ่งหวังไปทางรถไฟฟ้าแบบ BEV แน่นอน ซึ่งถ้ามองภาพความเป็นจริงแล้ว ตัวรถเหมือนใกล้พร้อมลงสู่ตลาดได้แล้ว เหลือเพียงอย่างเดียวที่ยังคงต้องรอพัฒนากันต่อไป คือการสร้างสถานีเติมก๊าซ Hydrogen นั่นเอง