ประเทศไทยเป็นประเทศแรกของอาเซียนที่ใช้เทคโนโลยีรถไฟตั้งแต่สมัยรัชกาลที่ 5 ในตอนนี้มีข่าวดีที่ทาง บมจ.พลังงานบริสุทธิ์ (EA) เริ่มนำหัวรถจักรไฟฟ้ามาทดลองใช้ เพื่อเข้ามาเปลี่ยนวงการรถไฟของไทยให้เป็นไฟฟ้าแบบ 100% ตามยุคของพลังงานสีเขียว เราจะมาทำความรู้จักหัวรถจักรไฟฟ้านี้ที่สถานีกลางบางซื่อด้วยกัน
ทางผู้ดูแลโครงการหัวรถจักรไฟฟ้า คือ คุณวิมลมาศ วงศ์มกรพันธ์ CEO Mine Mobility Research เป็น ผู้แนะนำเกี่ยวกับโครงการนี้
เหตุผลที่ต้องเปลี่ยนเป็นหัวรถจักรไฟฟ้า
ผลจากการใช้พลังงานสะอาด เพื่อลดภาวะโลกร้อน ส่งผลให้หัวจักรรถไฟแบบเดิมที่ใช้น้ำมันดีเซล ถึงจุดที่ต้องมีการเปลี่ยนแปลง รวมทั้งระบบขนส่งรถไฟถือได้ว่าเป็นสายเลือดหลักด้านการขนส่งและมีราคาต้นทุนที่่ถูก
ข้อดีของหัวรถจักรไฟฟ้า
1. ประสิทธิภาพดีกว่า
2. ไร้มลพิษ ลดคาร์บอนฟุตพริ้นท์ ลดภาวะโลกร้อน
3. ลดการซ่อมบำรุง
สาเหตุที่ใช้หัวจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่
เดิมทีประเทศไทยมีรถไฟไฟฟ้าที่ใช้ระบบสายส่งเหนือหัว เรียกว่า Overhead catenary system จากบางซื่อไป รังสิต แต่ด้วยการลงทุนระบบสายส่งดังกล่าวต้องใช้เงินเป็นจำนวนมาก คือ 50 – 100 ล้านบาท/กิโลเมตร
ซึ่งถ้าต้องการทำทั้งประเทศที่มีระยะทางประมาณ 6,000 กว่ากิโลเมตร จะใช้เงินทั้งหมดประมาณ 7 แสนล้านบาท
ประกอบกับทางคมนาคมมีโครงการรถไฟทางคู่ที่ลงทุนเป็นจำนวนเงินหลายแสนล้านบาท ที่เป็นรางรถไฟแบบปกติไม่มีระบบโครงสร้างพื้นฐานที่เป็นไฟฟ้า ดังนั้นหัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่จะใช้เงินลงทุนน้อยกว่าและเป็นนวัตกรรมที่ตอบโจทย์ได้
ด้าน คุณเมธา จีนขำขาว ผู้จัดการวิศวกรไฟฟ้า Mine Mobility Research จะเป็นผู้มาช่วยแนะนำเกี่ยวกับเรื่องของตัวหัวรถจักรไฟฟ้า และ ตู้ Power Car
หัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่ (Battery Locomotive)
โครงสร้างของหัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่
โครงสร้างเดิมของรถไฟของประเทศไทย เป็นรถจักรดีเซลไฟฟ้า (Diesel-Electric Locomotive) มีเครื่อง ถ่ายทอดกำลังประกอบไปด้วย เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (generator) และมอเตอร์ไฟฟ้า ตัวเครื่องยนต์ดีเซลจะขับ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ให้จำหน่ายกระแสไฟฟ้า ป้อนเข้าไปที่มอเตอร์ไฟฟ้า ที่จะขับหมุนเพลาล้อกำลังของรถจักร
ส่วนหัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่จะนำส่วนของแบตเตอรี่ลิเธียมมาแทนที่ในส่วนของ Diesel engine โดยยังใช้หลักการทำงานเเบบเดียวกันกับของเดิม ถือได้ว่านี้เป็น หัวรถจักรแบบ BEV
ระบบขับเคลื่อนของหัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่
หัวรถจักรไฟฟ้า ประกอบด้วย 2 โบกี้ ( โบกี้ คือ อุปกรณ์ส่วนล่างที่รองรับน้ำหนักตู้รถไฟและลดแรงสั่นสะเทือน ) ซึ่ง 1 โบกี้มี 3 เพลา เมื่อรวมกันเท่ากับ 6 เพลา ในแต่ละเพลาจะมีมอตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนมีกำลังอยู่ที่ 380 กิโลวัตต์/ชั่วโมง แยกกัน เมื่อรวมทั้งหมดจะเท่ากับ 2.2 เมกะวัตต์
แบตเตอรี่
แบตเตอรี่อยู่ด้านในประตู 2 ช่อง บริเวณกลางหัวรถจักรไฟฟ้า จำนวน 28 แพ็ค ขนาด 835 กิโลวัตต์/ชั่วโมง หรือ 0.8 เมกะวัตต์
สเปคของหัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่
หัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่ น้ำหนักกดเพลา 19 ตันต่อเพลา ซึ่งสามารถลากน้ำหนัก 2,500 ตัน เมื่อรวมกับกำลังของมอเตอร์ไฟฟ้า 2.2 เมกะวัตต์
ถ้าลาก ตู้ Power Car น้ำหนักกดเพลา 20 ตันต่อเพลา มีทั้งหมด 4 เพลาที่ไม่มีมอเตอร์ไฟฟ้า รวมน้ำหนักทั้งหมดเท่ากับ 80 ตัน จะกินน้ำหนัก 2,500 ตันออกมาเล็กน้อย
ข้อกำหนดเรื่องการบรรทุกน้ำหนัก
รางรถไฟมีข้อกำหนดว่าไม่ควร รับน้ำหนักกดลงเพลาเกิน 20 ตัน/เพลา ในปัจจุบันมีรางรถไฟใหม่ ขนาด 20 ตันต่อเพลาและรางรถไฟเก่า ขนาด 16 ตันต่อเพลา
หากมีต้องการวิ่งในรางรถไฟแบบเก่า ทาง EA สามารถทำหัวรถจักรไฟฟ้าที่มีสเปคน้ำหนักต่อเพลาลดลงและลดจำนวนแบตเตอรี่ เพื่อให้สามารถวิ่งในรางได้ แต่ถ้าเป็นรางรถไฟเก่าขนาด 16 ตัน ที่ใช้มาเป็นเวลานานและอยู่ในทางที่ทุรกันดาร อาจไม่สามารถนำหัวจักรรถไฟฟ้ามาวิ่งได้
ด้านในหัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่
1. ห้องคนขับมี 2 ห้อง ประจำ 2 ทิศ
2. ด้านในถัดจากห้องคนขับ ถือว่าเป็น Know-how การขับเคลื่อนของหัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่ จะเห็นได้ว่ามีอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในจำนวนมาก ประกอบด้วย คอมเพรสเซอร์ ที่หัวรถจักรไฟฟ้ามีการใช้ลมในการเบรค Traction Inverter ทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ เพื่อไปขับมอเตอร์ไฟฟ้า AC และแบตเตอรี่ 8 เมกะวัตต์ ที่จะมีคอนโทรลและระบบระบายความร้อน
การทดสอบร่วมกับ การรถไฟแห่งประเทศไทย (รฟท.)
1. วัดขนาดของรถไฟ เมื่อวิ่งบนรางจะต้องไม่เกิดการชน
2. การทดสอบด้วยความเร็ว วัดความเร็วสูงสุดเมื่อวิ่งเฉพาะหัวรถจักรไฟฟ้าอย่างเดียว ทดสอบเวลาเบรคแบบกะทันหันต้องมีระยะที่ปลอดภัยและการเบรคต้องมีประสิทธิภาพ
3. เสียงและการสั่นสะเทือน ที่ห้องคนขับจะมีเสียงที่เบากว่าและส่วนหัวรถจักรไฟฟ้าเวลาวิ่งจะมีแรงสั่นสะเทือนน้อยกว่ารถจักรดีเซลไฟฟ้า
ระยะทางและความเร็ว
วิ่งเฉพาะหัวรถจักรไฟฟ้า : สามารถวิ่งได้ 120 กิโลเมตร/ชั่วโมง
ถ้าลากที่น้ำหนัก 2,500 ตัน : สามารถวิ่งได้ 250 – 300 กิโลเมตร ความเร็วเฉลี่ยอยู่ที่ 40 – 50 กิโลเมตร/ชั่วโมง สูงสุดอยู่ที่ 70 -80 กิโลเมตร/ชั่วโมง
ข้อจำกัดการวิ่งบนรางรถไฟ
1. จุดตัด คือ มีถนนวิ่งผ่านรางรถไฟเป็นจำนวนมาก ทำให้รถไฟวิ่งไม่ได้อย่างต่อเนื่อง เพราะต้องมีการหยุด เป็นระยะ
2. จากความกว้างของรางรถไฟที่ค่อนข้างแคบอยู่ที่ประมาณ 1 เมตร ทำให้รถไฟวิ่งได้ไม่เกิน 120 กิโลเมตร/ชั่วโมง และยังมีผลเรื่องของความเร็วเวลาเข้าโค้ง ถ้ารางรถไฟมีความกว้างมากขึ้น จะสามารถทำ ความเร็วเวลาเข้าโค้งได้สูงตามไปด้วย
การชาร์จหัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่
1. ตัวรับ มีลักษณะเป็นเบ้าสี่เหลี่ยม ที่ฝั่งหัวรถจักรไฟฟ้า มี 1 ตัวรับ และ Power Car มีทั้งหมด 3 ตัวรับ
2. เครื่องชาร์จหัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่ ขนาด 1 เมกะวัตต์ เวลาชาร์จฝั่งเครื่องชาร์จจะมี มอเตอร์ Actuator ดันหัวชาร์จเข้าไปเสียบที่ตัวรับ เป็นระบบอัตโนมัติทั้งหมด อีกทั้งตัวปลั๊กมีกลไกที่สามารถเอียงตัวให้เข้ากับตัวหัวรถจักรไฟฟ้า เพราะระยะการจอดชาร์จจะคลาดเคลื่อนอยู่
ตู้แบตเตอรี่แยก (Power Car)
คือ ตัวเติมระยะทางวิ่ง บรรจุแบตเตอรี่ ขนาด 3.1 เมกะวัตต์/ชั่วโมง เมื่อต่อพ่วงสามารถวิ่งได้ที่ 250 -300 กิโลเมตร
ด้านในตู้ Power Car
ด้านในจะเป็นแบตเตอรี่แพ็ค ที่ทาง EA เป็นผู้พัฒนาและออกแบบตั้งแต่เซลล์ โมดูล และแพ็คเลเวล จำนวน 2 ตู้คอนเทรนเนอร์ ตู้คอนเทรนเนอร์ละ 60 แพ็ค รวมทั้งหมด 120 แพ็ค
การพ่วงไฟสำหรับการเพิ่มระยะระหว่างตู้ Power Car และหัวรถจักรไฟฟ้า
ในตู้ Power Car มีสายไฟที่เชื่อมต่อแต่ละแบตเตอรี่ไปที่ห้องตรงกลาง และกระจายพลังงานผ่านสายไฟวิ่งมาที่ด้านหัวและท้ายของตู้ ตำแหน่ง Connector เป็น DC Power มีขั้วบวกและขั้วลบ แล้วมาต่อพ่วงเข้ากับหัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่
ส่วนตรงนี้จะเป็น Auxiliary Power เป็น AC Power ยกตัวอย่าง ในกรณีที่ต้องการมีการพ่วงไฟมาที่ ห้องโดยสารเพื่อจ่ายไฟให้อุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น แอร์
Battery Swapping Station
ในอนาคตตู้ Power Car จะสามารถทำแบบ Swap เนื่องจากทาง EA มีความต้องการลดเวลา จากการชาร์จไฟฟ้ากับเครื่องชาร์จ 3 เมกะวัตต์ ที่จะใช้เวลาในการชาร์จอยู่ที่ 1 ชั่วโมง
จึงมีการพัฒนาการเปลี่ยนแบตเตอรี่ทั้ง 2 ตู้คอนเทรนเนอร์ โดยการยกตู้คอนเทรนเนอร์แบตเตอรี่ตู้เก่าทั้ง 2 ตู้ออก และใส่ตู้คอนเทรนเนอร์ที่มีแบตเตอรี่ที่จุไฟฟ้าเต็มเรียบร้อยแล้วใส่เข้าไปแทน ซึ่งจะใช้เวลาไม่เกิน 10 นาที
นี้คือเรื่องราว หัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่เพื่อคนไทย จากการที่ EA มุ่งสร้างนวัตกรรมสำหรับคนไทย และเล็งเห็นถึงโอกาสในเรื่องของจุดเปลี่ยนของรถไฟ ที่พลังงานสะอาดกำลังเข้ามา รวมทั้งหัวรถจักรไฟฟ้าดังกล่าว ยังสามารถสร้างในประเทศไทยได้ ตามวิสัยทัศน์ของ EA ที่ต้องการให้ประเทศไทยเป็นผู้ผลิตและพัฒนาเทคโนโลยี พร้อมทั้งยังเป็นการสร้างอุตสาหกรรมและเศรษฐกิจของประเทศ ดังนั้นทาง EA มุ่งหวังว่าหัวรถจักรไฟฟ้านี้จะไม่ใช่แค่หัวทดสอบ แต่จะเป็นหัวรถจักรไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงและสามารถใช้ได้ทั้งประเทศ เพื่อเป็นการพลิกโฉมวงการรถไฟของประเทศไทย
คุณสามารถชมคลิปเรื่องหัวรถจักรไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่ได้ที่ด้านล่างนี้ และหากคุณชอบคลิปนี้ ขอฝาก กดแชร์ กดไลค์ กด Subscribe ให้ด้วยนะครับ
