บริการเปลี่ยนแบตเตอรี่ของ GeVeCo ทำงานอย่างไร?

GeVeCo เป็นบริการเปลี่ยนถ่ายแบตเตอรี่ที่ Hartford Electric Light Company ดำเนินการในรัฐคอนเนทิคัต สหรัฐอเมริกา ระหว่างปี 1910-1924: เจ้าของยานยนต์ไฟฟ้าไม่ต้องซื้อแบตเตอรี่ แต่ใช้แบตเตอรี่สำรองที่ชาร์จไว้ล่วงหน้าผ่านระบบสมาชิก ระบบนี้ทำงานด้วยโครงสร้างสัญญาที่ประกอบด้วยค่าบริการต่อไมล์แบบผันแปรและค่าบริการรายเดือน และรถเหล่านี้ได้เดินทางรวมกันมากกว่า 6 ล้านไมล์ จนถึงปี 1924 ซึ่งเป็นปีที่ปิดตัวลง

GeVeCo คืออะไร และแนวคิดมาจากไหน?

ก่อนที่บริษัทต่าง ๆ ในปัจจุบันจะนำเสนอการเปลี่ยนถ่ายแบตเตอรี่ราวกับเป็นนวัตกรรมใหม่ การรู้ว่าแนวคิดนี้ถูกเสนอครั้งแรกตั้งแต่ปี 1896 ทำให้มองเห็นภาพรวมของเรื่องนี้ได้ชัดเจนขึ้น ในเวลานั้นยานยนต์ยังไม่แพร่หลาย แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมีน้ำหนักมาก ความจุต่ำ และเวลาชาร์จนาน คอขวดหลักของยานยนต์ไฟฟ้ายุคแรกคือการกักเก็บพลังงาน ซึ่งยังคงเป็นจริงถึงปัจจุบัน แต่วิธีแก้ปัญหาในสมัยนั้นรุนแรงกว่ามาก: คือการทำให้แบตเตอรี่ไม่ใช่ส่วนหนึ่งที่ถาวรของยานพาหนะ แต่ถือเป็นสินค้าที่กักเก็บและเปลี่ยนถ่ายได้

ผู้เปลี่ยนแนวคิดนี้ให้กลายเป็นธุรกิจเชิงพาณิชย์คือ Hartford Electric Light Company บริษัทเริ่มดำเนินกิจการโดยจ่ายไฟฟ้าให้ลูกค้าหก รายด้วยโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำบนถนน Pearl Street เมื่อวันที่ 7 เมษายน 1883 และในปี 1896 เป็นผู้ดำเนินการโรงงานไฮดรอลิกแห่งแรกที่ใช้แบตเตอรี่สำรองไฟฟ้า นั่นคือเป็นองค์กรที่คุ้นเคยกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่มาหลายปี ไม่เพียงแต่สำหรับยานพาหนะ แต่ยังรวมถึงในฐานะส่วนหนึ่งของระบบสายส่งไฟฟ้าด้วย ในปี 1910 บริการที่อาศัยความร่วมมือกับ General Vehicle Company - บริษัทที่ General Electric ถือหุ้นบางส่วน ชื่อย่อว่า GeVeCo - ได้ถูกสร้างขึ้นบนประสบการณ์เหล่านี้

โมเดลธุรกิจทำงานอย่างไร: ซื้อรถโดยไม่มีแบตเตอรี่ ใช้พลังงานผ่านระบบสมาชิก

จุดที่ฉลาดของระบบ GeVeCo คือการแบ่งกรรมสิทธิ์ออกเป็นสองส่วนแยกกัน ลูกค้าซื้อรถจาก General Vehicle Company โดย ไม่รวมแบตเตอรี่ ชุดแบตเตอรี่ที่หนักและแพงไม่ถูกรวมอยู่ในต้นทุนการซื้อเลย ส่วนพลังงานไฟฟ้าซื้อจาก Hartford Electric Light Company ในรูปแบบแบตเตอรี่แบบเปลี่ยนถ่ายได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง รถซื้อเพียงครั้งเดียว ส่วนพลังงานจะจัดหาให้อย่างต่อเนื่อง เช่นเดียวกับบริการที่สมัครสมาชิกในปัจจุบัน

โครงสร้างสัญญาก็สะท้อนการแบ่งแยกนี้ โดยประกอบด้วยสององค์ประกอบ:

• ค่าบริการต่อไมล์แบบผันแปร: พลังงานที่ใช้จะถูกออกบิลตามระยะทางที่ยานพาหนะเดินทาง หลักจ่ายตามการใช้งานทำให้สามารถขายพลังงานที่กักเก็บอยู่ในแบตเตอรี่ได้โดยตรง
• ค่าบริการรายเดือน: ค่าธรรมเนียมนี้ครอบคลุมการบำรุงรักษาแบตเตอรี่และการจัดเก็บรถบรรทุก กล่าวคือ สุขภาพ อายุการใช้งาน และความพร้อมใช้งานของแบตเตอรี่เป็นความรับผิดชอบของผู้ให้บริการ ไม่ใช่ของลูกค้า

เมื่อมองจากวันนี้ก็ยังเห็นได้ชัดว่าโครงสร้างนี้ทันสมัย: ความเสี่ยงจากการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ การเป็นเจ้าของส่วนประกอบที่แพงที่สุด และปัญหาโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จ ทั้งสามเรื่องถูกโยนให้เป็นภาระของผู้ให้บริการทั้งหมด ในด้านฮาร์ดแวร์ ระบบก็ถูกออกแบบมาอย่างครบวงจรตั้งแต่ต้นจนจบ; ทั้งยานพาหนะและแบตเตอรี่ถูกผลิตในรูปแบบที่อำนวยความสะดวกต่อการเปลี่ยนเร็ว แพ็กที่หมดประจุจะถูกเปลี่ยนเป็นแพ็กที่ชาร์จเต็มที่สถานี และลูกค้าก็มุ่งหน้าต่อไปได้เลยโดยไม่ต้องรอชาร์จ ในยุคนั้นบริการนี้ให้กับรถบรรทุกไฟฟ้าเป็นหลัก; ยานพาหนะกองฟลีทที่วิ่งบนเส้นทางคงที่และคาดการณ์ระยะทางได้ คือกลุ่มลูกค้าที่โมเดลการแลกเปลี่ยนแบตเตอรี่เข้ากับเศรษฐศาสตร์ได้ดีที่สุด

6 ล้านไมล์ใน 14 ปี: ความสำเร็จที่พิสูจน์ได้ว่าขยายสเกลได้ของระบบ

มาตรวัดที่ซื่อสัตย์ที่สุดในการประเมินบริการหนึ่ง คือมันทำงานได้มากเพียงใด บริการแบตเตอรี่ของ GeVeCo ดำเนินการต่อเนื่องตั้งแต่ปี 1910 ถึง 1924 และในช่วงเวลานี้ยานพาหนะที่ได้รับบริการรวมระยะทางได้มากกว่า 6 ล้านไมล์ เมื่อคำนึงถึงสภาพถนนในยุคปี 1910 และความหนาแน่นพลังงานของแบตเตอรี่ในสมัยนั้น ตัวเลขนี้ไม่ใช่ตัวเลขโชว์ที่ฟ้องเกินจริง แต่คือผลรวมของการปฏิบัติงานที่ทำซ้ำทุกวันตลอดสิบสี่ปี

ในแง่วิศวกรรม สิ่งที่โดดเด่นคือระบบนี้ไม่ได้พึ่งพาปาฏิหาริย์ทางเทคโนโลยีเพียงอย่างเดียว แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดยังคงอยู่ภายในข้อจำกัดของยุคสมัย; ความสำเร็จมาจากการที่ผู้ให้บริการซึ่งชาร์จและดูแลแบตเตอรี่อย่างรวมศูนย์ สามารถชดเชยความหนาแน่นพลังงานที่ต่ำด้วยโลจิสติกส์และการออกแบบสัญญา ปัญหาเรื่องเวลาชาร์จไม่ได้หายไป แต่ลูกค้าไม่เคยต้องใช้เวลานั้นไปกับการต่อคิวรอเลย

บริการคู่ขนานในชิคาโก: เจ้าของรถ Milburn และการแลกเปลี่ยนใน 5 นาที

GeVeCo ไม่ใช่ตัวอย่างเดียว ตั้งแต่ปี 1917 เป็นต้นมาและต่อเนื่องหลายปี มีการให้บริการเช่าแบตเตอรี่ที่คล้ายกันสำหรับเจ้าของรถไฟฟ้า Milburn ในชิคาโก Milburn Light Electric ที่ผลิตในเมืองโตเลโด รัฐโอไฮโอ มีราคาต่ำที่สุดเมื่อเทียบกับคู่แข่งในยุคนั้น และเบากว่าประมาณ 1,000 ปอนด์; ถูกมองว่าเงียบ สะอาด และสง่างาม Milburn Wagon Company ผลิตรถไฟฟ้ารวมทั้งสิ้นประมาณ 4,000 คัน ระหว่างปี 1915-1923

รายละเอียดของบริการในชิคาโกสะท้อนให้เห็นความเป็นผู้ใหญ่เชิงปฏิบัติการของยุคนั้น Fashion Station ซึ่งบันทึกไว้ในสิ่งพิมพ์อุตสาหกรรมไฟฟ้าปี 1917 เป็นสถานีแรกที่ให้บริการโปรแกรมเช่าแบตเตอรี่ และเปลี่ยนแพ็กแบตเตอรี่ภายในประมาณ 5 นาที ส่วนรุ่นปี 1922 ของ Milburn ผู้ให้บริการสามารถตรวจสอบและบำรุงรักษาแพ็กแบตเตอรี่ได้แม้ไม่มีคำขอแลกเปลี่ยนจากเจ้าของ - กล่าวคือสต็อกแบตเตอรี่สามารถรักษาสภาพให้พร้อมใช้อย่างรวมศูนย์ได้แม้ไม่ได้ถูกใช้งาน นี่คือวินัยที่ใกล้เคียงกับการบริหารกองฟลีทในยุคปัจจุบันมากพอสมควร

ทำไมระบบจึงล่มสลาย? ความเหนือกว่าของน้ำมันเบนซินและการขาดแคลนความต้องการ

บริการของ GeVeCo ถูกยุติลงในปี 1924; เหตุผลก็คือ ความต้องการรถยนต์ไฟฟ้าที่ลดลงและความไม่สนใจจากอุตสาหกรรมโดยรวมนั่นเอง แต่สิ่งนั้นไม่ใช่ความล้มเหลวของโมเดลธุรกิจ หากแต่เป็นการระเหยหายไปของตลาดที่บริษัทดำเนินงานอยู่มากกว่า รถยนต์ไฟฟ้ายุคแรกมีส่วนแบ่งตลาดอย่างมีนัยสำคัญในต้นปี 1900 และในปี 1900 ก็มีกองรถแท็กซี่ไฟฟ้าให้บริการในนิวยอร์ก รถไฟฟ้าเงียบ สะอาด และใช้งานง่าย ต่างจากรถเบนซินที่ต้องหมุนสตาร์ทด้วยมือ รถไฟฟ้าจึงถูกทำการตลาดเพื่อกลุ่มคนขับหญิง แต่แล้วปัจจัยที่เปลี่ยนดุลยภาพก็เข้ามารุมเร้า:

• น้ำมันเท็กซัสราคาถูก: เมื่อถนนระหว่างเมืองได้รับการปรับปรุง ความต้องการระยะทางไกลก็เพิ่มขึ้น เบนซินราคาถูกทำให้เครื่องยนต์สันดาปภายในกลายเป็นทางออกตามธรรมชาติสำหรับการเดินทางระยะไกล
• มอเตอร์สตาร์ทไฟฟ้า: ระบบสตาร์ทไฟฟ้าที่แพร่หลายตั้งแต่ปี 1912 เป็นต้นมา ได้ขจัดอุปสรรคการใช้งานที่ใหญ่ที่สุดของรถเบนซินออกไป นั่นคือวิธีหมุนสตาร์ทด้วยมือ และทำให้ข้อได้เปรียบที่แข็งแกร่งที่สุดของรถไฟฟ้าสูญเปล่า
• ราคา: ในปี 1912 รถยนต์ไฟฟ้ามีราคาเฉลี่ยราว 1,750 ดอลลาร์ ขณะที่รถเครื่องยนต์สันดาปภายในขายอยู่ที่ประมาณ 650 ดอลลาร์ Ford Model T ที่ถูกลงมาจากการผลิตจำนวนมากตั้งแต่ปี 1908 ได้เปิดช่องว่างราคานี้อย่างถาวร

เมื่อปัจจัยทั้งสามนี้มาบรรจบกัน แม้แต่ปัญหาที่โมเดลการเปลี่ยนแบตเตอรี่แก้ไขได้ นั่นคือเวลารอชาร์จ ก็ไม่เพียงพอที่จะช่วยตลาดไว้ได้ เพราะไม่เหลือรถให้ซื้อแล้ว รถยนต์ไฟฟ้าถอนตัวออกจากเวทีไปเกือบทั้งหมดภายในปี 1935 และแผนสมาชิกของ GeVeCo ก็สิ้นสุดลงไปพร้อมกัน เพราะไม่พบตลาดที่จะพาไปด้วย

ความพยายามเปลี่ยนแบตเตอรี่ยุคใหม่: ชั่วขณะเดียวเท่านั้น รอบที่สองและสามของไอเดียเดิม

แน่นอนว่าไอเดียไม่ได้ตาย มันรอตลาดอยู่ ความพยายามแรกที่พยายามทำให้การเปลี่ยนแบตเตอรี่เป็นกระแสหลักในยุคใหม่คือ Better Place ซึ่งเปิดสถานีแห่งแรกในอิสราเอลเมื่อเดือนมีนาคม 2011 บริษัทที่เสนอการเปลี่ยนประมาณ 5 นาที ล้มละลายในเดือนพฤษภาคม 2013 Tesla ก็สาธิตการเปลี่ยนประมาณ 90 วินาทีสำหรับ Model S ในเดือนมิถุนายน 2013 และวางแผนจะเสนอบริการนี้ในราคา 60-80 ดอลลาร์ แต่ในปี 2015 ก็ปิดสถานีเดียวของตนเนื่องจากขาดความสนใจจากลูกค้า ตัวอย่างเหล่านี้เป็นการทวนความจริงที่ GeVeCo เผชิญในยุคใหม่: เทคโนโลยีเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ จำเป็นต้องมีกองรถที่ยั่งยืนและรูปแบบการใช้งานที่ชัดเจนรองรับอยู่เบื้องหลัง

ก็มีตัวอย่างที่ได้ผลลัพธ์ต่างออกไป Gogoro ดำเนินเครือข่ายเปลี่ยนแบตเตอรี่ที่ใหญ่ที่สุดในโลกสำหรับสกูตเตอร์ไฟฟ้าในไต้หวัน โดยมีสถานีประมาณ 11,000 แห่ง ณ ปี 2021 และทำการเปลี่ยนไปแล้วกว่า 200 ล้านครั้ง ส่วน NIO ไปถึงหลัก 100 ล้านครั้งของการเปลี่ยนแบตเตอรี่ภายในปี 2026 เวลาเปลี่ยนเฉลี่ยประมาณ 3 นาที และจำนวนครั้งที่ทำได้ในหนึ่งสัปดาห์อยู่ที่ราว 1.2 ล้านครั้ง จุดร่วมของการเปลี่ยนทั้งในระดับเล็กและใหญ่ ก็คือหลักการเดียวกับที่ GeVeCo พิสูจน์ไว้ในปี 1910: เมื่อแบตเตอรี่ถูกจัดการในฐานะโครงสร้างพื้นฐานที่ใช้ร่วมกัน คุณสามารถขจัดปัญหาเวลาชาร์จได้อย่างสมบูรณ์

บทเรียนที่สืบทอดจาก GeVeCo จนถึงปัจจุบัน

บริการของ GeVeCo โดย Hartford Electric Light Company เป็นกรณีศึกษายุคแรกที่ควรค่าแก่การจดจำ เพราะแก้ปัญหาสามเรื่องได้ในคราวเดียว: มันย้ายต้นทุนเริ่มต้นที่สูงของแบตเตอรี่จากลูกค้าไปที่ผู้ให้บริการ กำจัดเวลารอชาร์จด้วยระบบเปลี่ยนถ่าย และรวมการบำรุงรักษาแบตเตอรี่ไว้ที่ศูนย์กลาง ข้อมูลการเดินทาง 6 ล้านไมล์แสดงให้เห็นว่านี่ไม่ใช่การออกแบบในทางทฤษฎี แต่เป็นการดำเนินงานที่อยู่รอดมานานสิบสี่ปี สิ่งที่ทำลายระบบนี้ไม่ใช่ตัวรุ่นรถเอง แต่เป็นข้อได้เปรียบด้านราคาและการใช้งานของรถเบนซิน วันนี้ขณะที่เครือข่ายเปลี่ยนถ่ายแบตเตอรี่กำลังเติบโตอีกครั้ง คำถามที่ต้องวัดก็ยังไม่เปลี่ยนแปลง: มีรถเพียงพอและรูปแบบการใช้งานที่เหมาะสมหรือไม่? GeVeCo คือจุดข้อมูลแรกและเก่าแก่ที่สุดของคำถามนี้

แหล่งอ้างอิง

• Battery swapping
• Swapping electric car batteries since the Gilded Age
• The History of the Electric Car - U.S. Department of Energy
• An Early History of the Hartford Electric Light Company
• Hartford Electric Light Company Records
• Milburn Light Electric
• Documents - Milburn Light Electric
• The 1922 Milburn Light Electric
• Milburn Light Electric Car Advertisement - The Henry Ford
• 1918 Milburn Electric
• NIO Achieves 100 Million Battery Swaps
• Battery swap works: Nio completes 1.2 million swaps in a single week