สถานีชาร์จแห่งแรกถูกติดตั้งที่ไหนและอย่างไร?

ในช่วงต้นทศวรรษ 1900 หน่วย Electrant ของ General Electric ที่ติดตั้งตามถนนในนครนิวยอร์ก ถือเป็นก้าวแรกอย่างเป็นรูปธรรมของความฝันเรื่องรถยนต์ไฟฟ้าในเมือง
ในช่วงต้นทศวรรษ 1900 หน่วย Electrant ของ General Electric ที่ติดตั้งตามถนนในนครนิวยอร์ก ถือเป็นก้าวแรกอย่างเป็นรูปธรรมของความฝันเรื่องรถยนต์ไฟฟ้าในเมือง

แชร์หน้านี้

สถานีชาร์จแห่งแรก ๆ ในศตวรรษที่ 20 ถูกติดตั้งในเมืองต่าง ๆ อย่าง New York ในรูปแบบตู้ชาร์จประเภทติดถนน "Electrant" ที่ผลิตโดย General Electric จุดชาร์จของตัวแทนจำหน่ายและอู่รถ รวมถึงสถานีตามร้านค้าที่ดึงดูดลูกค้าผู้มั่งคั่ง ส่วนการชาร์จที่บ้านคือแกนหลักที่แท้จริง บริษัทไฟฟ้าสร้างโครงสร้างพื้นฐานขึ้นบนฐานของเครือข่ายไฟส่องสว่าง และแม้กระทั่งมีการทดลองเปลี่ยนแบตเตอรี่ แต่ความสะดวกในการลำเลียงของน้ำมันเบนซินก็ทำให้เครือข่ายนี้ตกอยู่เบื้องหลัง หน้านี้เล่าเรื่องราวของโครงสร้างพื้นฐานที่ถูกลืมนี้ ตั้งแต่การก่อกำเนิดจนถึงบทเรียนสมัยใหม่

สิ่งที่น่าสนใจ

  • รถยนต์ไฟฟ้าคันแรกของอเมริกาสร้างโดย William Morrison ในปี 1891 มีความเร็วสูงสุด 14 mph
  • General Electric ผลิตตู้ชาร์จติดถนนชื่อ Electrant สำหรับ New York ในต้นศตวรรษที่ผ่านมา
  • สถานีชาร์จประเภทอู่รถที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่คาดว่ายังคงอยู่ คืออู่คอนกรีตของ Thomas Edison ที่สร้างในปี 1908
  • แนวคิดการเปลี่ยนแบตเตอรี่ถูกเสนอขึ้นในปี 1896 โดย Hartford Electric Light Company นำไปใช้จริงระหว่างปี 1910–1924
  • เมื่อถึงทศวรรษ 1930 รถยนต์ไฟฟ้าได้หายไปจากถนนเป็นส่วนใหญ่แล้ว

โครงสร้างพื้นฐานที่เริ่มต้นจากเต้ารับ: การชาร์จที่บ้านและโกดัง

เครือข่ายชาร์จแรกของรถยนต์ไฟฟ้า ต่างจากแผนที่ชาร์จเร็วในปัจจุบัน ถูกสร้างขึ้นด้วยตรรกะที่ตรงข้ามโดยสิ้นเชิง: บ้านก่อน แล้วจึงเป็นสิ่งอื่นทั้งหมด เมื่อถึงปี 1910 เจ้าของบ้านสามารถติดตั้งหน่วยชาร์จในทรัพย์สินของตนเองและปล่อยให้รถเสียบเต้ารับไว้ตลอดทั้งคืนได้ หน่วยแรก ๆ เหล่านี้ที่ติดตั้งบนผนังเชื่อมต่อสายเคเบิลเข้ากับรถโดยตรง ซึ่งในแง่โครงสร้างทางเทคโนโลยีก็ไม่ได้ห่างไกลจากเครื่องชาร์จบ้านในปัจจุบันเลย นอกจากนี้ ร้านซ่อมรถในเมืองที่เพิ่มจำนวนขึ้นเรื่อย ๆ ก็เริ่มให้บริการชาร์จเป็นบริการเสริมแล้ว

เหตุผลทางเทคนิคของแนวทางนี้นั้นง่ายมาก: แบตเตอรี่ยุคแรกมีความจุต่ำและใช้เวลาชาร์จนาน แบตเตอรี่ 24 ลูก ในรถม้าสี่ล้อหกที่นั่งของ Morrison ปี 1891 ต้องชาร์จทุกครั้งที่วิ่งได้ 50 ไมล์ ภายใต้สมดุลพลังงานเช่นนี้ โมเดล "ชาร์จรถตอนกลางคืน ใช้งานตอนกลางวัน" จึงเป็นทางแก้ที่มีประสิทธิภาพกว่าการสร้างเครือข่ายสาธารณะขนาดใหญ่มาก

เรกติไฟเออร์: สะพานแรกจาก AC สู่ DC

ชิ้นส่วนสำคัญของการชาร์จที่บ้านคือเรกติไฟเออร์ไอปากปรอทที่พัฒนาขึ้นในปี 1902 วาล์วนี้ซึ่งแปลงกระแสสลับของระบบไฟเป็นกระแสตรงที่แบตเตอรี่ต้องการ คือองค์ประกอบสำคัญที่ทำให้กระบวนการชาร์จใช้งานได้จริงในระดับบ้าน หากมองในเชิงวิศวกรรม ความแตกต่างระหว่างจุดชาร์จบ้านในต้นศตวรรษที่ 1900 กับหน่วย Level 2 สมัยใหม่ ไม่ได้อยู่ที่ฟังก์ชันพื้นฐาน แต่อยู่ที่กำลังไฟและอิเล็กทรอนิกส์ควบคุม

จุดชาร์จสาธารณะแห่งแรก: Electrant และอู่รถในเมือง

ผู้นำด้านชื่อเสียงในฝั่งสาธารณะคือ General Electric ในต้นศตวรรษที่ผ่านมา บริษัทได้ผลิตหน่วยชื่อ Electrant ที่ให้บริการชาร์จติดถนนใน New York ปรัชญาการออกแบบน่าทึ่งในความทันสมัย: Electrant เช่นเดียวกับหน่วยชาร์จ 240 โวลต์ Level 2 AC หรือ DC ความเร็วสูงในปัจจุบัน สามารถติดตั้งได้แทบทุกที่ที่รถสามารถจอดได้ นอกจากนี้ ย่านร้านค้าในใจกลางเมืองยังติดตั้งสถานีชาร์จของตนเองเพื่อดึงดูดลูกค้าผู้มั่งคั่ง โดยเฉพาะคนขับหญิงที่ไม่ต้องการใช้วิธีหมุนคันโยก จุดชาร์จของตัวแทนจำหน่ายก็เป็นหนึ่งในทางเลือกเช่นกัน แบตเตอรี่ของบางรุ่นสามารถถอดออกได้ และยานพาหนะสามารถฝากไว้ที่โรงรถเพื่อชาร์จได้

บันทึกภาพถ่ายจากคลังภาพยืนยันความเป็นจริงของโครงสร้างพื้นฐานนี้: ภาพถ่ายปี 1906 แสดงโรงรถชาร์จยุคแรกในนิวยอร์ก และภาพในปี 1912 แสดงคนงานที่เดินเครื่องอุปกรณ์ชาร์จยานพาหนะขนาดยักษ์ผลิตโดย General Electric ข้อมูลเชิงตัวเลขเกี่ยวกับขอบเขตทั้งหมดของเครือข่ายที่แพร่กระจายยังไม่ชัดเจน ข้ออ้างที่แพร่หลายเกี่ยวกับจำนวนสถานีสาธารณะในสหรัฐอเมริกายุคทศวรรษ 1910 ยังคงคลุมเครือเกินกว่าจะนำมาใช้ได้โดยไม่ต้องยืนยันจากแหล่งข้อมูลชั้นต้น

โรงรถของ Edison: ตัวอย่างที่เก่าแก่ที่สุดที่รอดชีวิตมาได้

สิ่งตกค้างที่จับต้องได้ที่สุดของเรื่องราวโครงสร้างพื้นฐานคือโรงรถคอนกรีตที่ Thomas Edison สั่งสร้างในปี 1908 อาคารนี้เป็นที่ตั้งของสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าแบบโรงรถที่เชื่อกันว่าเก่าแก่ที่สุดที่รอดชีวิตมาได้ Edison เป็นหนึ่งในผู้ที่เชื่อมั่นในอนาคตของรถยนต์ไฟฟ้า เขาและ Henry Ford ร่วมกันผลิตรถต้นแบบไฟฟ้าอย่างน้อยหนึ่งคัน อย่างไรก็ตาม ทั้งสองต่างเห็นว่าอนาคตของเครื่องยนต์เบนซินสดใสกว่า ส่วนความพยายามของ Edison ในการพัฒนาแบตเตอรี่ที่เบากว่ากลับถูกเลื่อนออกไปเรื่อยๆ หนึ่งในเหตุผลคือแบตเตอรี่นิกเกิล-เหล็กไม่สามารถส่งมอบคำสัญญาที่จะเป็นทางเลือกแทนชุดแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดที่หนักและตุ้ต่ะได้ทันเวลา อีกปัจจัยหนึ่งมีลักษณะเชิงโครงสร้างมากกว่า: ไฟฟ้ายังไม่แพร่หลายนอกเขตใจกลางเมือง

ฉันเชื่อมั่นในอนาคตของรถยนต์ไฟฟ้า แต่อนาคตของเครื่องยนต์เบนซินสดใสกว่า
Thomas Edison นักประดิษฐ์

การเปลี่ยนแบตเตอรี่: โมเดล "เติมเชื้อเพลิง" แบบรวดเร็วที่ทดลองเมื่อศตวรรษก่อน

New York'ta bir buz pateni pisti 1900'lerin başında pil değişim istasyonuna dönüştü; fikir çöktü ama bugünkü modellerin şeması çoktan çizilmişti.

คำตอบที่รุนแรงที่สุดในยุคนั้นต่อปัญหาเวลาชาร์จคือการเปลี่ยนแบตเตอรี่ แนวคิดนี้ถูกเสนอครั้งแรกในปี 1896 และถูกนำมาใช้จริงโดย Hartford Electric Light Company ระหว่างปี 1910-1924 ในรูปแบบบริการแบตเตอรี่ GeVeCo ในช่วงเวลานั้น ทั้งยานพาหนะและแบตเตอรี่ต่างถูกดัดแปลงให้เหมาะสำหรับการเปลี่ยนอย่างรวดเร็ว ในนิวยอร์ก Electric Vehicle Company ก้าวไปไกลกว่านั้น: พวกเขาเปลี่ยนสนามสเก็ตน้ำแข็งให้กลายเป็นสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ - ห้องโดยสารเข้าไปข้างใน แบตเตอรี่ที่หมดจะถูกเปลี่ยนเป็นชุดที่ชาร์จแล้ว แล้วยานพาหนะก็ออกจากไป ธุรกิจนี้ล่มสลายลงภายในปี 1907 แต่ในเชิงแบบแผนแล้วเหมือนกับโมเดลการเปลี่ยนแบตเตอรี่ในปัจจุบัน อุปสรรคเชิงโครงสร้างก็ชัดเจน: แบตเตอรี่สำรองมีน้ำหนักมากมากต่อหน่วยพลังงาน และนั่นหมายถึงโลจิสติกส์ที่ต้องแบกรับน้ำหนักทั้งหมดนี้

ทำไมบริษัทไฟฟ้าจึงสร้างเครือข่ายชาร์จ?

สถาปนิกของโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จยุคแรกไม่ใช่โครงการรัฐที่คลุมเครือ หรือผู้ผลิตรถยนต์ แต่เป็นบริษัทไฟฟ้า การผลิตและจำหน่ายไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ที่จัดตั้งขึ้นสำหรับการให้แสงสว่างและระบบรางเบา ได้วางรากฐานของโครงสร้างพื้นฐานที่รถยนต์ไฟฟ้าต้องการ ขณะที่เครือข่ายเมืองขยายตัวออก จุดชาร์จก็ถูกเพิ่มเข้าไปบนเครือข่ายนั้น - คำถามที่วันนี้ถูกหยิบยกขึ้นในการถกเถียงเรื่องโครงสร้างพื้นฐานว่า "กริดพร้อมหรือยัง" ในยุคนั้นคือยังไม่มีกริดเลย กริดถูกสร้างขึ้นก่อน แล้วการชาร์จจึงตามมา

ขอบเขตของโมเดลนี้ก็คือขอบเขตของกริดด้วยเช่นกัน น้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิงที่ขนส่งได้: สามารถส่งเป็นถังน้ำมันไปยังเมืองเล็กๆ ที่ห่างไกลได้ ส่วนไฟฟ้าในยุคนั้นยังไม่ใช่บริการที่ทุกคนเข้าถึงได้ในระยะห่างจากจุดผลิตเพียงเท่าใดเท่ากัน ที่เครือข่ายชาร์จจำกัดอยู่เพียงในเมืองไม่ใช่ความล้มเหลวทางเทคโนโลยีในตัวมันเอง แต่เป็นภูมิศาสตร์ของการจัดจำหน่ายพลังงานในยุคนั้น

การขับขี่ด้วยน้ำมันเบนซินก้าวขึ้นมานำได้อย่างไร?

ปั๊มน้ำมันยุคแรกๆ ก็แท้จริงแล้วมีจำนวนน้อยเช่นกัน ต้นคริสต์ ศตวรรษที่ 20 ผู้ขับขี่ต้องท่องจำตำแหน่งของปั๊มน้ำมันเวลาวางแผนเดินทาง และปั๊มน้ำมันแพร่หลายในช่วงทศวรรษ 1930 นั่นคือ เครือข่ายชาร์จไม่ใช่พลังเดียวที่ปล่อยน้ำมันเบนซินไว้ข้างหลังแล้วก้าวนำไป ปัจจัยที่วัดได้หลายประการที่ทำให้รถไฟฟ้าถูกทิ้งไว้ข้างหลังทำงานร่วมกัน:

  • 1912: มอเตอร์สตาร์ทไฟฟ้าของ Charles Kettering ในการใช้งานครั้งแรกบน Cadillac 1912 ได้ขจัดที่จับเหวี่ยงออกไป - ข้อเสียเชิงปฏิบัติที่ใหญ่ที่สุดของรถน้ำมันถูกลบล้างไป
  • 1908: Ford Model T วางจำหน่ายในราคา 850 ดอลลาร์ รถไฟฟ้าส่วนใหญ่แพงกว่าอย่างน้อยสองเท่า ในปี 1923 Model T ราคาต่ำกว่า 300 ดอลลาร์ ขณะที่รถไฟฟ้าอาจแพงกว่าถึง 10 เท่า
  • น้ำมันดิบราคาถูกที่พบในเท็กซัสทำให้ราคาน้ำมันเบนซินลดลง รถไฟฟ้าอาจแพงกว่า 2-3 เท่า
  • เมื่อถนนขยายออกไปนอกเมือง รถไฟฟ้าที่มีความเร็วต่ำและระยะทางสั้นก็ไม่เหมาะสำหรับการเดินทางระยะไกลอีกต่อไป

ผลลัพธ์มาอย่างรวดเร็ว: ภายในปี 1930 รถยนต์ไฟฟ้าหายไปจากถนนเป็นส่วนใหญ่ และเมื่อถึงปี 1935 ก็แทบหายไปหมดสิ้น เครือข่ายชาร์จถูกสร้างขึ้นก่อนเครือข่ายน้ำมันเบนซิน - แต่ตลาดยานพาหนะซึ่งเป็นตัวพาของมันกลับหายไป

การเปรียบเทียบรถไฟฟ้ายุคแรกรถน้ำมันยุคแรก
โครงสร้างพื้นฐานด้านเชื้อเพลิง/พลังงานบ้าน โรงรถ Electrant สถานีตามร้านค้าปั๊มที่มีจำนวนน้อย แพร่หลายในทศวรรษ 1930
สมดุลราคา (1908)แพงกว่า Model T อย่างน้อยสองเท่าModel T: 850 ดอลลาร์
ส่วนต่างราคาปี 1923แพงกว่าถึง 10 เท่าต่ำกว่า 300 ดอลลาร์
ข้อจำกัดด้านระยะทางระยะทางสั้น ความเร็วต่ำเดินทางไกลด้วยเชื้อเพลิงที่ขนส่งได้
เทคโนโลยีสำคัญเรกติไฟเออร์ปี 1902 การเปลี่ยนแบตเตอรี่สตาร์ทไฟฟ้าปี 1912

จากยุคระหว่างกาลสู่ EV1: การรอคอยอันยาวนานของเทคโนโลยีการชาร์จ

หลังทศวรรษ 1930 ประเด็นโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จหายไปจากวาระไปหกทศวรรษ การกลับมาอยู่ในความสนใจมาพร้อมกับ GM EV1 ที่พัฒนาขึ้นในปี 1996 เพื่อตอบสนองข้อบังคับยานยนต์ไร้มลพิษของแคลิฟอร์เนีย: รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ผลิตเชิงอนุกรมรุ่นแรก ด้วยระยะทางประมาณ 60 ไมล์ และความเร็วสูงสุด 80 mph รถประมาณ 800 คัน ถูกเช่าในลอสแอนเจลิส ทูซอน และฟีนิกซ์ ระหว่างปี 1996-2003 ข้อเสนอด้านการชาร์จของ EV1 ไม่อาจมองข้ามได้: ระบบชาร์จแบบเหนี่ยวนำ - เทคโนโลยีแผ่นชาร์จ "paddle" ของ Magne Charge - ให้ความจุตามทฤษฎี 80 kW และยานพาหนะจะส่งข้อมูลประเภทแบตเตอรี่และสถานะการชาร์จไปยังเครื่องชาร์จ การผลิตถูกหยุดลงในปี 2002 แต่สิ่งที่เรียนรู้จาก EV1 ได้หล่อหลอมเทคโนโลยีแบตเตอรี่ในยุคต่อมา การศึกษาให้ผู้บริโภครู้จัก และการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐาน

วงจรของสายพันธุ์ยุคใหม่สมบูรณ์ลงตามลำดับดังนี้: รถ tzero ปี 1997 ของ AC Propulsion ที่ใช้เซลล์ลิเธียม-ไอออน; การก่อตั้ง Tesla Motors โดย Eberhard และ Tarpenning ในปี 2003; การลงทุนของ Musk ใน Tesla หลังข้อเสนอให้รับช่วงผลิต tzero ถูกปฏิเสธ; และ Tesla Roadster ที่เข้าสู่การผลิตในปี 2008 ในฐานะหนึ่งในรถแรกๆ ที่มีระยะทาง 200 ไมล์ ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง การไปถึงยอดขาย EV สะสม 1 ล้านคันนั้นเกิดขึ้นหลังจากรถ EV กลุ่มตลาดหลักคันแรกไปแล้วมากกว่า 8 ปี รายละเอียดทางเทคนิคที่น่าสนใจประการหนึ่ง: ทุกหน่วยในฐานข้อมูลสถานีชาร์จของสหรัฐฯ ก่อนปี 2011 ล้วนเป็นอุปกรณ์ชาร์จรุ่น "legacy" ที่ให้บริการรถยุคแรกอย่าง EV1

เครือข่ายชาร์จเมื่อหนึ่งศตวรรษก่อนสอนอะไรแก่เครือข่ายยุคใหม่?

ในรูปแบบการใช้งานที่ขนานกันอย่างโดดเด่น: วันนี้ก็เช่นเดียวกับเมื่อหนึ่งศตวรรษก่อน ยานพาหนะถูกชาร์จเป็นหลักที่บ้าน; ในอเมริกาเหนือ การชาร์จมากกว่า 80% เกิดขึ้นที่บ้าน กล่าวคือ แผน "ใช้บ้านเป็นแกนหลัก" ของยุคแรกไม่ได้ล้มเหลว แค่ถูกขัดจังหวะแล้วกลับมาอีกครั้ง จุดอ่อนของเครือข่ายยุคแรกก็ยังคงเป็นปัจจุบันเช่นเดียวกัน: โครงสร้างพื้นฐานอยู่ได้ไม่ได้หากไม่มียานพาหนะ และยานพาหนะขายไม่ได้หากไม่มีโครงสร้างพื้นฐาน ด้วยเหตุนี้ ในยุคใหม่ สมดุลระหว่างการใช้งานการชาร์จกับการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานยังคงเป็นแกนกลางของเรื่อง; ข้อมูลจากช่วงการชาร์จกว่า 100 ล้านครั้งในปีที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่าการใช้งานยังนำหน้าการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานอยู่

เศรษฐศาสตร์ฝั่งสาธารณะก็อยู่ในกระบวนการเป็นผู้ใหญ่ที่คล้ายกับยุคแรก: เครือข่ายชาร์จเร็วยุคแรกบางส่วนมีกำไร ส่วนใหญ่ไม่มี และโมเดลธุรกิจของการชาร์จเร็วยังคงพัฒนาอยู่ สหรัฐฯ ทำลายสถิติในปี 2025 ด้วยการเพิ่มจุดชาร์จสาธารณะมากกว่าปีก่อนหน้าถึง 20% - แต่การเข้าถึงจุดชาร์จอย่างทั่วถึงยังคงถูกระบุว่าเป็นอุปสรรคสำคัญในการเพิ่มยอดขาย EV บทเรียนหลักจากความพยายามครั้งแรกของบริษัทไฟฟ้ายังคงใช้ได้ในวันนี้: โครงสร้างพื้นฐานต้องถูกสร้างขึ้นก่อนยานพาหนะ; แต่ตลาดยานพาหนะต่างหากที่ค้ำจุนโครงสร้างพื้นฐานให้ยืนหยัด เมื่อสองร้อยปีก่อน สมดุลนี้จับต้นชนปลายไม่ได้ และเครือข่ายหนึ่งก็ล่มสลาย คราวนี้ สมดุลกำลังถูกสร้างขึ้นด้วยไพ่ในมือที่แข็งแกร่งกว่ามาก ทั้งในฝั่งยานพาหนะและฝั่งโครงข่ายไฟฟ้า

แหล่งอ้างอิง