ในวันนี้หลายคนให้ความสนใจเรื่องของปัญหาสิ่งแวดล้อมอย่างโลกร้อนกันมากขึ้น หันมารถพลังงานสะอาดอย่างรถยนต์ไฟฟ้า มีข้อดีที่สามารถประหยัดและดีต่อสิ่งแวดล้อมแทนที่จะใช้รถยนต์น้ำมันแบบเดิมที่ปล่อย
ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่สร้างมลภาวะ ซึ่งเป็นสาเหตุทำให้โลกร้อนและเกิดภัยธรรมชาติ อาทิ ภัยแล้งและน้ำท่วม
ค่ายรถจึงเริ่มหันมาผลิตรถยนต์ไฟฟ้าเพื่อรักษาสิ่งแวดล้อมในเรื่องการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์กันมากขึ้น แต่ก็มีข้อกังขาว่านอกจากรถยนต์ไฟฟ้าที่เป็นพลังงานสะอาด ก็ยังมีพลังงานสะอาดอย่างไฮโดรเจนด้วย จึงได้นำมาเปรียบเทียบข้อได้เปรียบระหว่างกัน
รถยนต์ไฟฟ้ายังมีข้อจำกัด 4 ข้อ คือ
1. ระยะทาง เพราะว่าแบตเตอรี่ที่บรรจุพลังงาน การชาร์จ 1 ครั้ง สามารถวิ่งใน ระยะทางที่ค่อนข้างจำกัด
2. ใช้เวลาการเติมพลังงานเป็นเวลานานอย่าง DC Fast Charge ใช้เวลาถึง 30 นาที
3. แร่ที่ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ คือ แร่ลิเทียมนิกเกิลโคบอลต์ที่เป็นแร่หลักมีวันที่จะหมดไป
4. Chipset ที่ขาดตลาด
ส่วนพลังงานทางเลือกอื่น ซึ่งก็คือ ไฮโดรเจน มีค่ายรถญี่ปุ่น คือ ค่าย Toyata และค่ายรถยุโรป คือ BWM และ ค่ายรถ Shell ที่ผลักดันอุตสาหกรรมพลังงานไฮโดรเจนให้เกิดขึ้น ในช่วงปลายปีนี้ค่าย Toyota เปิดรถใช้พลังงานไฮโดรเจน ที่ใช้เทคโนโลยี Fuel Cells คือ Toyota Mirai Gen2 ในประเทศไทย
จึงเป็นทางเลือกว่าต้องการใช้มีพลังงานทางเลือกระหว่างพลังงานไฟฟ้าหรือไฮโดรเจน
พลังงานไฮโดรเจนมีอุปสรรค 3 ข้อ ทำให้พลังงานไฮโดรเจนเติบโตได้อย่างจำกัด
1. ปัญหาความปลอดภัย ขอเล่าก่อนว่ามีการใช้ไฮโดรเจนในยานพาหนะอย่างยาวนาน ถ้าย้อนกลับไป 200
กว่าปี เมื่อปี 1783 นำก๊าซไฮโดรเจนมาบรรจุในเรือเหอะที่เป็นบอลลูน เพื่อให้ลอยขึ้นไป เพราะตัวไฮโดรเจนเบากว่าอากาศ
แต่ถ้าหากเกิดข้อผิดพลาดเกิดประกายไฟ ตัวบอลลูนจะเป็นระเบิดเพลิงบนท้องฟ้า เนื่องจากไฮโดรเจนจุดติดไฟได้ง่าย มีจุดติดไฟที่ต่ำมากและต่ำกว่าแก๊ส LPG รวมทั้งมีแรงดันสูงพอเวลาระเบิดจะกระจายตัวเป็นวงกว้าง
แล้วเวลาไฮโดรเจนเกิดการรั่วเมื่ออยู่ในถังเปลวไฟจะพุ่งขึ้นไปด้านบน เป็นที่น่ากังวลว่าถ้านำไฮโดรเจนมาใช้ในยานพาหนะเกิดอันตราย
ซึ่งทาง Toyota แก้ไขปัญหา คือ ออกแบบถังบรรจุโดยใช้ตัวคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีน้ำหนักเบาและทนแรงดันได้ถึง 700 บาร์ หรือประมาณ 10,000 PSI ก็คือแรงดันประมาณ 4 เท่าของแก๊ส NGV ถือว่าเยอะมาก มีการทดลองเพื่อดูว่าถังจะระเบิดหรือไม่ จึงยิงด้วยกระสุนปืน ผลออกมา คือ กระสุนทะลุตัวถัง แต่ไม่มีการระเบิด มีแค่แก๊สที่รั่วออกมาสู่ชั้นบรรยากาศ
ของเดิมที่ไฮโดรเจนเกิดไม่ได้ เพราะว่า ถังเป็นเหล็กที่หนาและหนักเพื่อรับแรงดันที่สูง ส่งผลให้กินพลังงานจำนวนมาก แต่เมื่อถังเป็นคาร์บอนไฟเบอร์มีความปลอดภัยต่อการระเบิด สร้างความมั่นใจต่อคนที่ต้องการนำไปใช้มากขึ้น
2. เรื่องของต้นทุนการผลิต การผลิตไฮโดรเจนมีต้นทุนที่มากกว่าพลังงานไฟฟ้า โดยเฉพาะถ้าเป็นพลังงานไฮโดรเจนที่สะอาดจริง ๆ จะมีขั้นตอนที่ซับซ้อนและต้นทุนที่มากขึ้น
วิธีการผลิตไฮโดรเจนปัจจุบันมี 4 แบบ คือ
แบบที่ 1 ที่มีการใช้อย่างยาวนาน คือ Grey hydrogen เป็นไฮโดรเจนที่ผลิตจากอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและ
การผลิตแก๊สธรรมชาติ ปัจจุบันมีการใช้ก๊าซไฮโดรเจนตามอุตสาหกรรม ไฮโดรเจนส่วนใหญ่มาจากการผลิต
ก๊าซธรรมชาติ คือ การกลั่นน้ำมันขึ้นมาที่ด้านบนสุด คือ ก๊าซมีเทนหรือก๊าซหุงต้มมาทำปฏิกิริยา process ที่เรียกว่า กระบวนการ Steam Methane Reforming หรือ SMR
คือ กระบวนการที่ใช้ไอน้ำแรงดันสูงที่อุณหภูมิ 700 – 1,000 องศาเซลเซียส แรงดันอยู่ที่ 3 – 25 บาร์ นำมาแยกได้ไฮโดรเจนคาร์บอนไดออกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา แล้วปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศทั่วไป เกิดการแย้งว่า Grey hydrogen เป็นไฮโดรเจนที่ไม่ได้สะอาด จากการที่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ที่ยังคงสร้างมลภาวะ จึงยังไม่เป็นที่ยอมรับ แม้ว่าจะเป็นกระบวนการที่ผลิตได้ปริมาณมาก
แบบที่ 2 คือ Brown hydrogen
เป็นไฮโดรเจนที่ผลิตจากกระบวนการการผลิตถ่านหินและเชื้อเพลิงแข็งพวกสารอินทรีย์
เพราะว่าสารอินทรีย์เหล่านี้ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนซึ่งใช้กระบวนการการผลิตไฮโดรเจน ที่เรียกว่า
แก๊สซิฟิเคชัน เป็นกระบวนการให้ความร้อน โดยที่ไม่ใช้วิธีการเผาไหม้ แต่ใช้ไอน้ำและความร้อนควบคุมออกซิเจนเข้าไป ทำให้อุณหภูมิสูงถึง 700 หรือมากกว่า 700 องศาเซลเซียส ได้ออกมาเป็นไฮโดรเจนคาร์บอนไดออกไซด์และคาร์บอนมอนอกไซด์ ส่วนไฮโดรเจนจะถูกนำไปใช้ แต่ส่วนคาร์บอนไดออกไซด์และคาร์บอนมอนออกไซด์กลับปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งไม่ต่างจากขบวนการแรก
ซึ่ง 2 วิธีการผลิตที่กล่าวมามีต้นทุนที่ต่ำอยู่ที่ 1.5 เหรียญ/กิโลกรัม อ้างอิงจากปี 2021 ตีเป็นเงินไทยประมาณ 70 บาท/กิโลกรัม จึงเหมาะที่เอาไปใช้ตามอุตสาหกรรม และจำนวนการผลิตไฮโดนเจนมีถึง 98%
แบบที่ 3 เรียกว่า Blue hydrogen การผลิตไฮโดรเจนเหมือนขบวนการ 2 ขั้นตอนแรก แต่เพิ่มขั้นตอน
การดักจับคาร์บอนไดออกไซด์แทนที่จะปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศโลก ขบวนการนี้เรียกว่า Carbon Capture ก็คือ
จับคาร์บอนไดออกไซด์อัดส่งตามท่อลงหลุมที่ขุดก๊าซธรรมชาติขึ้นมาหรือหลุมที่ขุดน้ำมันขึ้นมา เมื่อมีหลุมที่ว่างแล้วปิดเอาไว้ ซึ่งในแต่ละหลุมมีการกักเก็บตามขนาดที่ไม่เท่ากัน
ซึ่งขั้นตอนที่เพิ่มขึ้นทำให้ต้นทุนในผลิต Blue hydrogen ในปัจจุบัน มีต้นทุนอยู่ที่ 1.69 – 2.55 เหรียญ/กิโลกรัม หรือตีเป็นเงินไทยประมาณ 140 – 200 บาท ซึ่งแพงกว่าขบวนการ 2 แบบแรกถึง 2 เท่า ปัจจุบันเริ่มผลิตตั้งแต่
ปี 2020 โดยเฉพาะทางโซนฝั่งยุโรป เพื่อการลดการปล่อย จึงเลือกการผลิตไฮโดรเจนโดยใช้วิธี Blue hydrogen
แต่ยังมีจำนวนน้อยอยู่
แบบที่ 4 คือ Green hydrogen เป็นกระบวนการการผลิตไฮโดรเจนที่สะอาดไม่มีคาร์บอนเจือปน เพราะว่า
การผลิตไฮโดรเจนโดยใช้ตัวสารตั้งต้น คือ น้ำหรือ H2O ซึ่งมีไฮโดรเจนกับออกซิเจน
เอามาทำแยกด้วยไฟฟ้า คือเอาไฟฟ้าจุ่มลงไปแยกขั้วระหว่างไฮโดรเจนกับออกซิเจน ซึ่งไฟฟ้าที่เอามาใช้แยกไฮโดรเจน ผลิตจากพลังงานสะอาดอย่างพวกพลังงาน Renewable Energy อาทิ พลังงานโซล่าเซลล์ พลังงานจากลม พลังงานความร้อนจากแสงแดด พลังงานความร้อนจากใต้พิภพ หรือพลังงานไฟฟ้าจากคลื่นทะเล
นำมาผลิตทำให้ไม่มีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งนับว่าเป็นไฮโดรเจนที่เป็นพลังงานสะอาดจริงๆ แน่นอนว่าต้นทุนพลังงาน Green hydrogen ในปี 2021 ราคาอยู่ที่ 5 เหรียญ/กิโลกรัม จะเห็นว่า Renewable Energy พลังงานผลิตได้จำนวนน้อยและเมื่อมาผลิตไฮโดรเจนจึงจำนวนน้อยลงไปอีก ส่งผลให้การผลิตทั้งแบบ Blue และ Green มีการผลิตอยู่แค่ประมาณ 2% จาก 100% ที่ผลิตไฮโดรเจนทั้งหมด ถ้าจะใช้ไฮโดรเจนที่เป็นพลังงานสะอาดจริงๆ ต้องเป็น Blue กับ Green hydrogen เท่านั้น
3. เรื่อง infrastructure หรือ ระบบโครงสร้างพื้นฐาน ที่จะทำให้คนหันมาใช้รถไฮโดรเจนอย่างเมื่อผลิตไฮโดรเจนออกมา ต้องมีท่อนำส่งเหมือนท่อก๊าซธรรมชาติ ซึ่งตัวท่อต้องทนแรงดันได้ระดับหนึ่ง แล้วส่งมาเก็บเอาไว้ในแทงค์ที่ทนแรงดันได้สูงอย่างน้อย 700 บาร์
และถ้าต้องการเก็บความหนาแน่นมากขึ้น ต้องอยู่ในรูปของเหลวที่ต้องทำให้ไฮโดรเจนอุณหภูมิติดลบ 20 -50 องศา เป็นการเพิ่มต้นทุนมากขึ้น
เรื่องของสถานีเติมไฮโดรเจน ซึ่งการลงทุนสถานีเติมไฮโดรเจนมีต้นทุนการลงทุนที่สูงกว่าสถานีเติมแก๊ส NGV หรือแก๊สธรรมชาติทั่วไป เป็นเพราะถังต้องสามารถเก็บแรงดันระดับสูงและทำให้อุณหภูมิติดลบจึงจะสามารถเก็บได้มากขึ้น
แล้วถ้าสถานีไหนไม่มีท่อส่งเข้ามาจะต้องมีรถบรรทุกแก็สมาขนส่ง เห็นได้ว่านอกจากต้นทุนจากการผลิตแล้ว ด้านต้นทุน infrastructure ทำให้ราคาไฮโดรเจนสูงขึ้น คนทั่วไปจึงเข้าถึงได้ยากที่จะหันมาใช้พลังงานไฮโดรเจน
ในวันนี้สำหรับคนที่จะหันมาใช้รถพลังงานไฮโดรเจน จะเหมาะสมกับยานยนต์รถหัวลากรถไฟที่ใช้ไฮโดรเจนสามารถได้ระยะทาง 1,000 กิโลเมตร ข้ามพื้นที่ 2 – 3 มณฑล ในจีนที่เอามาใช้แล้ว และจำนวนครั้งการเติม
ก๊าซไฮโดรเจนมีน้อย ดังนั้นสถานีไม่จำเป็นต้องมีจำนวนมาก
อย่างพวกเครื่องบินที่ใช้ไฮโดรเจนจะบินได้ระยะทางไกลกว่าการใช้ไฟฟ้า เนื่องจากไฮโดรเจนบรรจุพลังงานมากกว่าแบตเตอรี่ถึง 7 เท่า
เรือดำน้ำใช้พลังงานไฮโดรเจน นำน้ำที่อยู่รอบเรือมาแยกด้วยไฟฟ้าด้วยเทคโนโลยี Fuel Cells มาเก็บในรูปของไฮโดรเจน
สรุปไฮโดรเจนเป็นพลังงานแห่งอนาคตที่น่าสนใจมากขึ้น เมื่อสามารถแก้ปัญหาอุปสรรคที่เกิดขึ้นได้ คือ
1. เรื่องของความปลอดภัย มีเทคโนโลยีสามารถออกแบบการบรรจุไฮโดรเจนมีความปลอดภัยและจุพลังงานได้มาก
2. ต้นทุนในการผลิตไฮโดรเจนแบบสะอาด โดยเฉพาะพวก Blue และ Green สามารถผลิตออกมาได้จำนวนมาก และต้นทุนที่ต่ำลง
3. เรื่องของโครงสร้างพื้นฐานสถานีเติมไฮโดรเจน มีคำถามว่าใครจะเป็นผู้ลงทุน อย่างเช่น โตโยต้าที่จะเปิดตัว Toyota Mirai จะเป็นผู้ลงทุนสถานีไฮโดรเจนหรือไม่
เป็นอย่างไรกันบ้างสำหรับเรื่องของพลังงานไฮโดรเจน ถ้าคุณสงสัยหรือต้องการดูเนื้อหาฉบับเต็มสามารถดูได้จากคลิปด้านล่างนี้เลย
