เปิดมุมมองใหม่ ไฮโดรเจน พลังงานสะอาดที่ใช้ประโยชน์ได้มากกว่าที่คิด !

          ทุกวันนี้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนยังมีต้นทุนที่สูงกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล การนำไฮโดรเจนมาใช้ในช่วงแรกจึงมุ่งเน้นไปที่ภาคอุตสาหกรรมที่ลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ได้ยาก หรือไม่มีทางเลือกอื่นที่สามารถทดแทนได้อย่างคุ้มค่า ซึ่งเรียกกันว่า ภาคอุตสาหกรรม Hard-to-abate sectors เพราะมีปัจจัยสำคัญ 2 ข้อหลัก ๆ ได้แก่
 

• เป็นอุตสาหกรรมที่มีความต้องการใช้พลังงานความร้อนที่อุณหภูมิสูงมาก : บางกระบวนการผลิตต้องใช้ความร้อนอุณหภูมิสูงจัด ซึ่งพลังงานไฟฟ้าไม่สามารถตอบโจทย์ได้ดีเท่า
   
• กระบวนการผลิตปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง : เป็นก๊าซคาร์บอนที่ได้จากการผลิต ไม่ใช่แค่จากการใช้พลังงานในกระบวนการผลิต

          อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ผลิตจากก๊าซธรรมชาติ ซึ่งกระบวนการนี้ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาจำนวนมากได้เช่นกัน แต่หากเปลี่ยนมาใช้ไฮโดรเจนสีเขียว ที่ผลิตจากพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม ก็จะช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลงได้อย่างมีนัยสำคัญ ปัจจุบันจึงมีการนำไฮโดรเจนสีเขียวมาใช้เป็นวัตถุดิบสำคัญในอุตสาหกรรมหลายประเภทเพื่อช่วยลดคาร์บอนไดออกไซด์ เช่น
 

• อุตสาหกรรมการผลิตแอมโมเนีย : แอมโมเนีย (NH₃) เป็นสารตั้งต้นสำคัญในอุตสาหกรรม เช่น ปุ๋ยเคมี สารเคมีต่าง ๆ และยังสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสะอาดสำหรับเรือขนส่ง ไฮโดรเจนมีบทบาทหลักในการผลิตแอมโมเนียผ่านกระบวนการ Haber-Bosch ซึ่งเป็นการรวมตัวของไฮโดรเจนและไนโตรเจนภายใต้ความดันและอุณหภูมิสูง หากเราใช้ไฮโดรเจนสีเขียวในกระบวนการนี้ก็จะช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการผลิตแอมโมเนียลงได้
   
• การผลิตเมทานอล : เมทานอล (CH₃OH) เป็นสารเคมีสำคัญที่ใช้ในเชื้อเพลิง พลาสติก และเคมีภัณฑ์ต่าง ๆ โดยสามารถผลิตได้จากไฮโดรเจนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งได้จากเทคโนโลยีการดักจับ การใช้ประโยชน์ และการกักเก็บคาร์บอน หรือ CCUS (Carbon Capture, Utilization and Storage)
   

          การใช้ไฮโดรเจนไม่ได้หยุดอยู่แค่อุตสาหกรรมข้างต้นเท่านั้น แต่ยังรันวงการอื่น ๆ ไปได้อีกยาว ลองตามมาดูกัน

          มาต่อกันด้วยการใช้ไฮโดรเจนในภาคขนส่ง ซึ่งได้เปลี่ยนผ่านการใช้พลังงานฟอสซิลไปสู่พลังงานสะอาดมาสักระยะใหญ่ โดยที่เห็นได้ชัด ๆ เลยก็จากกระแสรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งมีอยู่ 2 แบบในปัจจุบัน คือ
 

• รถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell Electric Vehicle : FCEV) ซึ่งใช้ไฮโดรเจนผลิตไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนเครื่องยนต์ โดยไม่ปล่อยมลพิษออกจากท่อไอเสีย มีเพียงแต่ไอน้ำเท่านั้น
   
• รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ (Battery Electric Vehicle : BEV) ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าที่เก็บในแบตเตอรี่โดยตรงเป็นแรงขับเคลื่อนเครื่องยนต์

          ซึ่งปัจจุบันเราจะเห็นรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ BEV มีการใช้งานอย่างแพร่หลายมากกว่า เนื่องจากมีโครงสร้างพื้นฐานที่พร้อมรองรับ อย่างสถานีชาร์จที่สะดวกและครอบคลุม โดยเฉพาะสำหรับการใช้งานในเมืองที่มีระยะการเดินทางใกล้ถึงปานกลาง

          อย่างไรก็ตาม รถยนต์ไฟฟ้าทั้งสองประเภทก็อยู่ในช่วงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง (FCEV) มีข้อได้เปรียบหลายด้าน เช่น สามารถวิ่งได้ระยะทางไกลต่อการเติมไฮโดรเจนหนึ่งครั้ง และใช้เวลาเติมเชื้อเพลิงรวดเร็วใกล้เคียงกับการเติมน้ำมัน ต่างจากรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ (BEV) ที่ต้องใช้เวลาชาร์จนาน และวิ่งได้ในระยะทางจำกัด

          นอกจากนี้ รถยนต์ FCEV ยังใช้ถังเก็บไฮโดรเจนแทนแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ จึงสามารถบรรทุกน้ำหนักได้มากกว่า BEV และเมื่อระยะทางขนส่งไกลขึ้น บวกกับน้ำหนักบรรทุกมากขึ้น รถ FCEV จะยิ่งแสดงศักยภาพเหนือกว่า BEV ได้ชัดเจน จึงเหมาะสำหรับงานขนส่งสินค้าในระยะไกลอย่างมีประสิทธิภาพ และไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่สิ่งแวดล้อมอีกด้วย

          ในอนาคต การขนส่งด้วย FCEV มีแนวโน้มจะมีต้นทุนต่ำกว่า BEV ซึ่งจะผลักดันให้ไฮโดรเจนกลายเป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ช่วยให้การเดินทางสะอาดและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม การพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิง และโครงสร้างพื้นฐานอย่างสถานีเติมไฮโดรเจน จะเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดทิศทางของอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้าอย่างยั่งยืนในระยะยาว

          หรือหากเห็นภาพไม่ชัด ลองมาดูว่าแต่ละเทคนิคเหมาะกับการใช้งานแบบไหน

• ระบบแบตเตอรี่ (BESS) เหมาะสำหรับ :

          ○ เก็บพลังงานระยะสั้นถึงปานกลาง เช่น โซลาร์เซลล์ในบ้าน หรือระบบสำรองไฟสั้น ๆ

• ระบบไฮโดรเจน (HESS) เหมาะสำหรับ :

          ○ เก็บพลังงานระยะยาว หรือ ตามฤดูกาล (หลายสัปดาห์ถึงหลายเดือน) เพราะไม่มีการสูญเสียพลังงานระหว่างเก็บนาน ๆ
          ○ ระบบสำรองไฟที่ต้องการ ความต่อเนื่องยาวนาน เช่น ศูนย์ข้อมูล โรงพยาบาล หรือพื้นที่ห่างไกล ที่ต้องการสำรองไฟหลายวันจนถึงหลายสัปดาห์
          ○ พื้นที่ที่ไม่มีระบบไฟฟ้าหลัก (Off-grid) โดยเฉพาะที่ใช้พลังงานหมุนเวียน เพราะคุ้มค่ากว่าแบตเตอรี่ในระยะยาว

          อย่างไรก็ตาม แนวทางกักเก็บพลังงานที่ยั่งยืนที่สุดคือการผสมผสานเทคโนโลยีทั้งสองแบบ โดยใช้แบตเตอรี่สำหรับความต้องการระยะสั้น-กลาง และใช้ไฮโดรเจนเพื่อเพิ่มเสถียรภาพระบบในระยะยาว โดยเฉพาะในพื้นที่ Off-grid

          หลายคนอาจยังกังวลเรื่องความปลอดภัยของไฮโดรเจน ว่าอันตรายหรือไม่ ซึ่งต้องบอกว่า เทคโนโลยีไฮโดรเจน ค่อนข้างมีความปลอดภัยสูง จากเหตุผลต่อไปนี้

• ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น มีน้ำหนักเบา : โดยเบากว่าก๊าซธรรมชาติถึง 8 เท่า ซึ่งหากเกิดการรั่วไหล จะลอยขึ้นสู่อากาศอย่างรวดเร็ว ไม่สะสมอยู่ในพื้นที่ต่ำ ลดความเสี่ยงในการเกิดอุบัติเหตุจากการสะสมของก๊าซในพื้นที่ปิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• มาตรฐานความปลอดภัยสูง : เทคโนโลยีรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนมีมาตรฐานด้านความปลอดภัยเทียบเท่ากับ NGV หรือ LPG ทั้งการจัดเก็บ ขนส่ง และควบคุมการรั่วไหล
• มีความปลอดภัยในการใช้ไฮโดรเจนในภาคขนส่ง : รถยนต์ไฮโดรเจนมีระบบความปลอดภัยที่เข้มงวด, มีถังเก็บไฮโดรเจนที่ทนทานและได้มาตรฐาน (ทนความดันได้ มากกว่า 800 บาร์), มีระบบตรวจจับการรั่วไหลแบบพิเศษ และมีระบบการจัดเก็บและขนส่งที่ปลอดภัย