“แบตเตอรี่ไฟฟ้า” เทียบกับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

Battery Electric Vs Hydrogen Fuel Cells

….ยานยนต์วิ่งไปได้ด้วยน้ำ มันคือฝันของมนุษยชาติมาโดยตลอด และหากใช้แหล่งพลังงานที่เป็น Fusion Energy หรือ Nuclear Battery ด้วยแล้ว มันอาจสามารถใช้งานบนถนนได้ยาวนานกว่า 100 ปี….

รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ BEVs : Battery Electric Vehicle ไม่ว่าจะอยู่ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งปัจจุบันนี้ มันเป็นรูปแบบที่มีใช้งานมาก่อนแล้วตั้งแต่ปี 1851 รวมทั้ง เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเอง ก็ถูกคิด ค้นมาตั้งแต่ปี 1839 แล้วเช่นกัน .. อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจน ถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงจริง ๆ ในปี 1970 ..

ความพยายามในการใช้ไฮโดรเจนเพื่อการขับเคลื่อนรถยนต์ ได้ถูกบันทึกไว้ก่อนวันที่ระบุไว้ด้วยซ้ำ แต่อุตสาหกรรมยานยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงจากฟอสซิล ก็ยังคงสามารถเติบโตขึ้นมาครองตลาดโลกได้อย่างต่อเนื่องเหนียวแน่นยาวนานกว่า 160 ปี ซึ่งส่วนหนึ่งอาจเป็นเพราะความยิ่งใหญ่ของอุตสาหกรรมน้ำมันที่ทรงอิทธิพลบนโลกใบนี้มาแต่ในอดีต .. อย่างไรก็ตาม จากนี้ไป คาดหมายได้ว่า ยุคของยานพาหนะที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงฟอสซิลประเภท Kerosene นี้ อาจกำลังใกล้สิ้นสุดลงในอีกไม่นาน ..

เป็นไปได้อย่างมากที่ยานยนต์ในอนาคต จะไม่จำเป็นต้องเติมน้ำมันเชื้อเพลิงฟอสซิลอีกต่อไป มันอาจต้องชาร์จกำลังไฟฟ้าไม่กี่นาที หรือมันอาจต้องเติมเพียงน้ำ น้ำสะอาด เท่านั้น ก็สามารถวิ่งไปได้ไกลลิบลิ่ว .. ยานยนต์วิ่งไปได้ด้วยน้ำ มันคือฝันของมนุษยชาติมาโดยตลอด และหากใช้แหล่งพลังงานที่เป็น Fusion Energy หรือ Nuclear Battery ด้วยแล้ว มันอาจสามารถใช้งานบนถนนได้ยาวนานกว่า 100 ปี โดยไม่ต้องแม้แต่ชาร์จกำลังไฟฟ้าสักครั้งเดียวด้วยซ้ำไป ..

ในปี 2019 โดย IEA ชี้ว่า มีรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ 7.2 ล้านคันบนท้องถนนทั่วโลก .. เศรษฐกิจโลกเดือนมกราคม 2021 รายงานว่า ทั่วโลกมียอดขายรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ มากถึง 2.3 ล้านคันในปี 2020 เพียงปีเดียว .. ทั้งนี้ จำนวนรถยนต์ไฮโดรเจนบนท้องถนนนั้น ยังน้อยกว่ามากอย่างมีนัยสำคัญ คือ เพียง 25,210 คัน เท่านั้น ในปี 2019 .. ตามข้อมูลของ IEA Report เมื่อปีที่กล่าว ชี้ว่า นั่นเป็นเพราะปัจจัยเรื่องราคา และความไม่พร้อมของโครงสร้างพื้นฐาน และสิ่งอำนวยความสะดวกที่เกี่ยวข้อง ..

ข้อได้เปรียบประการสำคัญของรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ BEV ได้แก่ โครงสร้างพื้นฐานโครงข่ายระบบสายส่งไฟฟ้าที่มีอยู่ก่อนแล้ว การตั้งสถานีชาร์จประจุสำหรับชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับกริดจึงทำได้ง่ายกว่ามาก เมื่อเทียบกับการจัดวางสถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในเส้นทางตามแนวถนน หรือที่จอดรถ ซึ่งมันยุ่งยากซับซ้อนกว่ามาก .. BEV สามารถชาร์จได้จากที่บ้าน ศูนย์การค้า ร้านค้าปลีก ที่จอดรถ รวมทั้ง ปัจจุบัน ค่าไฟฟ้าสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ นอกจากจะถูกกว่าราคาน้ำมันเชื้อเพลิงฟอสซิลหลายเท่าแล้ว ยังมีราคาถูกกว่าราคาของไฮโดรเจนสำหรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงถึงประมาณ 8 เท่า ด้วยระยะทางที่เท่ากันอีกด้วย ..

อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า ไฮโดรเจน มีพลังงานจำเพาะ หรือที่เรียกว่าพลังงานต่อหน่วยมวล สูงอย่างยิ่ง และสูงกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Ion Battery ถึง 236 เท่า ซึ่งปัจจุบัน Hydrogen ถือเป็นเชื้อเพลิงที่มีศักยภาพในอุดมคติสำหรับการขับเคลื่อนยานพาหนะสำหรับงานหนัก เช่น อากาศยาน เรือ รถโดยสาร รถบรรทุก และระบบขนส่งลักษณะคล้าย ๆ กัน .. ปัจจุบัน สำหรับรถยนต์ไฮโดรเจนแล้ว มันมีค่าใช้จ่ายที่สูงเกินกว่าที่จะเข้าถึงความต้องการของผู้คน ซึ่งจะทำให้เกิดข้อเสนอที่สูงขึ้น ในความพยายามที่จะลดต้นทุนราคาของมันลงมาทั่วทั้งระบบให้สำเร็จ ..

ในอนาคตอันใกล้ เนื่องจากบางประเทศ เช่น ญี่ปุ่น ได้กำหนดยุทธศาสตร์ด้านพลังงาน และวางกรอบนโย บายทางการเมืองมุ่งสู่ Hydrogen Economy & Hydrogen Society เพื่อส่งเสริมการลงทุนรูปแบบใหม่ ๆ และหวังให้เกิดการขยายตัวในโครงสร้างพื้นฐาน สถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน อุตสาหกรรมยานยนต์ และอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง การกักเก็บพลังงานที่ปลอดภัย สถานีไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง โรงไฟฟ้าพลังแบตเตอรี่ ระบบการขนส่งเคลื่อนย้ายไฮโดรเจนทางถนน หรือผ่านระบบท่อ อย่างแพร่หลายในสังคม รวมทั้ง Home Hydrogen Storage ที่เป็นโอกาสทางธุรกิจใหม่ ๆ สู่ครัวเรือน ชุมชน ภาคเอกชน และประชาสังคมอย่างกว้างขวางในอนาคต ..

รถยนต์ไฮโดรเจนเซลล์เชื้อเพลิง เป็นที่รู้จักกันดีในรัฐฟลอริดา สหรัฐฯ .. อย่างไรก็ตาม ในประเทศพัฒนาแล้วส่วนใหญ่ในยุโรปนั้น สถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ยังคงหายาก .. แต่สถานการณ์ดังกล่าว อาจกำลังเปลี่ยนไป .. ในช่วงต้นปี 2564 ผู้ผลิตยานยนต์รายใหญ่ มีรถยนต์ไฮโดรเจนเซลล์เชื้อเพลิงรุ่นใหม่ล่าสุดที่สมรรถนะสูงกว่ารุ่นเดิมมาก อย่างน้อยประมาณ 3 รุ่น ออกสู่ตลาด หนึ่งในนั้นมาจากโตโยต้า Toyota และอีก 2 รุ่นมาจากฮุนได Hyundai รวมทั้ง ความพร้อมเกี่ยวกับสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับ Hydrogen Economy ในยุโรปนั้น ก็กำลังเพิ่มมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ..

ก๊าซไฮโดรเจน สามารถผลิตได้จากก๊าซธรรมชาติ โดยปฏิกิริยาในกระบวนการทางปีโตรเคมีของมีเทน CH₄ กับไอน้ำ ซึ่งจะปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนออกไซด์ CO และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ CO₂ เป็นผลพลอยได้ กระบวนการนี้ ใช้พลังงานนำเข้ามากกว่าที่ได้รับ ตัวอย่างเช่น ถ่านหิน ค่อนข้างเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตพลังงาน เนื่องเพราะใช้พลังงานไปหนึ่งหน่วย จะได้รับพลังงาน 80 หน่วย .. สำหรับการผลิตไฮโดรเจน และไฟฟ้า เป็นสิ่งดึงดูดน้อยที่สุด เนื่องจากกระบวนทางปีโตรเคมีในการผลิตไฮโดรเจน ประสิทธิภาพต่ำ และยังมีการปล่อยมลพิษ ..

เปรียบเทียบกับการผลิตไบโอดีเซล Biodiesels แล้ว พลังงานที่ลงทุนไปหนึ่งหน่วย จะผลิตพลังงานได้ 1.3 หน่วย แต่ก็ยังมีวิธีการอื่น ๆ อีกมากมายในการผลิตไฮโดรเจน เช่น การแยกน้ำทางชีวภาพ การหมัก การเปลี่ยนขยะชีวมวล และการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวจากการแยกน้ำด้วยแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน ซึ่งถือว่ามีการปล่อยมลพิษสู่บรรยากาศน้อยมาก .. การจัดการกับปัญหาทั้งหมดเพื่อให้ไฮโดรเจน สามารถบริหารจัดการได้ง่ายจนถึงระดับการใช้งานนั้น เป็นความจำเป็น ..

ทั้งนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตไฟฟ้าเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ไฟฟ้าลิเธี่ยมไอออนแล้ว เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ยังตามหลังอยู่อีกไกล และมันยังคงยุ่งยากเกินไปสำหรับการใช้งาน เมื่อพิจารณากระบวนการผลิตแบบ End to End .. กระบวนการอิเล็กโทรลิซิสแบบหมุนเวียน ซึ่งเป็นวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่ได้รับความนิยม ใช้พลังงานมากกว่าปฏิกิริยาปีโตรเคมีของก๊าซมีเทนกับไอน้ำด้วยซ้ำ ..

การสูญเสียพลังงานทั่วทั้งระบบผลิตจนถึงกำลังขับเคลื่อนของยานยนต์ที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ซึ่งเริ่มต้นจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานหมุนเวียน ที่ใส่เข้าไปในกระบวนการ ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพการใช้ไฮโดรเจนสำหรับยานยนต์โดยรวมจนสิ้นกระบวนการค่อนข้างต่ำ คือน้อยกว่า 40% แม้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานของไฮโดรเจนที่ผลิตจากอิเล็กโทรลิซิส Electrolysis อยู่ที่ 70% .. ในขณะที่เมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการชาร์จแบตเตอรี่ คือ 99%  และภาพรวมประสิทธิภาพจนถึงกำลังขับเคลื่อนยานยนต์ด้วยแบตเตอรี่ไฟฟ้าเช่น Lithium Ion Battery แล้ว จะอยู่ที่ประมาณ 76% ..

ทั้งนี้ ต้นทุนการผลิตเมื่อรวมสิ่งอำนวยความสะดวกอื่น ๆ แล้ว อาจสูงขึ้นเนื่องจากปริมาณการผลิตที่ลดลง .. และนั่นคือข้อพิจารณาที่เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพ Efficiency หมายถึง สัดส่วนเป็นเปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่ปล่อยออกมาเทียบกับพลังงานที่ใส่เข้าไป ซึ่งแบตเตอรี่ไฟฟ้า Battery Electric ดูจะเหนือชั้นกว่า เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen Fuel Cell อยู่มาก ..

อย่างไรก็ตาม ในทางกลับกัน หากนำพลังงานจำเพาะ Specific Energy มาเป็นตัวหลักในข้อพิจารณา ซึ่งหมายถึง ระดับพลังงานที่พร้อมจะปลดปล่อยออกมาต่อหน่วยของมวลแล้ว พบผลที่แตกต่างไปในทางตรงข้ามโดยสิ้นเชิง เนื่องเพราะ พลังงานไฮโดรเจนนั้น มีศักยภาพที่ยอดเยี่ยม และน่าสนใจอย่างยิ่ง ..

พลังงานจำเพาะ Specific Energy เปรียบเทียบ พบว่า ไฮโดรเจนได้เปรียบกว่าแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Ion Battery ถึง 236 เท่า ..

ในประเด็นทางวิศวกรรมนั้น พลังงานจำเพาะของก๊าซไฮโดรเจน Specific Energy of Hydrogen : 142 MJ/kg หรือเท่ากับ 39.4444 กิโลวัตต์ชั่วโมง/กก. .. พลังงานจำเพาะของไฮโดรเจนเหลว Specific Energy of Liquid Hydrogen : 32.4 MJ/kg หรือเท่ากับ 8.9 กิโลวัตต์ชั่วโมง/กก. .. พลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน Specific Energy of Lithium Ion Battery : 100-265 W · h/kg หรือเท่ากับเพียง 0.36-0.875 MJ/kg เท่านั้น ..

จริง ๆ มันมิได้น้อยนัก มันสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าเพื่อตอบสนองความต้องการกำลังไฟฟ้าอย่างเพียงพอได้อย่างหลากหลายในชีวิตประจำวันของผู้คน และมันมีใช้งานอยู่ทั่วไปไม่เฉพาะในรถยนต์ไฟฟ้าเท่านั้น แต่เมื่อเทียบกับพลังงานจำเพาะของไฮโดรเจนแล้ว มันเทียบกันไม่ได้เลย ..

เซลล์เชื้อเพลิงเอง ก็มีหลากหลายรูปแบบเช่นกัน ช่วงที่พิจารณาของพลังงานเซลล์เชื้อเพลิงจำเพาะ Specific Energy of Fuel Cell คือ จากระบบเซลล์เชื้อเพลิงทั่วไปปัจจุบัน ตั้งแต่ 1.6 กิโลวัตต์/กก. ไปจนถึงระบบเซลล์เชื้อเพลิงน้ำหนักเบาในอนาคตที่มีขนาด 8 กิโลวัตต์ชั่วโมง/กิโลกรัม หมายถึง พลังงานจำเพาะของเซลล์เชื้อเพลิง อยู่ในช่วงระหว่าง 1.6-8 กิโลวัตต์ชั่วโมง/กิโลกรัม ..

ไฮโดรเจน ไม่เป็นพิษ ไม่มีสี และไม่มีกลิ่น .. พลังงานจำเพาะของไฮโดรเจนนั้น คือพลังงานที่กักเก็บไว้พร้อมจะปลดปล่อยออกมาต่อน้ำหนัก คือ 142 MJ/kg ซึ่งถือเป็นเชื้อเพลิงที่มีระดับพลังงานจำเพาะสูงที่สุดในบรรดาเชื้อเพลิง และอุปกรณ์จ่ายพลังงานที่ใช้งานได้จริง … ระดับพลังงานจำเพาะของไฮโดรเจนนั้น มากกว่า 3 เท่าของพลังงานจำเพาะน้ำมันเบนซิน คือ 46 MJ/กก. และมากกว่า 200 เท่าของพลังงานจำเพาะแบตเตอรี่ลิเธี่ยม คือ ประมาณเพียง 0.6 MJ/kg หรือเท่ากับ 166 วัตต์·ชม./กก. เท่านั้น ..

ดังนั้น ด้วยข้อพิจารณาในประเด็นพลังงานจำเพาะ Specific Energy แล้ว ไฮโดรเจน และเซลล์เชื้อเพลิง จึงน่าสนใจอย่างยิ่ง และหากราคาต้นทุนของมันลดลงได้อีก ไฮโดรเจน และเซลล์เชื้อเพลิง จะกลายเป็นคู่แข่งของแบตเตอรี่ลิเธี่ยมในรถยนต์ไฟฟ้าได้ในที่สุด ..

รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ Battery Electric Vehicles เทียบกับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen Fuel Cell Cars ..

แบตเตอรี่ไฟฟ้า กับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ถูกนำไปใช้งานในหลากหลายรูปแบบ ตั้งแต่อุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดเล็กจิ๋ว อุปกรณ์ไฟฟ้าในครัวเรือน โทรศัพท์มือถือ ยานยนต์ เรือ อากาศยาน ไปจนถึงยานอวกาศ .. อย่างไรก็ตาม การเปรียบเทียบ แบตเตอรี่ไฟฟ้า กับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนนั้น ผู้คนมักนิยมที่จะนำผลิตภัณฑ์ที่เป็นยานยนต์ไฟฟ้าทั้ง 2 รูปแบบนี้มาเทียบกัน ..

ตลาดรถยนต์ไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในช่วงเวลาสั้น ๆ โดยมีพัฒนาการทางนวัตกรรมใหม่ ๆ อย่างสม่ำเสมอ สิ่งที่เริ่มต้นด้วยรถยนต์ไฮบริด ได้มีการพัฒนาปรับปรุงสมรรถนะให้สูงขึ้น รูปลักษณ์ที่น่าขับขี่มากขึ้นเรื่อย ๆ ทุกปี โดยกลายเป็นยานยนต์สีเขียว และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมยิ่งขึ้นอีก ด้วยการเปิดตัว รถไฮบริดรูปแบบปลั๊กอิน PHEV: Plug – In Hybrid Electric Vehicle, รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ BEV: Battery Electric Vehicle และปัจจุบัน รถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle ..

แต่แบตเตอรี่รถยนต์ กับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน แตกต่างกันอย่างไร และนั่นหมายความว่าอย่างไรสำหรับอนาคตของตลาดรถยนต์ไฟฟ้า ..

โดยทั่วไป แบตเตอรี่ไฟฟ้า และเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน จะทำงานคล้าย ๆ กันในเรื่องเกี่ยวกับการผลิตและจ่ายกำลังไฟฟ้า .. ในขณะที่ แบตเตอรี่ และเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน มีวิธีการในรายละเอียดที่แตกต่างกันในการขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า รวมทั้ง ลักษณะการทำงาน และความพร้อมใช้งานนั้น แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ..

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน และแบตเตอรี่ไฟฟ้า คือ วิธีการจัดการกับกำลังไฟฟ้า .. เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ผลิตไฟฟ้าของตัวเองจากก๊าซไฮโดรเจน ในขณะที่แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า จะเก็บพลังงานไฟฟ้าจากโครงข่ายระบบสายส่ง .. เพราะเหตุนี้ จึงทำให้เซลล์เชื้อเพลิง มีราคาแพงกว่ามาก เนื่องจากต้องใช้ในการแปลง และจัดเก็บพลังงานไปพร้อมกัน แทนที่จะเก็บไว้ในแบตเตอรี่ลิเธี่ยมไอออน ..

ในมุมมองด้านประสิทธิภาพ Efficiency .. ทั้งแบตเตอรี่ และเซลล์เชื้อเพลิง สูญเสียประสิทธิภาพบางรูปแบบจากการทำงาน ซึ่งหมายความว่า ทั้งสองระบบไม่ได้ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ 100 % ..

ในเซลล์เชื้อเพลิงนั้น ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ จะถูกแปลงเป็นพลังงานที่กักเก็บไว้ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ไม่มีประสิทธิภาพ .. ประสิทธิภาพการใช้พลังงานเฉลี่ยจะเหลือเพียงไม่เกิน 40-60% เท่านั้น .. ในทางกลับกันในแบตเตอรี่ไฟฟ้า ประสิทธิภาพจะสูญเสียไปจากการชาร์จใหม่การแปลงไฟ DC เป็นไฟ AC และการรั่วไหลของแบตเตอรี่ กระบวนการที่แบตเตอรี่สูญเสียประจุเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งมันทำงานได้ด้วยภาพรวมประสิทธิภาพอยู่ที่ 75% ซึ่งมากกว่าเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน .. ทั้งนี้ ด้วยข้อมูลทางวิชาการ พบว่า การขับเคลื่อนยานยนต์ไฟฟ้าด้วยทั้งแบตเตอรี่ไฟฟ้า และเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนนั้น มีประสิทธิภาพสูงกว่าการขับเคลื่อนยานยนต์ด้วยน้ำมันเชื้อเพลิงฟอสซิลประเภท Kerosene มากอยู่พอสมควร ..

อย่างไรก็ตาม หากนำพลังงานจำเพาะ Specific Energy มาเปรียบเทียบกัน กลับพบความจริงที่ว่า ระดับพลังงานจำเพาะของไฮโดรเจน Specific Energy of Hydrogen สูงกว่าพลังงานจำเพาะของแบตเตอรี่ลิเธี่ยม Specific Energy of Lithium Ion Battery ถึง 236 เท่า ..

นั่นคือเหตุผลที่ทำให้บางประเทศ เช่น กลุ่มประเทศในยุโรปเหนือ เกาหลี จีน และญี่ปุ่น รวมถึงบางรัฐในสหรัฐฯ ยังคงมุ่งมั่นพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวก กับโครงสร้างพื้นฐานสำหรับไฮโดรเจน และยังมีบริษัทผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าหลายบริษัท พยายามดำเนินการเจาะตลาดยานยนต์ไฟฟ้าด้วยรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนต่อไป แม้ว่าเกือบจะถูกน็อคลงไปในยกแรกของการแข่งขันด้วยราคาที่สูงลิ่วบนตลาดยานยนต์ไฟฟ้าซึ่งก่อนหน้านี้มีขนาดของตลาดเล็กนิดเดียว ..

แต่ปัจจุบัน สถานการณ์ดูเหมือนจะค่อย ๆ ผ่อนคลาย เมื่อตลาดยานยนต์ไฟฟ้าที่กำลังขยายตัวใหญ่ขึ้นมากตั้งแต่ปี 2020 ที่ผ่านมา แม้ในสถานการณ์การระบาดของโควิด-19 ทั่วโลก ต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนที่ลดลง ราคาของอิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzer ลดลงมากกว่า 50% ตั้งแต่ 5 ปีที่ผ่านมา และต้นทุนพลังงานทางเลือก และพลังงานหมุนเวียน ก็ลดลงมากกว่า 50-60% .. พวกเขาเชื่อว่าต้นทุนรวมจะลดลงอีก 60-70% ก่อนสิ้นทศวรรษ เพราะมันคือ โอกาสทางธุรกิจพลังงานสะอาดที่รักษ์โลก และยั่งยืน ใน Hydrogen Economy ที่กำลังจะมาถึง และมันก็มิได้หมายความว่า แบตเตอรี่ลิเธี่ยม Lithium Ion Battery และ Solid State Battery จะหายไปจากตลาดแต่อย่างไร ..

การชาร์จประจุไฟฟ้า เทียบกับการเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน Charging Vs Refueling ..

เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen Fuel Cell และแบตเตอรี่ไฟฟ้า Electric Battery มีรูปแบบการเติมพลังงานให้พร้อมใช้งานที่แตกต่างกัน หมายถึง แทนที่จะปล่อยให้รถของคุณชาร์จกำลังไฟฟ้าเหมือนที่คุณทำกับแบตเตอรี่ไฟฟ้าทั่วไป .. เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน จะใช้การเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน เช่นเดียวกับการเติมเชื้อเพลิงน้ำมันฟอสซิลให้กับเครื่องยนต์เบนซิน หรือดีเซล .. สิ่งเหล่านี้ ทำให้การเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนให้กับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง สามารถทำได้รวดเร็วกว่าการชาร์จแบตเตอรี่ไฟฟ้าของรถยนต์ไฟฟ้าทั่วไปที่บ้านอย่างมาก เนื่องจากการเติมเชื้อเพลิงจะใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที เมื่อเทียบกับการชาร์จแบตเตอรี่ใหม่ให้เต็มนั้น ต้องใช้เวลาหลายชั่วโมง โดยมันก็เพียงวิ่งไปได้ด้วยระยะทางสั้นกว่ารถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงอยู่พอสมควร เท่านั้นเอง ..

อย่างไรก็ตาม นอกจากราคารถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่สูงกว่า ค่าใช้จ่ายในการใช้งานก็แพงกว่าด้วย และด้วยทางเลือกที่จำกัดอยู่แล้วนี้ ยังถูกจำกัดด้วยเรื่องที่เจ้าของรถสามารถขับขี่ FCEV ไปได้ในบางพื้นที่เท่านั้น เนื่องจากบางพื้นที่ไม่มีสิ่งอำนวยความสะดวก เช่น สถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนอยู่ในเส้นทาง ..

ต่างจากโครงสร้างพื้นฐานในปัจจุบันที่รองรับรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ BEV: Battery Electric Vehicle ที่มีสถานีชาร์จไฟฟ้าหลายพันแห่งทั่วโลก แต่ยังไม่มีสิ่งอำนวยความสะดวกแบบเดียวกันสำหรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ..

ในปี 2019 มีสถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเพียง 400 แห่งทั่วโลก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสถานีเอกชน และมีเพียง 16 สถานีในสหราชอาณาจักร มันมีอยู่ในยุโรป ญี่ปุ่น จีน และเกาหลี อยู่พอสมควร แต่ก็ยังถือว่าน้อยมาก สิ่งเหล่านี้ทำให้ FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle ไม่สามารถทำตลาดได้ .. มันไม่สามารถใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ เว้นแต่เจ้าของรถ จะอาศัยอยู่ใกล้กับสถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ซึ่งมีอยู่ในบางพื้นที่เท่านั้น ..

อย่างไรก็ตาม เมื่อตรวจสอบเอกสาร แนวโน้มตลาดทั่วโลกสำหรับสถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ปี 2564 หรือ Global Market for Hydrogen Fueling Stations, 2021 แล้ว พบว่า สถานการณ์ที่กระทบต่อตลาดรถยนต์ไฟฟ้าทั่วโลกจากปีนี้เป็นต้นไป กำลังเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ .. กิจกรรมการลงทุนในโครงสร้างพื้นฐาน และสิ่งอำนวยความสะดวกเกี่ยวกับ Hydrogen Economy รวมทั้งแผนงานทั้งภาครัฐ และเอกชน ในการจัดวางสถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในพื้นที่ชุมชน เส้นทาง ตามแนวถนนหลัก ที่จอดรถ เพื่อรองรับการใช้งาน FCEV นั้น กำลังส่งผลให้เกิดการขยายตัวของตลาดรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษในเอเชียแปซิฟิก ซึ่งญี่ปุ่น เป็นผู้นำที่ชัดเจน โดยมีการติดตั้งสถานีไฮโดรเจนเพิ่มอีกมากกว่า 150 แห่ง อย่างไรก็ตาม การเติบโตที่รวดเร็วที่สุด คือ ในประเทศจีน ซึ่งมีสถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนมากกว่าร้อยแห่งเปิดให้บริการแล้ว รวมทั้งอยู่ระหว่างการเปิดสถานีพร้อมระบบจัดเก็บไฮโดรเจนเพิ่มเติมอีกทั่วประเทศ .. และด้วยความจริงที่พบว่า ทั้ง BEV และ FCEV ของจีนนั้น ราคาของมันถูกอย่างยิ่ง ..

เกาหลีใต้ ออสเตรีย และเดนมาร์ก ถือเป็นประเทศแรก ๆ ต่อจากสหรัฐฯ จีน และญี่ปุ่น ที่วางแผนติดตั้งสถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนอย่างเพียงพอเพื่อให้ FCV เดินทางข้ามประเทศได้ .. ในสหรัฐฯ การติดตั้งสถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในแคลิฟอร์เนีย ทำให้ FCV สามารถเดินทางไปได้ทุกที่ในรัฐ และส่วนหนึ่งได้รับการสนับสนุนการดำเนินการตามแผนงานอย่างมากจากกลุ่มธุรกิจพลังงานสะอาด และเครือข่ายธุรกิจเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ..

ในยุโรป การปรับปรุงกฎหมาย ผ่อนคลายกฎระเบียบที่เกี่ยวกับภาษีด้านพลังงาน ส่งผลให้ธุรกิจที่เกี่ยวเนื่องกับการติดตั้งสถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน ที่เติบโตขึ้นด้วยความเร่ง นำโดยเยอรมนี นอกจากนี้ ฝรั่งเศส และเนเธอร์แลนด์ กำลังมีการปรับการลงทุนเกี่ยวกับสิ่งอำนวยความสะดวกเพื่อให้มีความเป็นได้ในการใช้งานยานยนต์เซลล์เชื้อเพลิงอย่างรวดเร็ว ..

ในสหรัฐฯ รัฐแคลิฟอร์เนีย กำลังพยายามขยายการติดตั้งสถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเพิ่มเติม และในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ เครือข่ายสถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ก็กำลังเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว .. ในมิดเวสต์ โอไฮโอ Ohio State ได้เห็นภาพลักษณะเดียวกันนี้มากขึ้นเช่นกัน เหตุผลหลัก ๆ เนื่องจาก รถโดยสาร และรถบรรทุกที่ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ได้รับความนิยมในตลาดสหรัฐฯ อย่างมาก สถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจน เพื่อการขนส่งสำหรับงานหนัก จึงกลายเป็นความจำเป็น และมันกำลังถูกนำมาใช้งานมากขึ้นด้วย ..

ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน จะเริ่มใช้ในการขับเคลื่อน รถไฟ เครื่องบิน และเรือเดินทะเล ซึ่งจะช่วยผลักดันการเติบโตของสถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนให้ขยายตัวกว้างขวางขึ้นอีกในอนาคตอันใกล้ ..

งบประมาณ และจำนวนเงินลงทุนมหาศาลที่ถูกเทลงไปเพื่อติดตั้งสถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนนั้น มีจำนวนมากซึ่งส่วนใหญ่ระดมทุนผ่านความร่วมมือระหว่างภาครัฐ และเอกชน .. การติดตั้งใช้งานสิ่งอำนวยความสะดวก และโครงสร้างพื้นฐานที่เกี่ยวเนื่องอื่น ๆ ก็เป็นไปอย่างราบรื่น .. สำหรับการใช้ยานพาหนะเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ซึ่งรวมถึง อากาศยาน เรือ รถยนต์ รถประจำทาง และรถบรรทุก .. คาดหมายได้ว่า ภายในปี 2578 สถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจน จะครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ในสหรัฐฯ ยุโรปตะวันตก จีน ญี่ปุ่น และเกาหลีใต้ อย่างแน่นอน ..

ในปี 2020 หรือ พ.ศ.2563 ที่ผ่านมาไม่นานนี้ สถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนมากกว่า 50% อยู่ในเอเชียแปซิฟิก และมากกว่า 1 ใน 3 อยู่ในยุโรป ..

คาดหมายได้ว่า ในปี 2035 หรือ พ.ศ.2578 การกระจายของสถานีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะมีมากขึ้น แต่อย่างไรก็ตาม เอเชียแปซิฟิก จะยังคงเป็นผู้นำตลาด ตามด้วยยุโรป ..

สรุปส่งท้าย ..

ด้วยความเป็นจริงในปัจจุบันนั้น แบตเตอรี่ไฟฟ้า ซึ่งมักหมายถึง Lithium Ion Battery, Lithium Based Battery และ Solid State Lithium Battery ยังจะคงทรงพลังอย่างยิ่ง .. มันมีใช้งานอยู่ทั่วไปในชีวิตประจำวัน และแสดงบทบาทหลักในสังคมของมนุษยชาติต่อเนื่องไปอีกนานมากกว่า 10-15 ปีจากนี้ไป ไม่มีข้อสงสัย ..

ความสำเร็จของไทยจากความมุ่งมั่นที่ต้องการให้การผลิตแบตเตอรี่ลิเธี่ยมเกิดขึ้นในประเทศ โดยบริษัทเอกชนของไทยเอง เช่น บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ EA: Energy Absolute นั้น ถือเป็นการมองการณ์ไกลที่ยอดเยี่ยม แต่จะต้องไม่ลืมที่จะพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธี่ยมโซลิดสเตท Solid State Lithium Battery ไปพร้อมด้วย .. ความสำเร็จของ EA ส่งผลดีต่อความมั่นคงทางพลังงานของชาติ ..

นอกจากจะสามารถควบคุมราคาต้นทุนการใช้พลังงานในประเทศให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมได้แล้ว ผลของมันได้นำไปสู่การสร้างโอกาสทางธุรกิจที่เกี่ยวเนื่องอื่น ๆ อีกมากมายในอนาคตอันใกล้ ทั้งที่เกี่ยวข้องกับ อุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้า ระบบจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ ขนาดกลาง ขนาดเล็ก การพัฒนาแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน สถานีไฟฟ้าพลังงานทางเลือกแบบแยกเดี่ยว หรือแม้แต่เครือข่ายโรงไฟฟ้าเสมือน และ Home Energy Storage กระจายไปสู่ครัวเรือน ภาคประชาชน ชุมชน และสังคมในวงกว้าง ซึ่งหมายถึง มันคือส่วนสำคัญยิ่งด้านความมั่นคงทางพลังงานของไทย ..

ประเทศไทย มิได้มีปัญหาในการเป็นศูนย์กลางการประกอบ และผลิตยานยนต์ไฟฟ้า ศักยภาพในอุตสาหกรรมยานยนต์ของไทยเป็นสิ่งที่มีอยู่แล้ว .. อย่างไรก็ตาม หัวใจสำคัญที่สุดของยานยนต์ไฟฟ้านั้น คือ 3 สิ่ง ที่จะต้องผลิตขึ้นให้ได้เองในประเทศ จะพึ่งพาการนำเข้าจากต่างประเทศนั้นไม่ได้ ได้แก่ แบตเตอรี่ไฟฟ้าลิเธี่ยม Lithium Ion Battery, เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell และตัวเก็บประจุยิ่งยวด Supercapacitor .. ซึ่งมันถือเป็นความจำเป็นที่ขาดไม่ได้ของชาติ เพื่อให้ไทยสามารถดำรงความเป็นผู้นำในอุตสาหกรรมยานยนต์ในภูมิภาคได้ต่อไปอย่างน้อยอีก 15 ปีข้างหน้า กับการเข้าสู่ Thailand 4.0 อย่างมั่นคงอีกด้วย ..

สำหรับแบตเตอรี่ไฟฟ้า เซลล์เชื้อเพลิง และตัวเก็บประจุยิ่งยวดนั้น มันทำงานในลักษณะคล้ายกันในประเด็นการจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ต่าง ๆ และมักถูกนำมาเปรียบเทียบแข่งขันกันในการใช้งานกับยานยนต์ไฟฟ้า .. แต่ในทางปฏิบัติแล้ว มันต่างทำหน้าที่ในฐานะตัวกักเก็บพลังงานที่มีบทบาทแตกต่างกันที่อธิบายได้ เช่น แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไฟฟ้า เหมาะสมกับในงานที่ต้องการกำลังไฟฟ้าต่อเนื่องในระดับหนึ่ง และมิได้ต้องการพลังงานจำเพาะสูงมาก

ขณะที่งานซึ่งต้องการพลังงานจำเพาะ และกำลังไฟฟ้ามากกว่า ยาวนานกว่านั้น เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน อาจจะเหมาะสมกว่า แต่หากว่า เป็นการทำงานที่ต้องการการกระชากของพลังงานมหาศาลในเวลาเพียงแค่กระพริบตา และต้องการการชาร์จประจุมหาศาลให้เต็มพร้อมไว้อย่างรวดเร็วเหมือนสายฟ้าฟาด เราก็ต้องใช้ตัวเก็บประจุยิ่งยวด นั่นเอง .. ทั้งนี้ บางระบบปฏิบัติการรุ่นใหม่ ๆ ก็มักนิยมนำทั้ง 3 อุปกรณ์นี้ ติดตั้งใช้งานแบบผสมผสานเสริมกันไปพร้อมด้วย ตัวอย่างเช่น รถโดยสารไฟฟ้า ระบบรถไฟไฟฟ้า รถรางไฟฟ้าของจีน เป็นต้น ..

ดังนั้น แบตเตอรี่ลิเธี่ยมไฟฟ้า กับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน จึงจับมาเปรียบเทียบกันตรง ๆ นั้น ไม่ได้ .. การเข้าสู่ตลาดที่ใหญ่ขึ้นของไฮโดรเจน และเซลล์เชื้อเพลิง จากนี้ไป จะมิได้ทำให้อนาคตบทบาทของแบตเตอรี่ไฟฟ้าลดลง .. มันสามารถทำงานร่วมกันในรูปแบบผสมผสานได้เป็นอย่างดี ตัวอย่างเช่น รถยนต์ไฮโดรเจนรุ่นใหม่ ๆ ที่กำลังวางตลาดในปีนี้อย่างน้อย 3 รุ่น ประยุกต์ใช้ทั้ง เซลล์เชื้อเพลิง และแบตเตอรี่ลิเธี่ยมโซลิดสเตท ไปพร้อมด้วยในรูปแบบผสมผสาน Hybrid ซึ่งทำให้สมรรถนะของมันสูงขึ้นมาก .. อุปสรรคสำคัญ ยังเป็นเรื่องของราคา และต้นทุน ซึ่งจะแพงเกินไปนั้นไม่ได้ ..

เทคโนโลยีพลังงานไฮโดรเจน นำเสนอวิธีการจัดการกับปัญหาที่สำคัญบางอย่างที่สังคมปัจจุบันกำลังเผชิญอยู่ด้วยวิธีที่แตกต่างออกไป .. ประเด็นหลักบางประการในเรื่องนี้ เชื้อเพลิงไฮโดรเจน สามารถป้อนเข้าไปในเซลล์เชื้อเพลิงที่มีอุณหภูมิสูง หรือเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนสำหรับเซลล์ที่มีอุณหภูมิต่ำ กำลังไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนได้ ไม่ว่าจะโดยเซลล์เชื้อเพลิงในโหมดย้อนกลับ หรือด้วยรูปแบบอื่น ๆ .. สิ่งเหล่านี้ ช่วยให้เกิดความยืดหยุ่น กลับไปกลับมา ระหว่างพลังงานไฟฟ้าที่ปล่อยออกมา ไม่เก็บกัก และไฮโดรเจนที่จัดเก็บไว้ใช้ในภายหลัง ..

มีการสูญเสียพลังงานในกระบวนการเหล่านี้ แต่เนื่องจากวิธีการจัดการการผลิตที่ผันผวนจากแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ หรือพลังงานลม ไม่มีเทคโนโลยีใดที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการจับคู่ อุปสงค์ และอุปทาน ในแง่ของผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม .. เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่า ไฮโดรเจน กับเซลล์เชื้อเพลิง การจัดเก็บไฮโดรเจน การแปลงไฮโดรเจนให้เป็นกำลังไฟฟ้าด้วยเซลล์เชื้อเพลิง และเทคโนโลยีโครงสร้างพื้นฐานไฮโดรเจน เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอย่างยิ่ง ..

การนำเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน มาใช้งานนั้น มันซับซ้อนมากเกินไปเมื่อเทียบกับการใช้งานแบตเตอรี่ไฟฟ้าที่ง่ายกว่ามาก .. อย่างไรก็ตาม หากไม่คำนึงถึงต้นทุนราคาแล้ว ด้วยระดับพลังงานจำเพาะของไฮโดรเจนที่สูงอย่างยิ่ง มันจึงยอดเยี่ยมไม่แพ้กัน คาดหมายว่า เมื่อโครงสร้างพื้นฐาน สิ่งอำนวยความสะดวกเกี่ยวกับพลังงานไฮโดรเจนสีเขียวเพิ่มขึ้น ต้นทุน และราคาของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน รวมทั้งอุปกรณ์ที่เกี่ยวเนื่องทั่วทั้งระบบ ลดลงมากกว่านี้ เมื่อนั้น มันจะกลายเป็นที่นิยมใช้งานอย่างกว้างขวางในชีวิตประจำวัน และสังคมทั่วไปเช่นเดียวกับแบตเตอรี่ไฟฟ้าลิเธี่ยม ได้ในที่สุด ..

……………………………………

คอลัมน์ Energy Key

By โลกสีฟ้า

สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)

ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-

Understanding the types of Electric Vehicles BEV, HEV & PHEV | EV Duniya :-

Understanding the types of Electric Vehicles | BEV | HEV | PHEV

Future Battery : อนาคตแบตเตอรี่ | The Key News :-

Future Battery : อนาคตแบตเตอรี่

เซลล์เชื้อเพลิง พลังขับเคลื่อน เปลี่ยนโลกเราในทศวรรษหน้า | The Key News :-

เซลล์เชื้อเพลิง พลังขับเคลื่อน เปลี่ยนโลกเราในทศวรรษหน้า

ตัวเก็บประจุยิ่งยวด Supercapacitors คู่แข่งขันรายใหม่ | The Key News :-

ตัวเก็บประจุยิ่งยวด Supercapacitors คู่แข่งขันรายใหม่

Battery Electric Vs Hydrogen Fuel Cells | BSC :-

Hydrogen Fuel Cells vs. Battery Electrics : Why Fuel Cells are a Major Contender | Garrett Motion Inc. :-

Battery Vehicles Vs Hydrogen Fuel Cell Cars | MoneyShake :-

Battery Vehicles Vs Hydrogen Fuel Cell Cars

6 Ways Hydrogen and Fuel Cells Can Help Transition to Clean Energy :-

6 Ways Hydrogen and Fuel Cells Can Help Transition to Clean Energy

Fuel Cell and Battery Electric Vehicles Compared | Credit by H2Gen Innovations, Inc.

Comparative analysis of battery electric, hydrogen fuel cell and hybrid vehicles in a future sustainable road transport system

What Are Batteries, Fuel Cells, and Supercapacitors?

Global Market for Hydrogen Fueling Stations, 2021 | Distribution of Stations Will Be More Even by 2035, but APAC Will Continue to Lead the Market, Followed by Europe | Business Wire