Green Ammonia: The Key to Meet Challenges of the 21ST Century
“……แอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia เป็นกุญแจสำคัญในการเผชิญความท้าทายสำหรับการเปลี่ยนผ่านระบบพลังงาน Energy Transition อย่างน้อย 2 ประเด็นในศตวรรษที่ 21 นี้ ….”
ด้วย Power to X Technology ประการหนึ่ง และการเปลี่ยนไปใช้พลังงานไฟฟ้าหมุนเวียน Renewable Electricity แทนที่แหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลอีกประการหนึ่ง เพื่อผลิตแอมโมเนีย Ammonia : NH3 ทำให้สามารถช่วยลดการปล่อย CO2 สู่บรรยากาศได้กว่า 40 ล้านตันแต่ละปีในยุโรป หรือกว่า 360 ล้านตันทั่วโลก .. พวกมันสามารถถูกแปลงกลับไปเป็นไฮโดรเจน Hydrogen : H2 หรือนำพวกมันไปเผาไหม้ในเครื่องยนต์กำเนิดไฟฟ้า หมายถึง การเผาแอมโมเนีย Ammonia: NH3 โดยตรงเพื่อผลิตกำลังไฟฟ้าเมื่อไม่มีแสงแดด หรือช่วงเวลาที่ลมไม่พัด ในฐานะแหล่งพลังงานสะอาดสีเขียว Green Energy ได้อย่างยอดเยี่ยม ..
แอมโมเนีย Ammonia ผลิตขึ้นในปริมาณมหาศาลทั่วโลกเพื่อใช้เป็นปุ๋ยทางการเกษตร แต่ในกระบวนการผลิตนั้น ก่อนหน้านี้นิยมใช้ก๊าซธรรมชาติ หรือเชื้อเพลิงฟอสซิลอื่น ๆ .. อย่างไรก็ตาม เพื่อจัดหาทั้งวัตถุดิบที่เป็นไฮโดรเจน และพลังงานสำหรับการขับเคลื่อนกระบวนการสังเคราะห์ หรือกระบวนผลิตจากนี้ไปที่เน้นการแยกน้ำด้วยแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy ให้ได้มาซึ่งวัตถุดิบที่เป็น Hydrogen ที่สะอาดกว่า จะส่งผลให้กระบวนการผลิตแอมโมเนียด้วยวิธีการโดยรวมเหล่านี้ปล่อย CO2 น้อยกว่า 1% ทั่วโลก ..
ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ได้สาธิตแสดงให้เห็นว่า กระบวนการเหล่านี้ไม่เพียงแต่สามารถนำมาใช้เพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกด้วยวิธีการผลิตในปัจจุบันได้อย่างมากเท่านั้น แต่หากด้วยการใช้กระบวนการผลิตแอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia จากแหล่งพลังงานสะอาด Clean Energy ล้วน ๆ แล้วนั้น จะทำให้พวกมันสามารถเป็นพาหะนำพลังงานไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen มาใช้งานได้จริง ซึ่งช่วยลดการปล่อย CO2 ได้อย่างเด็ดขาด เพิ่มเติมด้วยการจัดเก็บเป็นของเหลว ทำให้ง่ายต่อการขนส่งเคลื่อนย้ายไปยังทุกหนแห่งทั่วโลกในปริมาณมากด้วยความปลอดภัยได้ ..
แอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia สามารถใช้เป็นหนึ่งในพาหะนำพลังงานไฮโดรเจนไปสู่การใช้งานได้จริง ตลอดจนอุตสาหกรรมที่มีอยู่แล้วซึ่งผลิต จัดเก็บ และระบบการซื้อขายแอมโมเนียหลายล้านตันทุกปีครบวงจรทั่วโลก หมายความว่า โครงสร้างพื้นฐานเพื่อรองรับการผลิต การจัดเก็บ และการขนส่ง Green Ammonia : NH3 เป็นสิ่งที่มีอยู่แล้ว ทั้งนี้เพื่อให้การเริ่มต้นยุดของเศรษฐกิจไฮโดรเจน Hydrogen Economy แทนที่ระบบเศรษฐกิจเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuel Economy ไปสู่ความสำเร็จได้ในที่สุดนั่นเอง ..
แอมโมเนีย Ammonia หมายถึงแหล่งพลังงานที่เสถียร และสารตั้งต้นถึง 45% สำหรับอาหารโลก ..
แอมโมเนีย Ammonia เป็นสารประกอบของไนโตรเจน และไฮโดรเจนที่มีสูตรทางเคมี NH3 และถือเป็นไบนารีไฮไดรด์ที่เสถียร Stable Binary Hydride และ Pnictogen Hydride ที่ง่ายที่สุด .. แอมโมเนีย เป็นก๊าซไม่มีสีแต่มีกลิ่นฉุนชัดเจน .. พวกมัน คือ ของเสียไนโตรเจนทั่วไป Common Nitrogenous Waste โดยเฉพาะอย่างยิ่งในหมู่สิ่งมีชีวิตในน้ำ Aquatic Organisms และมีส่วนสำคัญต่อความต้องการทางโภชนาการของสิ่งมีชีวิตบนบก Nutritional Needs of Terrestrial Organisms โดยทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นประมาณ 45% ของอาหารโลก และปุ๋ย .. แอมโมเนีย ไม่ว่าจะโดยทางตรง หรือทางอ้อม ยังเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ยา Pharmaceutical Products หลายชนิด และใช้ในผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดเชิงพาณิชย์ Commercial Cleaning Products จำนวนมาก ส่วนใหญ่จะถูกเก็บสะสมในธรรมชาติจากการเคลื่อนตัวลงของทั้งอากาศ และน้ำ
แม้ว่าจะพบได้ทั่วไปในธรรมชาติ ทั้งบนบก และบนดาวเคราะห์ชั้นนอกของระบบสุริยะ รวมทั้งมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย .. แอมโมเนีย เป็นทั้งสารกัดกร่อน และเป็นอันตรายในรูปแบบเข้มข้น .. ในหลายประเทศ จัดพวกมันเป็นประเภทสารอันตรายอย่างยิ่ง และอยู่ภายใต้ข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับโรงงานผลิต การจัดเก็บ หรือการใช้งานใด ๆ ในปริมาณมาก ..
การผลิตแอมโมเนียทางอุตสาหกรรมทั่วโลก Global Industrial Production of Ammonia อยู่ที่ประมาณมากกว่า 180 ล้านตันต่อปี โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงปริมาณการผลิตในแต่ละปีมากนักอย่างมีนัยสำคัญ .. แอมโมเนียทางอุตสาหกรรม มีจำหน่ายในรูปแบบของเหลวที่เป็นสารละลายแอมโมเนีย โดยปกติคือ แอมโมเนีย 28% ในน้ำ หรือแอมโมเนียเหลวในถังความดัน หรือถังแช่เย็นขนาดต่าง ๆ สำหรับการขนส่งด้วยรถบรรทุก และเรือเดินสมุทรขนาดใหญ่ ..
จุดเดือดของ NH3 อยู่ที่ -33.34oC หรือ -28.012oF ที่ความดันบรรยากาศ .. ดังนั้น แอมโมเนียเหลว Liquid Ammonia จะต้องดำเนินการจัดเก็บไว้ภายใต้แรงดันสูง หรือที่อุณหภูมิต่ำ .. แอมโมเนียในครัวเรือน หรือ Ammonium Hydroxide เป็นสารละลายของ NH3 ในน้ำ .. ความเข้มข้นของสารละลายดังกล่าววัดเป็นหน่วยของมาตราส่วนความหนาแน่น Baumé Scale โดยมีแอมโมเนีย 26o Baumé หรือประมาณ 30% โดยน้ำหนัก ที่ 15.5oC หรือ 59.9oF ซึ่งโดยทั่วไปถือเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ที่มีความเข้มข้นสูง ..
กระบวนการผลิตแอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia Production จากแหล่งพลังงานสะอาด เป็นเรื่องสำคัญยิ่ง ..
การผลิตแอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia Production คือ กระบวนการผลิตแอมโมเนียจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน 100% และปราศจากคาร์บอน Carbon – Free .. วิธีการหนึ่งในการผลิตแอมโมเนียสีเขียว ได้แก่ การใช้ไฮโดรเจน Hydrogen จากการแยกน้ำด้วยอิเล็กโทรลิซิส Water Electrolysis และไนโตรเจน Nitrogen ที่แยกออกจากอากาศ ..
Green Ammonia Plants, Commercially Available Today | Credit : ThyssenKrupp / Yara
การลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide: CO2 ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิตแอมโมเนียถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่เป็นศูนย์สุทธิ Net-Zero Targets ภายในปี 2593 .. วิธีที่ดีที่สุดในการลดการปล่อยคาร์บอนเมื่อผลิตแอมโมเนีย คือ การใช้ไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำ Low-Carbon Hydrogen ..
ตัวเลือกที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดสำหรับการสร้างไฮโดรเจนที่ปราศจากคาร์บอน ได้แก่ การพิจารณาใช้ไฮโดรเจนสีน้ำเงิน Blue Hydrogen และไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen .. ทั้งนี้ การผลิตไฮโดรเจนสีน้ำเงิน Blue Hydrogen มีการปล่อยก๊าซคาร์บอน CO2 จากกระบวนการ Steam Methane Reforming : SMR Process แต่จะถูกดักจับ และจัดเก็บไว้ด้วยกระบวนการ Carbon Capture & Storage : CCS เพื่อนำไปใช้ผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์ Synthetic Gas & Fuel คาร์บอนต่ำรูปแบบอื่นต่อไป .. ขณะที่ ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ผลิตขึ้นด้วยการแยกน้ำ Water Electrolysis เพื่อสร้างไฮโดรเจน และออกซิเจน โดยใช้กำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานสะอาดที่ยั่งยืน Clean Sustainable Electricity ..
แอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia สามารถเสนอทางเลือกเพิ่มเติมในการเปลี่ยนผ่านสู่การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นศูนย์สุทธิ Net-Zero Carbon Dioxide Emissions ซึ่งรวมถึง ระบบการจัดเก็บพลังงาน Energy Storage .. แอมโมเนีย Ammonia: NH3 สามารถจัดเก็บเป็นปริมาณมากได้อย่างง่ายดายในรูปของเหลวที่แรงดันปานกลาง 10-15 bar หรือแช่เย็นที่อุณหภูมิ -33°C ทำให้เป็นรูปแบบการจัดเก็บสารเคมีในอุดมคติสำหรับพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy .. ดังนั้น การจัดเก็บแอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia จึงหมายถึง ระบบจัดเก็บพลังงานที่เชื่อถือได้ นั่นเอง .. เครือข่ายในการจัดจำหน่ายเป็นสิ่งที่มีอยู่แล้ว ซึ่งแอมโมเนียปริมาณมหาศาล จะถูกเก็บไว้ในถังแช่เย็นขนาดใหญ่ และขนส่งไปทั่วโลกด้วยระบบท่อ เรือบรรทุกน้ำมัน และรถบรรทุกบนท้องถนน ..
พวกมันถือเป็นหนึ่งในเชื้อเพลิงไร้คาร์บอนรูปแบบหนึ่ง .. แอมโมเนีย Ammonia : NH3 สามารถเผาไหม้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน หรือใช้ส่งผ่านในเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า .. เมื่อใช้งานพวกมันแล้ว ผลพลอยได้เพียงอย่างเดียวของแอมโมเนีย ได้แก่ น้ำ Water และไนโตรเจน Nitrogen .. ภาคอุตสาหกรรมการเดินเรือ มีแนวโน้มสูงมากที่จะค่อย ๆ เริ่มนำแอมโมเนีย Ammonia : NH3 มาใช้เป็นเชื้อเพลิงหลักแทนที่การใช้น้ำมันเชื้อเพลิงฟอสซิลในเครื่องยนต์สำหรับเรือเดินสมุทรในอนาคตอันใกล้นี้ เพื่อให้ภาคการขนส่งทางทะเลมีส่วนร่วมในการลดปัญหาวิกฤติสภาพอากาศ Climate Crisis และมุ่งสู่เป้าหมาย Net-Zero เช่นเดียวกับภาคส่วนอื่น ๆ ..
นอกจากนั้น แอมโมเนีย Ammonia : NH3 สามารถทำหน้าที่เป็นตัวนำพา และจัดเก็บไฮโดรเจนได้อย่างยอดเยี่ยม .. มีการใช้งานก๊าซไฮโดรเจน Hydrogen Gas เช่น ในเซลล์เชื้อเพลิง PEM Fuel Cells .. อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนนั้น จัดเก็บได้ยาก และมีราคาแพง หากต้องการจัดเก็บเป็นปริมาณมาก ซึ่งต้องใช้ถังเก็บความเย็นจัด หรือถังแรงดันสูง .. ขณะที่แอมโมเนีย จัดเก็บง่ายกว่า ราคาถูกกว่า และขนส่งได้ด้วยโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่แล้ว .. แอมโมเนีย สามารถทำให้บริสุทธิ์ได้ง่าย และพร้อมที่จะ “Cracked แตกตัว” เพื่อที่จะให้ได้มาซึ่งก๊าซไฮโดรเจน Hydrogen Gas เมื่อต้องการได้ตลอดเวลา ..
สิ่งต่าง ๆ เหล่านี้ ชี้ให้เห็นประเด็นสำคัญในแนวทางปฏิบัติที่ชัดเจน จึงส่งผลให้ Green Ammonia กลายเป็นกุญแจสำคัญสำหรับความท้าทายด้านพลังงาน เพื่อให้บรรลุเป้าหมายสู่ศูนย์สุทธิ Net-Zero Targets ภายในปี 2593 .. พวกมันน่าสนใจมาก และสามารถทำให้การมุ่งสู่ยุคของเศรษฐกิจไฮโดรเจน Hydrogen Economy และการเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition มีความเป็นไปได้สูงที่จะให้บรรลุเป้าหมายที่จุดเล็ง 1.5oC ตามแผนงานของภาครัฐ เอกชน และภาคประชาสังคมทั่วโลกได้สำเร็จในที่สุด ..
แอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia กำลังกลายเป็นประเด็นที่น่าสนใจทางธุรกิจมากพอที่จะเริ่มต้นอุตสาหกรรมนี้แล้ว ..
Michael Dolan นักเคมีจาก CSIRO Energy ในบริสเบน Brisbane กล่าวว่า ทางเลือกที่ง่ายที่สุด คือ การใช้แอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia เป็นปุ๋ย เช่น แอมโมเนียในปัจจุบัน ซึ่งจะไม่มีการปล่อยคาร์บอนสู่สิ่งแวดล้อม .. นอกจากนั้น แอมโมเนียสามารถเปลี่ยนเป็นกำลังไฟฟ้าได้ในโรงไฟฟ้า Power Plant ที่ปรับแต่งเครื่องยนต์กำเนิดไฟฟ้าให้เผาไหม้แอมโมเนียโดยตรง หรือในเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell รูปแบบมาตรฐาน เหมือนดั่งเช่นที่โรงไฟฟ้าในเซาท์ออสเตรเลีย South Australia Plant วางแผนที่จะดำเนินการ .. แต่ในปัจจุบัน คุณค่าสูงสุดของแอมโมเนียก็คือการเป็นแหล่งไฮโดรเจนที่อุดมสมบูรณ์ Rich Source of Hydrogen ซึ่งใช้เป็นพลังงานสำหรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell Electric Vehicles: FCEVs .. ในขณะที่ปุ๋ยแอมโมเนียขายได้ประมาณ 750 เหรียญสหรัฐฯ ต่อตัน แต่ไฮโดรเจน Hydrogen สำหรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง FCEVs สามารถสร้างรายได้มากกว่า 10 เท่าของปริมาณดังกล่าว ..
ในสหรัฐฯ รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงดูเหมือนจะทำตลาดได้ไม่ดีนัก เมื่อเทียบกับยานพาหนะที่ใช้พลังงานจากชุดแบตเตอรี่ แต่ในญี่ปุ่นต่างออกไป มีการสนับสนุนการประยุกต์ใช้งานเซลล์เชื้อเพลิง Hydrogen Fuel Cell อย่างมากจากนโยบายภาครัฐในระดับยุทธศาสตร์ .. ญี่ปุ่นได้ใช้เงินไปมากกว่า 12 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ สำหรับเทคโนโลยีไฮโดรเจน Hydrogen Technology ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลยุทธ์ในการลดการนำเข้าเชื้อเพลิงฟอสซิล และเพื่อบรรลุความมุ่งมั่นในการลดการปล่อย CO2 ภายใต้ข้อตกลงด้านสภาพอากาศของกรุงปารีสไปพร้อมด้วย .. ปัจจุบัน ญี่ปุ่น อาจมีรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell Electric Vehicles : FCEVs เพียง 2,500 คันบนท้องถนน แต่ภายในปี 2573 ได้รับการคาดหมายว่า FCEVs จะเพิ่มขึ้นแตะระดับที่จำนวนอย่างน้อย 800,000 คันได้อย่างสบาย รวมถึงทั้งภาครัฐ และเอกชน กำลังจับตามองไปที่แอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia เพื่อให้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับพวกมัน ..
การเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นแอมโมเนีย Converting Hydrogen into Ammonia เพียงเพื่อจะเปลี่ยนพวกมันกลับคืนสภาพเดิมเป็นไฮโดรเจนอีกครั้งไปมาอาจดูแปลก แต่ไฮโดรเจน Hydrogen นั้นขนส่งได้ยาก .. ต้องทำให้พวกมันเป็นของเหลวโดยการทำให้เย็นลงที่อุณหภูมิต่ำกว่า -253°C โดยใช้พลังงานถึงหนึ่งในสามส่วนของกระบวนการ ในทางตรงกันข้าม แอมโมเนีย Ammonia ทำให้กลายเป็นของเหลวได้ที่ -10°C ภายใต้ความกดดันเพียงเล็กน้อย ดังนั้น การแปลงไฮโดรเจน Hydrogen ให้เป็นแอมโมเนีย Ammonia เพื่อการจัดเก็บ และการขนส่ง จึงเป็นเรื่องที่ง่ายดาย และสะดวกกว่า แล้วค่อยแปลงพวกมันกลับเป็นไฮโดรเจน Hydrogen อีกครั้งเพื่อใช้งานเมื่อไรก็สามารถกระทำได้ ..
Michael Dolan ชี้ว่า พลังงานของการแปลงไฮโดรเจนเป็นแอมโมเนีย และย้อนกลับให้คืนเป็นไฮโดรเจนอีกครั้งนั้น ใกล้เคียงพลังงานที่ใช้จัดเก็บก๊าซไฮโดรเจนความดันสูงกว่า 700 เท่าความดันบรรยากาศ หรือน้อยกว่าพลังงานที่ใช้ไปกับการแช่เย็นไฮโดรเจนให้เป็นของเหลว และจัดเก็บไฮโดรเจนเหลว Liquid Hydrogen เหล่านี้ไว้ รวมทั้งเนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับการจัดการ จัดเก็บ และการขนส่งแอมโมเนีย เป็นสิ่งที่มีอยู่แล้ว แอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia จึงกลายเป็นทางเลือกที่ประหยัด ปลอดภัยกว่า และเชื่อถือได้ ..
ขั้นตอนสุดท้าย หมายถึง การดึงไฮโดรเจนออกจากโมเลกุลแอมโมเนีย คือสิ่งที่ Dolan และเพื่อนร่วมงานของเขากำลังทำอยู่ในโกดังโลหะแบบโพรงในวิทยาเขต CSIRO ที่ใช้ศึกษาการเผาไหม้ถ่านหินมาอย่างยาวนาน .. เครื่องปฏิกรณ์สูง 2 เมตร จะแยกแอมโมเนียออกเป็นสององค์ประกอบ ได้แก่ Hydrogen : H2 รวบรวมพวกมันไว้เพื่อจัดจำหน่าย และ Nitrogen : N2 เพื่อให้พวกมันลอยกลับขึ้นไปในอากาศ ..
ภายในปี 2573 ญี่ปุ่นมีแนวโน้มนำเข้าไฮโดรเจนระหว่าง 10 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ถึง 20 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในแต่ละปี ตามแผนงานด้านพลังงานหมุนเวียนที่เผยแพร่โดยกระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรมของญี่ปุ่นเมื่อเร็ว ๆ นี้ .. ญี่ปุ่น สิงคโปร์ และเกาหลีใต้ ได้เริ่มหารือกับเจ้าหน้าที่ของออสเตรเลียเกี่ยวกับท่าเรือสำหรับการนำเข้าไฮโดรเจน และ/หรือ แอมโมเนีย ซึ่งจะถูกผลิตขึ้นเพื่อใช้เป็นพลังงานทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลไปพร้อมด้วย .. ไม่มีใครทราบได้ว่า พวกมันมารวมกันในเชิงเศรษฐกิจได้อย่างไร แต่ดูเหมือนว่าจะมีความสนใจที่มากพอ รวมทั้งแนวโน้มรายได้ และโอกาสทางธุรกิจที่เหมาะสำหรับเริ่มต้นอุตสาหกรรมนี้กำลังจะมาถึงแล้ว ..
ด้วยวิสัยทัศน์แห่งอนาคตเกี่ยวกับแอมโมเนียสีเขียว หรือ Renewable Ammonia .. จินตนาการได้ว่า ไม่เกินอีก 10 ปีข้างหน้า ชายฝั่ง และท่าเรือจะเต็มไปด้วย Supertankers จอดเทียบท่าตามแนวแท่นนอกชายฝั่ง Offshore Rigs แต่จะไม่มีการเติมน้ำมัน สายไฟใต้ท้องทะเลจะนำพลังงานไฟฟ้าหมุนเวียน Renewable Electricity ไปยังแท่น Rigs จากกังหันลม และโซลาร์ฟาร์มนอกชายฝั่ง และบนบก .. บนแท่นกลางน้ำนอกชายฝั่ง อุปกรณ์หนึ่ง จะใช้กำลังไฟฟ้าเพื่อแยกน้ำทะเล และส่งน้ำจืดไปยังอิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzers เพื่อผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen อุปกรณ์อื่นจะกรองไนโตรเจนจากท้องฟ้า .. เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cells ย้อนกลับจะรวมทั้งสองเข้าด้วยกันเป็นแอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia ปริมาณมหาศาลเพื่อบรรทุกลงบนเรือเดินสมุทรขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถขนส่งไปถึงได้ทุกหนแห่งทั่วโลก .. พวกมัน คือ พลังงานสะอาดมากมายจากแหล่งพลังงานที่เป็นดวงอาทิตย์ อากาศ และทะเล ซึ่งมีอยู่อย่างไม่จำกัด ..
ก่อนหน้านี้ มันคือความฝันที่นิวเคลียร์ฟิวชั่น Nuclear Fusion ไม่เคยไปถึงได้ พลังงานปราศจากคาร์บอนที่ไม่มีวันหมด ในครั้งนี้มาจากแอมโมเนียเท่านั้น พวกมันไม่มีวันหมด และไม่มีคาร์บอนอยู่ในระบบ ..
ตัวอย่างที่เห็นเป็นรูปธรรมปัจจุบัน .. Jera ผู้ผลิตไฟฟ้ารายใหญ่ที่สุดของญี่ปุ่นได้เรียกร้องให้ซัพพลายเออร์ทั่วโลก ส่งข้อเสนอเกี่ยวกับแอมโมเนียที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นศูนย์ ในขณะที่โรงไฟฟ้าขนาดใหญ่หลายแห่งของพวกเขานี้ กำลังดำเนินความพยายามในการประยุกต์ใช้ Green Ammonia ทดแทนการผลิตกำลังไฟฟ้าจากถ่านหิน ..
Jera ประกาศว่า ได้เริ่มทำงานในโครงการสาธิตที่สถานีพลังงานความร้อน Hekinan Thermal Power Station ขนาด 4,100 MW ซึ่งเป็นโรงไฟฟ้าถ่านหินที่ใหญ่ที่สุดในญี่ปุ่น เพื่อเดินเครื่องหนึ่งในสถานีไฟฟ้าโดยใช้ แอมโมเนีย Zero-Emissions Ammonia 20% เป็นเชื้อเพลิง ..
บริษัทฯ กำลังดำเนินการจัดหาแอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia ที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ ปริมาณ 500,000 ตันต่อปี สำหรับใช้ในเครื่องยนต์กำเนิดไฟฟ้าขนาด 1,000 MW Unit 4 ที่โรงไฟฟ้า Hekinan และได้ส่งคำขอไปยังบริษัทต่างประเทศมากกว่า 30 แห่งแล้ว ..
ความต้องการ และข้อตกลงด้านอุปทานที่เกิดขึ้นดังกล่าว เป็นตัวอย่างที่แสดงให้เห็นแนวโน้มทางธุรกิจ Green Hydrogen และ Green Ammonia .. พวกมันสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งสำคัญของความต้องการสำหรับกิจการร่วมค้าในอนาคตของออสเตรเลียที่ต้องการพัฒนาโรงงานผลิตไฮโดรเจนสีเขียว และแอมโมเนียสีเขียวขนาดใหญ่ในอนาคตที่สดใสอย่างชัดเจน ..
ทั้งนี้ โครงการของ CWP และ Intercontintentals 26 GW Asian Renewable Energy Hub ที่วางแผนไว้สำหรับภูมิภาค Western Australia’s Pilbara Region และโครงการพลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ ขนาด 50 GW ที่อยู่ห่างออกไปทางใต้อีกด้วย ..
Fortescue Future Industries วางแผนที่จะเปลี่ยนโรงงานผลิตแอมโมเนียที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในบริสเบน Brisbane เพื่อเปลี่ยนไปใช้ไฮโดรเจนหมุนเวียน Renewable Hydrogen ที่สะอาดกว่า และยังมีโครงการอื่น ๆ อีกมากทั่วออสเตรเลียที่ต้องการเจาะตลาดไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen และแอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia ..
กลุ่มพันธมิตรบริษัทอุตสาหกรรมในประเทศญี่ปุ่นหลายแห่ง Several Japanese Consortiums แสดงความสนใจอย่างแข็งขันในการมีส่วนร่วมพัฒนาโรงงานผลิตไฮโดรเจน และแอมโมเนียสีเขียวของออสเตรเลีย Australia’s Green Hydrogen & Ammonia Production Facilities โดยคู่ค้ารายใหญ่อันดับสองของออสเตรเลีย เล็งเห็นเป้าหมายที่มุ่งมั่นในการกำจัดคาร์บอนออกจากระบบพลังงาน Decarbonisation of Its Energy System ให้สำเร็จได้ในที่สุด ..
นอกจากนี้ Jera ได้กลายเป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญเพื่อสร้าง และขยายห่วงโซ่อุปทานสำหรับเชื้อเพลิงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เช่น แอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia โดยการขยายการค้า และความร่วมมือกับกิจการสาธารณูปโภคภายในประเทศ ด้วยกำลังผลิตไฟฟ้าจากความร้อนประมาณ 70 GW ในญี่ปุ่น ซึ่งผลิตกำลังไฟฟ้าได้ประมาณ 30% ของการผลิตไฟฟ้าทั้งหมดในประเทศญี่ปุ่น ..
ก่อนหน้านี้ บริษัทฯ ได้ประกาศความมุ่งมั่นที่จะบรรลุเป้าหมายการปล่อยก๊าซสุทธิให้เป็นศูนย์ภายในปี 2593 และมุ่งมั่นที่จะเลิกใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าถ่านหินทั้งหมด ภายในปี 2573 ..
คาดการณ์ตลาดแอมโมเนียสีเขียวทั่วโลก Global Green Ammonia Market ..
ขนาดธุรกิจตลาดแอมโมเนียสีเขียวทั่วโลก Global Green Ammonia Market มีมูลค่าอยู่ที่ 16 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2564 และคาดหมายว่าจะพุ่งสูงขึ้นแตะระดับ 5,415 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2573 ด้วยอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดแอมโมเนียสีเขียวทั่วโลก Global Green Ammonia Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 90.2% ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ ปี 2565-2573 ..
แอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia คือ ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ที่สังเคราะห์รวมด้วยไนโตรเจน Nitrogen ในกระบวนการผลิตที่ใช้ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า .. พวกมัน เป็นแอมโมเนียที่ปราศจากคาร์บอนอย่างสมบูรณ์ .. อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzers ที่ใช้ในการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen Production และทำงานในสื่อที่เป็น Alkaline Water Medium หรือ Proton Exchange Membrane หรือที่เป็น Solid Oxide Medium .. อิเล็กโทรไลเซอร์เหล่านี้ ใช้กำลังไฟฟ้าที่ได้จากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม และพลังคลื่น หรือระบบพลังน้ำสูบกลับ เพื่อผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ..
กำลังการผลิตพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy Generation ยังคงแซงหน้าการผลิตพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuel Power Generation ในการเพิ่มกำลังการผลิตโดยรวม .. จนถึงสิ้นปี 2563 กำลังการผลิต Renewable Energy ทั่วโลกอยู่ที่ 2.79 TW ซึ่งสูงกว่าปีที่ผ่านมาก่อนหน้านี้ 10.3% ตามรายงานของสำนักงานพลังงานทดแทนระหว่างประเทศ International Renewable Energy Agency: IRENA ..
พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม ถือเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีศักยภาพสูง และมีแนวโน้มที่จะครองตลาดสำหรับภาคพลังงานหมุนเวียนในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า .. ณ สิ้นปี 2563 กำลังการผลิตพลังงานหมุนเวียนทั่วโลกอยู่ที่ 2,799 GW .. ไฟฟ้าพลังน้ำคิดเป็นส่วนแบ่งที่ใหญ่ที่สุดของยอดรวมทั่วโลกด้วยกำลังการผลิต 1,211 GW .. พลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์คิดเป็นสัดส่วนเท่ากันในส่วนที่เหลือ ด้วยความจุ 733 GW และ 714 GW ตามลำดับ .. พลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ ได้แก่ พลังงานชีวภาพ Bioenergy 127 GW ความร้อนใต้พิภพ Geothermal 14 GW และพลังงานทางทะเลจากคลื่น Tidal & Marine Energy ประมาณ 500 MW ..
ทั้งนี้ พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม เติบโตได้ค่อนข้างเร็วกว่าแหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ สาเหตุหลักมาจากการลงทุนในพื้นที่เหล่านี้ และต้นทุนการผลิตไฟฟ้าที่ลดลงเรื่อย ๆ ตามรายงาน Global Renewables Outlook 2020 .. การเปลี่ยนแปลงไปสู่การใช้แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน ที่มีประสิทธิภาพ เป็นหลักแทนที่แหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลในการขับเคลื่อนพัฒนาทางเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติให้ความสำเร็จได้นั้น ต้องการระบบจัดเก็บพลังงานที่เพิ่มขึ้นเพื่อสามารถนำไปใช้ในภายหลังได้ ซึ่งคาดหมายได้ว่า ความต้องการเหล่านี้ จะเป็นแรงผลักดันสำคัญไปสู่การเติบโตของตลาดแอมโมเนียสีเขียว Growth of the Green Ammonia Market ด้วยความเร่งจากนี้ไป ..
อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีแอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia Technology ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น กระบวนการที่ใช้ในการผลิตแอมโมเนียโดยตรงจากน้ำ และไนโตรเจน ได้แก่ การสังเคราะห์รวมด้วยไฟฟ้าเคมี การสังเคราะห์ด้วยแสง หรือการวนซ้ำทางเคมี .. ทั้งนี้ กระบวนการดังกล่าวมีความเกี่ยวข้องกับความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญ ซึ่งต้องใช้เวลา และกิจกรรมการวิจัย และพัฒนา R&D .. ปัจจุบัน ผู้ผลิตแอมโมเนียส่วนใหญ่ ยังคงใช้วิธีการแบบเดิมในการผลิตแอมโมเนีย ..
ความท้าทายหลักที่เกี่ยวข้องกับแอมโมเนียสีเขียว คือ การรับรู้ต่ำในหมู่ผู้ผลิตสารเคมี .. ผู้ผลิตสารเคมีรายใหญ่ในจีน ญี่ปุ่น และรัสเซีย ยังคงใช้เทคโนโลยี Steam Methane Reforming : SMR Process เพื่อผลิตแอมโมเนีย .. บริษัทผู้ผลิตแอมโมเนียรายใหญ่ ได้แก่ EuroChem รัสเซีย, CF Industries สหรัฐฯ, TogliattiAzot รัสเซีย, PetroChina Group จีน และ Rashtriya Chemicals and Fertilizers Ltd. อินเดีย .. บริษัทเหล่านี้ทั้งหมดใช้ไอน้ำมีเทน SMR Process ในกระบวนการผลิตแอมโมเนีย .. อย่างไรก็ตาม ตลาดสำหรับแอมโมเนียสีเขียวคาดว่าจะได้รับแรงฉุดกระชากในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ด้วยความตระหนักรู้ที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลซิสที่สะอาดกว่า และการลดต้นทุนการผลิตพลังงานหมุนเวียน ซึ่งจะส่งผลในเชิงบวกต่อการเติบโตของตลาดโดยตรงในอนาคตอันใกล้นี้ ..
สรุปส่งท้าย ..
Hydrogen Technology ถือเป็นหนึ่งในนวัตกรรมทางเทคโนโลยีหลักที่สำคัญสำหรับภาคพลังงาน และภาคอุตสาหกรรมสู่การเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition ในระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติจากการใช้แหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิลจากแหล่งน้ำมันดิบลึกลงไปใต้เปลือกโลก ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน หรือ Shale Gas & Oil จากหินภูเขาเป็นหลัก ไปเป็นการใช้แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน เป็นหลัก ให้สำเร็จได้โดยมิได้สร้างปัญหายุ่งยากให้เกิดขึ้นในช่วงการเปลี่ยนผ่านแต่อย่างไร .. ประเด็นสำคัญที่เป็นกุญแจไปสู่ความสำเร็จ ได้แก่ ระบบจัดเก็บไฮโดรเจน Hydrogen Storage System ต้นทุนต่ำที่ปลอดภัย .. ทั้งนี้ พวกมันมิได้มีปัญหาทางเทคนิคใด ๆ ประเด็นหลักที่เป็นอุปสรรคจริง ๆ ยังคงเป็นเรื่องของราคา ..
ประเด็นการจัดเก็บ และการขนส่ง Hydrogen นั้นยังไม่มีข้อไข หรือมาตรฐานที่แน่ชัด เนื่องจากก๊าซไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่ขนส่งผ่านทางระบบท่อ Pipeline ได้ดีที่สุด .. โดยทั่วไป Hydrogen จัดเก็บได้ยาก และต้นทุนสูง .. ขณะที่การจัดเก็บ และการขนส่ง Ammonia นั้น ง่ายกว่า และราคาถูกกว่ามาก .. ดังนั้น การพิจารณาขั้นตอนการแปลงจากไฮโดรเจน เป็นเชื้อเพลิงอื่น หรือการแปลงกลับไปมา ตัวอย่างเช่น แอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia: NH3 สำหรับการจัดเก็บ และเพื่อการขนส่ง กลายเป็นกุญแจสำคัญอีกดอกหนึ่งต่อความท้าทายด้านพลังงาน รวมทั้งการพิจารณาใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐาน และสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีอยู่แล้วของพวกมัน ประกอบไปพร้อมด้วย ซึ่งไม่ว่าในกรณีใด คาดหมายได้ว่า นวัตกรรมเทคโนโลยีที่ใช้ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ผนวกกับแอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia นั้น จะสามารถแสดงศักยภาพมหาศาลในทุกพื้นที่เพื่อลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในภาคพลังงาน และภาคอุตสาหกรรมด้วยราคาที่ลดลงให้สำเร็จได้ในที่สุด ..
แอมโมเนีย Ammonia ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะปุ๋ย Fertilizer ในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา .. นักวิจัย และผู้ประกอบการเชื่อว่า ด้วยวิธีการใหม่ ๆ จากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ และพลังงานลม ในกระบวนการผลิตแอมโมเนีย Ammonia ที่ “เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม” หรือ Green Ammonia ได้ทำให้พวกมันกลายเป็นแหล่งเชื้อเพลิงสะอาดที่สำคัญสำหรับการผลิตกำลังไฟฟ้า Significant Clean Fuel Source for Generating Electricity และเหมาะสมที่จะใช้พวกมันเป็นแหล่งพลังงานให้แก่เรือเดินสมุทร ..
อย่างไรก็ตาม คุณค่าสูงสุดของแอมโมเนียก็คือการเป็นแหล่งไฮโดรเจนที่อุดมสมบูรณ์ Rich Source of Hydrogen ซึ่งใช้เป็นพลังงานสำหรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell Electric Vehicles : FCEVs .. ในขณะที่ปุ๋ยแอมโมเนียขายได้ประมาณ 750 เหรียญสหรัฐฯ ต่อตัน แต่ไฮโดรเจน Hydrogen สำหรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง FCEVs สามารถสร้างรายได้มากกว่า 10 เท่าของปริมาณดังกล่าว .. ดังนั้น แอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia : NH3 จึงกลายเป็นตัวแสดงสำคัญที่สามารถนำพลังงานไฮโดรเจนไปสู่การใช้งานได้จริง ตลอดจนอุตสาหกรรมที่มีอยู่แล้วซึ่งผลิต จัดเก็บ และระบบการซื้อขายแอมโมเนียหลายล้านตันทุกปีครบวงจรทั่วโลก หมายความว่า โครงสร้างพื้นฐานเพื่อรองรับการผลิต การจัดเก็บ และการขนส่ง Green Ammonia : NH3 เป็นสิ่งที่มีอยู่แล้ว ทั้งนี้เพื่อให้การเริ่มต้นยุดของเศรษฐกิจไฮโดรเจน Hydrogen Economy แทนที่ระบบเศรษฐกิจเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuel Economy ไปสู่ความสำเร็จได้ในที่สุดนั่นเอง ..
………………………………………
คอลัมน์ : Energy Key
By โลกสีฟ้า ..
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
Green Ammonia is the Key to Meeting the Twin Challenges of the 21st Century :-
https://www.siemens-energy.com/uk/en/offerings-uk/green-ammonia.html
Green Ammonia Plants, Commercially Available Today :-
Green ammonia | Power to X | thyssenkrupp Industrial Solution :-
https://www.thyssenkrupp-industrial-solutions.com/power-to-x/en/green-ammonia
The Global Green Ammonia Market 2022 – 2030 | Marketsandmarkets :-
Ammonia Market Size & Share | Industry Analysis Report, 2028 | Fortune Business Insights :-
https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/ammonia-market-101716
Power to X Technology : Future Fuels Accelerating Decarbonisation :-
https://photos.app.goo.gl/f82CctT33C7ZdrN19
Hydrogen Economy | Hydrogen as the Nature’s Fuel Album :-
https://goo.gl/photos/JxzFyxD8PVCeSK9k8
Green Ammonia : The Challenges, Opportunities & Future :-
