Sea2H2 : The Rise of Offshore Hydrogen Production at Scale
“…..ศักยภาพในเทคโนโลยี Power-to-X : P2X และการผลิตไฮโดรเจนนอกชายฝั่ง Offshore Hydrogen Production หรือ Sea2H2 มีความสำคัญที่โดดเด่นอย่างมีนัยสำคัญ …”
การผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen จากน้ำทะเล ด้วยพลังงานลมนอกชายฝั่ง และพลังงานแสงอาทิตย์ รวมทั้งการผลิตน้ำสะอาดไปพร้อมด้วยในปัจจุบัน และจากนี้ไปนั้น ฟาร์มกังหันลม Offshore Wind Farms และ Floating Solar PV นอกชายฝั่ง สามารถใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่า พวกมันมีศักยภาพที่จะเป็นศูนย์กลางการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Hubs for Green Hydrogen Production ในอนาคต เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของมนุษยชาติที่เพิ่มขึ้นได้เป็นอย่างดี ..
ศักยภาพในเทคโนโลยี Power-to-X : P2X และการผลิตไฮโดรเจนนอกชายฝั่ง Offshore Hydrogen Production หรือ Sea2H2 มีความสำคัญที่โดดเด่นอย่างมีนัยสำคัญ .. แต่ศักยภาพเหล่านี้ ยังคงมีสิ่งที่ท้าทาย ได้แก่ ราคา รวมทั้งการปรับขนาด กับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนจากน้ำทะเล Hydrogen from Seawater รูปแบบใหม่นี้ จะทำให้ปลอดภัย และเกิดผลกำไรที่คุ้มค่าการลงทุนได้อย่างไรนั้น คือ ประเด็น ..
ข้อพิจารณาทางเทคนิค และผลลัพธ์ทางเศรษฐกิจที่สำคัญจากความรู้ และความเชี่ยวชาญเกี่ยวกับ Offshore Hydrogen เป็นเวลานานหลายปีที่ผ่านมา ได้สร้างโอกาสมากมายให้กับอนาคตระบบพลังงาน ..
ทั้งนี้ การติดตั้งกังหันลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Power ทั่วโลก ก่อนปี 2563 มีจำนวนทั้งสิ้น 5,519 MW .. ตลาดกังหันลม Wind Turbine Market ยังคงเติบโตต่อเนื่อง ขนาดของพวกมันใหญ่ขึ้น และใช้เสาสูงขึ้นเรื่อย ๆ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางของโรเตอร์เฉลี่ยเกิน 150 เมตร และความจุของกังหันมากกว่า 7.5 MW .. แนวโน้มใหม่ยังเกิดขึ้นอย่างมุ่งมั่น ตั้งแต่ปี 2563 เป็นต้นมา รวมถึงความสนใจที่เพิ่มขึ้นในการใช้กำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานลมนอกชายฝั่งเพื่อผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen จากน้ำทะเล Seawater .. กำลังไฟฟ้าจากพลังงานลมนอกชายฝั่งรูปแบบลอยน้ำ Floating Offshore Wind Energy ทั่วโลกเพิ่มขึ้นกว่า 3 เท่าในปี 2563 เป็น 26,529 MW ..
ตามรายงานของสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ International Energy Agency : IEA ชี้ว่า กำลังผลิตพลังงานลมนอกชายฝั่งทั้งหมด Total Offshore Wind Capacity ได้รับการคาดหมายว่า จะเพิ่มขึ้นอีกมากกว่า 4 เท่าภายในปี 2569 ซึ่งใกล้เคียงกับขนาด 120 GW ..
ไม่ต่างจากพลังงานลมนอกชายฝั่งยุคแรก ๆ .. ปัจจุบัน เชื่อได้ว่า มนุษยชาติ กำลังยืนอยู่บนจุดสูงสุดของยุคใหม่ในการผลิตไฮโดรเจนนอกชายฝั่งจากทะเล Offshore Hydrogen ด้วยปริมาณมหาศาลของกำลังผลิตในเชิงอุตสาหกรรมได้อย่างมั่นใจ ..
ในขณะที่ต้องใช้เวลาเป็น 10 ปี กว่าที่พลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์ Wind & Solar Energy จะบรรลุความเท่าเทียมบนโครงข่ายระบบสายส่งกริดไฟฟ้าเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels .. ทั้งนี้ ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen จำเป็นต้องแข่งขันด้านต้นทุนกับไฮโดรเจนสีเทา Grey Hydrogen ภายในครึ่งหลังของทศวรรษนี้ไปพร้อมด้วย ..
การผลิตไฮโดรเจนนอกชายฝั่ง Offshore Production of Hydrogen โดยใช้กำลังไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียน Renewable Electricity ได้สร้างโอกาสอย่างมากมายสำหรับระบบพลังงานในอนาคต Future Energy System ในโครงการจากน้ำทะเลสู่ไฮโดรเจน Sea2H2 .. นักวิจัยของ Wageningen และ Hydron Energy Inc. ซึ่งเป็นบริษัทหุ้นส่วนในโครงการ เพื่อผลิตน้ำบริสุทธิ์สะอาด Ultrapure Water จากน้ำทะเล Seawater ซึ่งต่อมาจะเปลี่ยนให้เป็นไฮโดรเจน Hydrogen : H2 โดยขั้นตอนทางไฟฟ้าเคมีด้วย Electrolyzers ..
การผลิตไฮโดรเจนนอกชายฝั่ง Offshore Production of Hydrogen กำลังกลายเป็นภาคส่วนที่เติบโตอย่างรวดเร็ว ..
การพัฒนาระบบการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen จากน้ำทะเลของบริษัท Schaeffler AG สหพันธรัฐเยอรมัน ร่วมกับบริษัทฯ พันธมิตร และหน่วยงานภาครัฐในยุโรป คือ ตัวอย่างโครงการจากน้ำทะเลสู่ไฮโดรเจน Sea2H2 เชิงพาณิชย์ที่น่าตื่นเต้นสำหรับอนาคตระบบพลังงานสะอาด ..
ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ที่ผลิตขึ้นจากพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy : RE เท่านั้น ที่จะสร้างสภาวะอากาศเป็นกลาง Climate-Neutral ให้สำเร็จได้ .. กลุ่มบริษัท Schaeffler Group คือ หนึ่งในซัพพลายเออร์ด้านยานยนต์ และอุตสาหกรรมชั้นนำของโลก เพื่อมุ่งทำงานเฉพาะสำหรับข้อไขที่จะช่วยให้สามารถผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ในปริมาณมากซึ่งจำเป็นสำหรับการเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition ในระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติ ..
การศึกษาความเป็นไปได้เสร็จสิ้นลงโดย Hydron Energy B.V. ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพชาวดัตช์ และเป็นส่วนหนึ่งของ Schaeffler ตั้งแต่ช่วงฤดูร้อนปี 2564 ร่วมกับ Wageningen Food & Biobased Research: WFBR อันเป็นส่วนหนึ่งของ Wageningen University & Research และด้วยงบประมาณสนับสนุนจากหน่วยงานระดมทุนภาครัฐของรัฐบาลเนเธอร์แลนด์ Dutch Government Funding Agency : RVO .. ตลอดระยะเวลาของโครงการ Sea2H2 กลุ่มบริษัทค้าร่วม Consortium ได้พิสูจน์ให้เห็นชัดเจนแล้วว่า การผลิตไฮโดรเจนที่เป็นกลางต่อสภาพอากาศ Production of Climate-Neutral Hydrogen จากน้ำทะเล Seawater ในระดับอุตสาหกรรมเชิงพาณิชย์ในราคาที่จับต้องได้นั้น เป็นไปได้ ..
ความท้าทายสำหรับการใช้งานที่อธิบายไว้นั้น อยู่ที่การบำบัดน้ำทะเลให้เหมาะสมสำหรับการแยกน้ำให้เป็นไฮโดรเจน กับ ออกซิเจน หรือการทำน้ำทะเลให้พร้อมสำหรับเข้ากระบวนอิเล็กโทรไลต์ซิส Treatment of Seawater Suitable for Membrane Electrolysis .. อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzers ต้องใช้น้ำบริสุทธิ์พิเศษ Ultra-Pure Water เท่านั้น คือ ข้อกำหนดเบื้องต้น .. เกลือในน้ำทะเล จะต้องถูกแยกออกไปเพื่อจุดประสงค์นี้ เช่นเดียวกับการทำให้บริสุทธิ์ และกรองอย่างประณีต .. โซลูชัน หรือข้อไขที่พัฒนาร่วมกับ WFBR เป็นนวัตกรรมที่ยอดเยี่ยม ความร้อนเหลือทิ้งจากกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส Electrolysis Process จะถูกย้อนกลับมาใช้ในการแยกน้ำออกจากน้ำทะเล .. เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สามารถผลิตไฮโดรเจนสีเขียวได้ด้วยกำลังไฟฟ้าจากฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Farms และขนส่งขึ้นมาบนบกได้ผ่านทางระบบท่อ Pipelines โดยพลังงานที่ใช้สำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล รวมการส่งผ่านท่อด้วยทั้งหมดแล้ว อาจต่ำลงได้ถึงระดับ 3-5 KWh/m3 เท่านั้น ..
กลุ่มบริษัทค้าร่วม Sea2H2 Consortium ได้สาธิตการทำงานของระบบบำบัดน้ำ ณ โรงงานทดสอบที่ดำเนินการบนเกาะ Texel ในทะเลเหนือของเนเธอร์แลนด์ ด้วยผลลัพธ์การผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen จากน้ำทะเล Seawater ในขั้นตอนสุดท้ายได้อย่างยอดเยี่ยมน่าประทับใจ ..
ทีมงานของ Hydron ซึ่งปัจจุบัน คือ ส่วนหนึ่งของ Schaeffler กำลังทำงานเพื่อปรับขนาดระบบไฮบริดของส่วนประกอบการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Hybrid System of Desalination และส่วนประกอบอิเล็กโทรลิซิสแบบเมมเบรน Membrane Electrolysis Components สำหรับการใช้งานในระดับอุตสาหกรรม ในขณะที่กดต้นทุนให้ลดลง และเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานขึ้นอีกด้วยอายุการใช้งานที่ทนยาว ..
“ไฮโดรเจน Hydrogen ที่ผลิตขึ้นจากพลังงานสีเขียว Green Energy เช่น กังหันลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Turbines ถูกกำหนดให้มีบทบาทสำคัญในการบรรลุเป้าหมายด้านสภาพอากาศของยุโรป Europe’s Climate Targets .. เราภูมิใจมากที่สามารถมีส่วนสนับสนุนในการขยายห่วงโซ่คุณค่าของ Schaeffler และการแข่งขันในการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Competitive Production of Green Hydrogen ด้วยการพัฒนา และประสบการณ์ที่เราได้รับ” Sander ten Hoopen หนึ่งในผู้ก่อตั้ง Hydron Energy B.V. และหัวหน้าฝ่ายวิศวกรรมระบบของ Schaeffler คนปัจจุบัน กล่าวยืนยัน ..
ข้อไขที่เป็นนวัตกรรม Innovative Solution ใหม่สำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล และการทำให้น้ำทะเลบริสุทธิ์ ช่วยให้สามารถใช้งาน PEM Stack ของ Schaeffler ได้อย่างยอดเยี่ยม .. ประสิทธิภาพของเทคโนโลยีนี้ ได้รับการพิสูจน์แล้ว จากการทดสอบการทำงานในท่าเรือบน Dutch Island of Texel ..
ไฮโดรเจน Hydrogen ได้กลายเป็นภาคธุรกิจเชิงกลยุทธ์ที่สำคัญของ Schaeffler ..
“Wind2Hydrogen คือ การสร้างไฮโดรเจนสีเขียวจากพลังงานลม ได้กลายเป็นภาคส่วนการเติบโตที่สำคัญสำหรับ Schaeffler ในความร่วมมือกับพันธมิตรของเราในอุตสาหกรรมพลังงานลม Wind Power Industry เราต้องการเป็นหนึ่งในซัพพลายเออร์ชั้นนำของส่วนประกอบระบบในภาคส่วนนี้” Bernd Hetterscheidt หัวหน้าหน่วยธุรกิจเชิงกลยุทธ์ของ Hydrogen ที่ Schaeffler กล่าวเสริม “ด้วยเหตุนี้ เรากำลังรวมการพัฒนานวัตกรรมของ Hydron เข้ากับจุดแข็งของ Schaeffler เช่น ความเข้าใจในระบบ และความเชี่ยวชาญของเราในการปรับขนาดผลิตภัณฑ์ และโครงการอย่างรวดเร็ว เพื่อนำออกสู่ตลาดโดยเร็วที่สุด และสอดคล้องกับมาตรฐานคุณภาพสูงสุดไปพร้อมด้วยในเวลาเดียวกัน” ..
ไฮโดรเจน Hydrogen คือ ปัจจัยสำคัญแห่งความยั่งยืน Sustainability .. พวกมัน จึงกลายเป็นภาคธุรกิจเชิงกลยุทธ์ที่สำคัญสำหรับ Schaeffler Technologies AG ประเทศเยอรมัน รวมทั้งเป็นส่วนหนึ่งของแผนงานหลักไปจนถึงปี 2568 .. ตัวอย่างเช่น Schaeffler มีส่วนร่วมแสดงบทบาทนำในโครงการไฮโดรเจน H2Giga ของกระทรวงศึกษา และการวิจัยแห่งสหพันธรัฐเยอรมัน German Federal Ministry of Education and Research ในฐานะผู้นำกลุ่มของโครงการย่อย “Stack Scale up-Industrialization PEM Electrolysis” .. บริษัทฯ กำลังทำงานร่วมกับพันธมิตรอีก 9 รายจากภาคอุตสาหกรรม และการวิจัย เพื่อให้เกิดการผลิตชุดของสแต็คอิเล็กโทรลิซิส PEM Electrolysis Stacks ล่าสุดโดยเร็วที่สุด เป็นต้น ..
อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzer ในระบบเศรษฐกิจ และสังคมสีเขียว ..
กระบวนอิเล็กโทรลิซิส Electrolysis เป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการผลิต ‘ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen’ ที่ปราศจากคาร์บอนจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน รวมทั้งแหล่งพลังงานในแหล่งน้ำจืด ทะเล และแหล่งพลังงานนิวเคลียร์ ..
อิเล็กโทรไลซิส Electrolysis เป็นกระบวนการของการใช้กำลังไฟฟ้าเพื่อแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจน Hydrogen : H2 และออกซิเจน Oxygen : O2 .. ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้านี้เกิดขึ้นในอุปกรณ์ หรือหน่วยผลิตที่เรียกว่า อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzer .. อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzer รูปแบบต่าง ๆ อาจมีหลากหลายขนาด ตั้งแต่อุปกรณ์เล็กจิ๋วซึ่งเหมาะสำหรับการผลิตไฮโดรเจนแบบกระจายขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่ในโรงงานผลิต Green Hydrogen ส่วนกลางที่สามารถเชื่อมโยงโดยตรงกับแหล่งพลังงานหมุนเวียน รวมทั้งเครือข่ายอื่น ๆ ในระบบการผลิต และส่งจ่ายกำลังไฟฟ้า เช่น สถานีไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen Fuel Cell Power Stations เป็นต้น ..
การผลักดันให้ยุติการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลทั่วโลกจากแหล่งน้ำมันดิบ ก๊าซธรรมชาติ และ Shale Gas & Shale Oil รวมทั้งถ่านหิน ในการประชุม COP26 ที่ผ่านมา ได้ทำให้ ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen กลายเป็นนวัตกรรมสำคัญอีกตัวหนึ่งสำหรับภาคพลังงานที่จำเป็นต้องลดการปล่อยคาร์บอนสู่บรรยากาศ เช่น การผลิตกำลังไฟฟ้า ระบบจัดเก็บพลังงาน การถลุงเหล็ก การขนส่ง อาคารสถานที่ ครัวเรือน การขนส่งสาธารณะ และการบิน รวมถึงการบริโภคในภาคอุตสาหกรรม .. เทคโนโลยีของพวกมัน ซึ่งรวมถึงไฮโดรเจนจากทะเลนอกชายฝั่ง Offshore Hydrogen หรือ Sea2H2 Technology ได้ส่งสัญญาณชัดเจนว่า โลกพร้อมแล้วสำหรับ Hydrogen Economy ในอนาคตอันใกล้นี้ ..
การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination เพื่อส่งผ่านน้ำสะอาดบริสุทธิ์ไปสู่อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzer สามารถประยุกต์ใช้พลังงานความร้อนส่วนเหลือทิ้งในกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส Electrolysis สำหรับการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen กลับมาใช้ในกระบวน Desalination ได้อย่างชาญฉลาด ..
ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen กำลังกลายเป็นแหล่งพลังงานสะอาดยอดนิยม .. กำลังผลิตอิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzer ได้รับการคาดหมายว่า จะเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 4 เท่าในปี 2565 นี้ ..
อ้างอิงข้อมูลของ BloombergNEF พบว่า กำลังผลิตไฟฟ้าจากเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cells ด้วยเชื้อเพลิงไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ที่ผลิตขึ้นจากอิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzer รวมทั้งสิ้น อาจสูงถึง 2.5 GW ในปี 2565 เพิ่มขึ้นอย่างมากจาก 458 MW ในปี 2564 ที่ผ่านมา .. จีน และสหรัฐฯ จะครองพื้นที่ในตลาดทั่วโลกเป็นอันดับ 1 และ 2 ของโลกตามลำดับ ..
ยอดขายชุดอิเล็กโทรไลต์เซอร์ Electrolyzer Sales คาดว่า จะเพิ่มขึ้น 4 เท่าในปีนี้ โดยได้แรงหนุนจากตลาดจีน สหรัฐฯ และยุโรป .. ความต้องการไฮโดรเจนที่สะอาดจากภาคอุตสาหกรรมจะเป็นตัวขับเคลื่อนหลัก .. บริษัทผู้ผลิตอิเล็กโทรไลเซอร์ ได้ส่งมอบชุด Electrolyzer ขนาด 458 MW ในปี 2564 และ BNEF คาดว่า การจัดส่งจะเพิ่มขึ้น 4 เท่าเป็นอย่างน้อยในปี 2565 แตะระดับ 1.8-2.5 GW .. จีน คิดเป็น 62-66% ของอุปสงค์ทั้งหมด โดยได้รับแรงหนุนจากรัฐวิสาหกิจ และบริษัทเอกชนร่วมค้าที่กระตือรือร้นที่จะแสดงการปฏิบัติตามเป้าหมายการลดคาร์บอนภาครัฐในแต่ละประเทศ ..
BloombergNEF คาดการณ์ว่า สหรัฐฯ จะเป็นตลาดอิเล็กโทรไลเซอร์ที่ใหญ่เป็นอันดับ 2 ในปีนี้ .. “นักพัฒนาภาคเอกชนสหรัฐฯ กำลังเร่งดำเนินโครงการที่เกี่ยวข้องกับ Green Hydrogen ในปี 2565 ในขณะที่ภาครัฐเองก็เตรียมการลงทุนกับไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen มูลค่าหลายพันล้านเหรียญสหรัฐฯ Multi-Billion-Dollar Investment ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของข้อกฎหมายการลงทุน และการจ้างงานโครงสร้างพื้นฐาน Infrastructure Investment & Jobs Act แต่ด้วยเงินทุนจริงจำนวนมากที่จะกระจายออกไปในอีก 5 ปีข้างหน้า การก่อสร้างจึงอาจมีแนวโน้มที่จะล่าช้าบ้าง” ..
BloombergNEF ยังคาดหมายไว้ว่า บริษัทฯ ที่ดำเนินธุรกิจพลังงานไฮโดรเจนอย่างน้อย 4 แห่งจะเปิดตัวในปี 2565 รวมทั้งจำนวนประเทศที่มีกลยุทธ์ด้านไฮโดรเจน Hydrogen Strategy จะเพิ่มขึ้นจาก 26 เป็น 48 ประเทศ .. ทั้งนี้ ภาคอุตสาหกรรมด้านพลังงาน มีแนวโน้มมุ่งเน้นไปที่การผลิตแอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia และอัลคาไลน์อิเล็กโทรไลเซอร์ Alkaline Electrolyzers รวมถึงการผลิตไฮโดรเจนนอกชายฝั่ง Offshore Hydrogen เชิงพาณิชย์ในกลุ่มประเทศยุโรปเหนือ กลายเป็นประเด็นสำคัญที่มอบโอกาสมากมายให้แก่อนาคตระบบพลังสะอาดสีเขียวจากนี้ไป ..
รัฐบาลในหลายประเทศทั่วโลก กำลังทุ่มเทความพยายามในการพัฒนาเศรษฐกิจไฮโดรเจนที่ยั่งยืน Sustainable Hydrogen Economy ซึ่งคาดว่าจะขับเคลื่อนขนาดตลาดไฮโดรเจน และอิเล็กโทรไลเซอร์ Hydrogen & Electrolyzer รวมทั้งตลาดไฮโดรเจนสีเขียวจากน้ำทะเล Offshore Green Hydrogen ทั่วโลก ให้เติบโตขึ้นอีกมาก เพื่อให้มั่นใจว่า การขาดแคลนพลังงาน Energy Poverty จะไม่เกิดขึ้นโดยเฉพาะในช่วงเปลี่ยนผ่าน Green Transition จนถึงปี 2573 ด้วยราคาพลังงานไฮโดรเจน Hydrogen ที่สามารถลดลงได้อย่างเหมาะสมสำหรับทั้งผู้บริโภค และการประกอบธุรกิจของผู้ผลิต ..
Electrolyser Adaptation เพื่อผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen จากน้ำทะเล Seawater ..
การปรับใช้อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyser Adaptation เพื่อผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen จากน้ำทะเล Seawater นั้น ต้องผ่านขั้นตอนการปรับสภาพน้ำทะเล การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination ให้เป็นน้ำสะอาดเสียก่อน เนื่องจากกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส Electrolysis จะต้องใช้น้ำบริสุทธิ์พิเศษ Ultra-Pure Water เท่านั้น ..
การใช้น้ำทะเลโดยตรงจะต้องสร้างอิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyser ที่สามารถรองรับปริมาณเกลือจำนวนมหาศาลที่เป็นอินพุต Input เข้ามาในระบบ และรวมถึงวิธีการจัดการกับจุลินทรีย์ Microorganisms .. อุตสาหกรรมการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Seawater Desalination Industry แสดงให้เห็นว่า การดูดซับจุลินทรีย์ Absorbing Microorganism อาจทำให้เกิดความเปรอะเปื้อนของระบบโดยรวมในระยะยาว ดังนั้นการกรองล่วงหน้า Pre-Filtering หรือการบำบัดด้วยแสงยูวี Treatment with UV Light จึงเป็นสิ่งจำเป็นที่ต้องดำเนินไปพร้อมด้วย ..
เกลือในน้ำทะเล Salts within Seawater สามารถจำแนกได้เป็น 3 ประเภท คือ เกลือที่ทำปฏิกิริยากับกิจกรรมไฟฟ้าเคมี Salts that Interact with the Electrochemical Activity ส่วนใหญ่เป็นคลอร์ Chlore และโบรมี Brome, เกลือที่สร้างการสะสมจำนวนมาก Salts that Create Large Amounts of Deposits ส่วนใหญ่เป็นโซเดียม Sodium กับแมกนีเซียม Magnesium และประเภทอื่น ๆ ที่มีผลเล็กน้อย Others that have Minor Effects เท่านั้น จึงไม่จำเป็นต้องมีการจัดการเพิ่มเติมอะไรอีกมากนัก ..
เกลือคลอร์ Chlore Salts และเกลือโบรม Brome Salts จะรบกวนปฏิกิริยาการผลิตออกซิเจนที่แอโนด Anode เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าของพวกมันทำงานโดยมีศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน และจลนพลศาสตร์ของพวกมันเร็วกว่าการแยกโมเลกุลของน้ำ ภายในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสำหรับ PEM Electrolyzers ศักย์ไฟฟ้าส่วนเกินจะคล้ายกันมากจนต้องใช้วัสดุอิเล็กโทรดที่ล้ำหน้ามาก Advanced Electrode Materials เพื่อรองรับปฏิกิริยาการผลิตออกซิเจน Oxygen Production Reaction แต่ในปัจจุบันนี้สิ่งเหล่านี้ไม่คงทน .. อย่างไรก็ตาม หากใช้ Alkaline Electrolyzers ซึ่งสภาพแวดล้อมภายในที่เป็นด่างของ Alkaline Electrolyzers อาจเหมาะสมกว่า .. ความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าส่วนเกินจะมีขนาดใหญ่กว่า และสารประกอบทั่วไปมากกว่า เช่นเดียวกับวิธีการผลิตที่ง่ายกว่า ยังคงรับประกันการเลือกที่ดีกว่าในการแยกน้ำ Water Splitting
ในประเด็นการกำจัด โซเดียม และแมกนีเซียม ซึ่งจะสะสมเป็นตะกอนในเซลล์อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyser Cells โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง pH>8.5 หากไม่แยกพวกมันไว้ก่อน .. วิธีแก้ปัญหาที่ระบุได้ง่ายที่สุด คือ การเตรียมน้ำทะเลล่วงหน้าด้วยการเติมอัลคาไลในถังบัฟเฟอร์ Adding an Alkali in a Buffer Tank เพื่อให้สามารถรวบรวม และแยกตะกอนของพวกมันสะสมไว้ก่อนได้ ..
แม้ว่าการดัดแปลงดังกล่าวจะแสดงให้เห็นอย่างอิสระในห้องปฏิบัติการแล้วก็ตาม แต่ก็ยังไม่มีอิเล็กโทรไลเซอร์ทางอุตสาหกรรมสำเร็จรูปที่ผนวกรวมการดัดแปลงทั้งหมดเข้าด้วยกัน Industrial Electrolyzer Combining all Adaptations ..
การปรับสภาพน้ำทะเลก่อนเข้าสู่กระบวนอิเล็กโทรลิซิส Electrolysis กลายเป็นเรื่องสำคัญที่สุด .. แม้ว่าเทคโนโลยีกำลังก้าวหน้า เพื่อให้สามารถใช้น้ำทะเล Seawater ได้โดยตรงในกระบวนอิเล็กโทรลิซิส Electrolysis โดยเฉพาะในอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ Alkaline Electrolyzers .. ทั้งนี้ การพิจารณาจากต้นทุนของการปรับตัวเฉพาะสำหรับ Specific Adaptation for PEM ในทางเศรษฐศาสตร์ อาจผลักดันไปสู่การใช้กระบวนการสองขั้นตอนของการทำน้ำให้บริสุทธิ์ Water Purification และการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำบริสุทธิ์ Electrolysis of Purified Water ไปพร้อมด้วยได้ ..
Reverse Osmosis คือ เทคโนโลยีเดิมที่เป็นที่ยอมรับในการเปลี่ยนน้ำทะเล ซึ่งมีเกลือ 35,000 ppm ให้เป็นน้ำจืด ซึ่งมีเกลือต่ำกว่า <500 ppm .. การวิจัยได้แสดงให้เห็นแล้วว่า การไหลผ่านของน้ำครั้งที่ 2 ในอุปกรณ์ Reverse Osmosis สามารถทำน้ำให้บริสุทธิ์ขึ้นด้วยเกลือที่น้อยกว่า 5 ppm ได้ ทำให้เข้ากันได้กับข้อกำหนดของอิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzers ทุกรูปแบบ .. นอกจากนี้ การใช้พลังงานของการทำน้ำให้บริสุทธิ์ในรอบที่ 2 ยังถือว่ามีความต้องการพลังงานน้อยมาก ..
ด้วยความต้องการการใช้น้ำที่ค่อนข้างต่ำ Low Water Consumption ของอิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzers ในการแปลงพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานเคมีที่เก็บไว้ในรูปของไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen .. อุปกรณ์ Reverse Osmosis Units ที่มีอยู่จึงสามารถจัดการกับความต้องการดังกล่าวได้อย่างง่ายดาย .. นอกจากนี้ การใช้พลังงานเพื่อดำเนินการในกระบวน Reverse Osmosis Process นั้น เทียบเท่ากับ 1 ใน 1,000 ของการใช้ไฟฟ้าของกระบวนอิเล็กโทรลิซิส Electrolysis ซึ่งทั้งสองใช้บำบัดน้ำในปริมาณเท่ากัน ..
ดังนั้น กระบวนการ 2 ขั้นตอนของการทำน้ำทะเลให้บริสุทธิ์ และอิเล็กโทรไลซิสแบบเดิมนั้น มีข้อได้เปรียบจากการพึ่งพาเทคโนโลยีที่มีอยู่แล้วเท่านั้น โดยที่ไม่เพิ่มการลงทุนจำนวนมากใด ๆ รวมทั้งไม่มีต้นทุนดำเนินการที่ต้องเพิ่มขึ้นแต่อย่างไร จึงถือเป็นทางเลือกที่เหมาะสมกว่า ..
การสาธิตการบำบัดน้ำทะเลเบื้องต้นนั้น .. ปัจจุบัน การติดตั้ง 2 ขั้นตอนแรกของโลก ได้รับการพัฒนาโดย Vattenfall ในเมืองอเบอร์ดีน ประเทศสกอตแลนด์ .. โครงการ Hydrogen Turbine 1 : HT1 เพิ่งได้รับเงินทุน 9.3 ล้านปอนด์จากรัฐบาลสหราชอาณาจักรในการปรับปรุงแพลตฟอร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Turbine Platform เพื่อเป็นแหล่งพลังงานสำหรับหน่วยผลิตไฮโดรเจน Hydrogen Production Unit ตลอดจนการติดตั้งท่อส่งไฮโดรเจนใต้ทะเล Subsea Hydrogen Pipeline และระบบจัดเก็บไฮโดรเจนบนบก Onshore Hydrogen Storage Unit .. รายงาน และความคิดเห็นจากการทดสอบสาธิตการบำบัดน้ำทะเลเบื้องต้นนั้น ได้อธิบายถึงการเพิ่มตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 40 ฟุตจำนวน 7 ตู้ ไปยังแพลตฟอร์มกังหันน้ำนอกชายฝั่ง Offshore Wind Turbine Platform ขนาด 8.8 MW สำหรับกิจกรรมที่จะต้องปฏิบัติ ได้แก่ ..
ประการที่หนึ่ง การสูบน้ำทะเล ซึ่งรวมถึงปั๊ม Pumps ตัวกรอง Filters และถังบัฟเฟอร์ Buffer Tank สูงสุด 3.52 m3/hr .. การแยกเกลือออกจากน้ำ หมายถึง การคัดแยกน้ำเกลือที่มีความเข้มข้นในเกลือมากกว่าน้ำที่สูบแล้ว ~ 50% ถึง 1.76 m3/hr ..
ประการที่สอง การเปลี่ยนน้ำที่บำบัดขั้นต้นแล้วให้เป็นน้ำบริสุทธิ์ Di-Ionization ..
ประการที่สาม การผลิตไฮโดรเจน Hydrogen Production จากอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM Electrolyser ด้วยอัตราสูงในระดับอย่างน้อย 0.18 m3/hr ..
ประการที่สี่ การส่งจ่ายไฮโดรเจน ด้วยคอมเพรสเซอร์สำหรับแรงดันสูงสุดที่ 200 บาร์ Bar ..
และ ประการที่ห้า การจัดเก็บไฮโดรเจน Hydrogen Storage ด้วยถังเก็บไฮโดรเจนบนบก Onshore Hydrogen Storage และถังเติมเชื้อเพลิงสำหรับรถพ่วงแบบระบบท่อ Tube Trailer Refueller รองรับการผลิตไฮโดรเจนสูงสุด 4 ตัน Tons ต่อวัน ..
ทั้งนี้ อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyser ที่ติดตั้งโดยตรงบนแพลตฟอร์มกังหันลมในทะเล Offshore Wind Turbine Platform ทำให้สามารถแก้ปัญหาความแปรปรวนของกำลังไฟฟ้าได้มาก ดังนั้น จึงเป็นทางเลือกของ PEM Electrolyser ซึ่งนอกเหนือจากการสาธิตความเป็นไปได้แล้ว โครงการ และแผนการดำเนินงานจริงในปี 2567/2568 นั้น มีเป้าหมายหลัก คือ การสร้างประสิทธิภาพในชีวิตจริงของการติดตั้งระบบพลังงานบนเกาะ หรือในพื้นที่ห่างไกลนอกโครงข่ายระบบสายส่งที่ไม่มีแหล่งพลังงานอื่น ๆ สนับสนุน ..
ด้วยเทคโนโลยี Reverse Osmosis Process ในปัจจุบัน พบว่า ความสิ้นเปลืองพลังงาน หรืออัตราการใช้พลังงานของกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำ Energy Consumption of the Desalination Process นั้น ขึ้นอยู่กับความเค็มของน้ำ แต่ก็ไม่เกิน 1 ใน 1,000 ของพลังงานที่ใช้ในกระบวนอิเล็กโทรลิซิส Electrolysis .. การแยกเกลือออกจากน้ำกร่อย ใช้พลังงานน้อยกว่าการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลอยู่มาก ทั้งนี้ การใช้พลังงานสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล อาจต่ำลงได้ถึงระดับอยู่ที่ 3 KWh/m3 ซึ่งรวมถึงพลังงานที่ใช้ในการกรองล่วงหน้า และส่วนเสริมไปด้วยแล้ว คล้ายกับการใช้พลังงานสำหรับน้ำจากแหล่งแหล่งน้ำจืดอื่น ๆ ที่ต้องขนส่งเข้าสู่ระบบด้วยระยะทางไกล แต่สูงกว่าการจัดการน้ำให้บริสุทธิ์จากแหล่งน้ำจืดในท้องถิ่นเองที่ใช้พลังงานเพียง 0.2 KWh/m3 หรือน้อยกว่า ซึ่งในกรณีหลังนี้ ดูเสมือนจะเหมาะสมกับประเทศเกษตรกรรมที่มีแหล่งน้ำจืดปริมาณมหาศาลอยู่ทั่วประเทศ เช่น ประเทศไทย โดยใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่เป็นพลังแสงอาทิตย์ Solar Power เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าหลักในการผลิต Green Hydrogen แทนที่จะใช้พลังงานลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Power ..
คาดการณ์ตลาดไฮโดรเจนสีเขียว และไฮโดรเจนจากทะเลทั่วโลก Global Green Hydrogen & Offshore Hydrogen Market ..
ระบบพลังงานลมสู่ไฮโดรเจนนอกชายฝั่ง Offshore Wind to-Hydrogen Systems คือ ความทะเยอทะยานที่ถูกกำหนดไว้ และได้รับการคาดหวังว่า ไฮโดรเจนนอกชายฝั่ง Offshore Hydrogen จะสนับสนุนการผลิตกระแสหลักระดับอุตสาหกรรมเชิงพาณิชย์ในอนาคตอันใกล้ได้อย่างมั่นใจ ซึ่งขึ้นอยู่กับเงื่อนไขสำคัญ 3 ประเด็นหลัก ได้แก่ การติดตั้ง และเปิดใช้งาน Offshore Wind Farm ในทะเล จะต้องมีเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ ต่อเนื่อง โดยนอกจากอัตราเติบโตตามแผนงานภาครัฐ และเอกชนที่มีศักยภาพแล้ว อาจถูกพิจารณาลงทุนในโหมดเกาะรูปแบบกระจายไปพร้อมด้วย ซึ่งหมายถึง กังหันลม Wind Turbines ที่ทำงานเป็นอิสระในพื้นที่ห่างไกล หรือพื้นที่นอกโครงข่ายระบบสายส่งนั้น คือ ประเด็นที่ 1 ..
ประเด็นที่ 2 คือ การเพิ่มปริมาณกำลังไฟฟ้าพลังงานลมที่ใช้ในการแปลงน้ำ Fresh Water และน้ำทะเล Seawater เป็นไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ด้วย Desalination Process รูปแบบต่าง ๆ เช่น Reverse Osmosis Process ให้มากที่สุด โดยลดการสูญเสียจากการส่งผ่าน Reducing Transmission Losses เพื่อการจัดเก็บ และการให้บริการ ..
และประเด็นหลักที่ 3 ได้แก่ การลดต้นทุนโดยการทำระบบให้เป็นโมดูลผสมผสานสำเร็จรูป Modular Hybrid Systems และขยายขนาดกำลังผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ด้วยราคาที่ลดลงอีกอย่างน้อย 3-5 เท่า เพื่อให้ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen และระบบจัดเก็บไฮโดรเจน Hydrogen Storage สามารถแข่งขันในตลาดพลังงานสะอาดสีเขียวที่ยั่งยืนทั่วโลก Global Clean & Sustainable Energy Market ได้อย่างมั่นใจ ..
ทั้งนี้ เนื่องจากเรายังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวนอกชายฝั่งเชิงพาณิชย์ Commercial Offshore Hydrogen Production จึงคาดหมายได้ว่า ความสำเร็จในตลาดไฮโดรเจนสีเขียว และไฮโดรเจนจากทะเลทั่วโลก Global Green Hydrogen & Offshore Hydrogen Market จะเกิดขึ้น และเติบโตขึ้นได้หลังปี 2568 ซึ่งยังขึ้นอยู่กับปัจจัยอีกหลายประการด้วยเช่นกัน ..
หนึ่งในอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุด ยังคงเป็นเรื่องของราคา และต้นทุน .. BloombergNEF ประมาณการว่า ราคากลางสำหรับพลังงานลมสู่ไฮโดรเจนนอกชายฝั่ง Offshore Wind-to-Hydrogen จะอยู่ที่ประมาณ 7 เหรียญสหรัฐฯ / Kg ในปี 2568 และจะลดลงเหลือ 1 เหรียญสหรัฐฯ / Kg ภายในปี 2593 ..
อ้างถึงข้อมูลวิจัยตลาดของ Globe News Wire พบว่า ขนาดธุรกิจในตลาดไฮโดรเจนสีเขียวทั่วโลก Global Green Hydrogen Market มีมูลค่า 1 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2564 และคาดว่าจะสูงแตะระดับ 72 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2573 .. ทั้งนี้ อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดไฮโดรเจนสีเขียวทั่วโลก Global Green Hydrogen Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 55% ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ 2565-2573 ..
ยุโรป ได้รับการคาดหมายว่าจะเป็นผู้นำตลาดไฮโดรเจนสีเขียวทั่วโลก เนื่องจากมีการลงทุนมหาศาลโดยเศรษฐกิจยุโรป ซึ่งรวมถึงแผนงานติดตั้ง Offshore Wind Farm นอกชายฝั่งเพื่อการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ที่มีแนวโน้มขยายตัวด้วยความเร่งอย่างต่อเนือง โดยมีเป้าหมายเพื่อเปลี่ยนผ่านระบบพลังงาน Energy Transition ไปสู่เศรษฐกิจที่ใช้ไฮโดรเจนสะอาดสีเขียว Green & Clean Hydrogen – Based Economy ..
ไฮโดรเจน Hydrogen สามารถผลิตได้โดยใช้อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzers ที่มีการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ หรือพลังงานลม Solar or Wind-Powered Electricity Generation .. เทคโนโลยีนี้ ส่งเสริมการสร้างไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen โดยไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม .. ด้วยเหตุนี้ หน่วยงานภาครัฐ และเอกชนจำนวนมาก จึงเลือกใช้อิเล็กโทรไลเซอร์ในสถานที่ซึ่งมีความจุตั้งแต่ 1-5 MW เพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ CO2 ซึ่งมีส่วนสำคัญต่อการเติบโตของตลาดโลก ..
พลังงานลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Power ก็เช่นกัน จากการวิจัยของ Precedence Research พบว่า ขนาดธุรกิจในตลาดพลังงานลมนอกชายฝั่งทั่วโลก Global Offshore Wind Energy Market มีมูลค่า 27.33 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2564 และได้รับการคาดหมายว่า ตลาดจะเติบโตต่อเนื่องด้วยมูลค่ามากกว่า 129 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2573 อยู่ที่ค่า CAGR 18.82% ในช่วงระยะเวลาคาดการณ์ 2565-2573 ..
นอกจากนี้ โดยเฉพาะสำหรับในประเด็นของตลาดอุปกรณ์แยกเกลือออกจากน้ำทั่วโลก Global Water Desalination Equipment Market ซึ่งถือเป็นองค์ประกอบสำคัญในระบบ Offshore Hydrogenนั้น คาดว่าจะสูงแตะระดับ 25 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2575 ด้วยอัตราการเติบโตของยอดขาย อยู่ที่ค่า CAGR 9% ในช่วงที่คาดการณ์ไว้ในปี 2565-2575 .. ทั้งนี้ เชื่อว่า ยอดขายในตลาดอุปกรณ์แยกเกลือออกจากน้ำ Water Desalination Equipment Market มีแนวโน้มที่จะถึงมูลค่าโดยประมาณที่ 13 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในสิ้นปี 2565 นี้ .. การขาดแคลนแหล่งน้ำดื่ม และความต้องการไฮโดรเจนสีเขียวจากทะเล Offshore Hydrogen ทั่วโลกที่เพิ่มสูงขึ้น คาดว่าจะขับเคลื่อนความเป็นไปได้ทางการตลาดสำหรับอุปกรณ์แยกเกลือออกจากน้ำ ..
อุปกรณ์แยกเกลือออกจากน้ำ Water Desalination Equipment เป็นอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่ทำให้น้ำกร่อย น้ำทะเล หรือน้ำจากแหล่งอื่น กลายเป็นน้ำบริสุทธิ์ .. กระบวนการแยกเกลือออกน้ำ Process of Desalination ทำให้สามารถแยกเกลือ และแร่ธาตุต่าง ๆ ออกจากแหล่งน้ำ เช่น น้ำทะเล Seawater, น้ำเสีย Wastewater, บ่อน้ำ Wells, อุตสาหกรรม Industrial Feed และแหล่งอื่น ๆ ได้ด้วยความสิ้นเปลืองพลังงานที่ลดลงเรื่อย ๆ จากเทคนิคใหม่ล่าสุด ..
ในกระบวนการนี้ น้ำจะถูกแปลงเป็นน้ำดื่ม หรือน้ำจืดสะอาดเพียงพอที่ใช้ในการบริโภค และส่งจ่ายผ่านอิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzers เพื่อเข้าสู่กระบวนผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen Production .. ด้วยเหตุนี้ อุปกรณ์แยกเกลือออกจากน้ำ Water Desalination Equipment จึงถูกใช้อย่างกว้างขวางในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น น้ำมัน และก๊าซ เหมืองแร่ เคมี เกษตรกรรม และรวมถึงการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวจากน้ำทะเล Green Hydrogen from Seawater หรือไฮโดรเจนนอกชายฝั่ง Offshore Hydrogen ได้เป็นอย่างดีจากนี้ไป ..
สรุปส่งท้าย ..
เพราะว่า เศรษฐกิจไฮโดรเจน Hydrogen Economy ใช้ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับกิจกรรมทางเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติ ดังนั้น การผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen จากพลังหมุนเวียน Renewable Energy : RE จึงสำคัญยิ่ง .. คาดหมายว่า ไฮโดรเจน Hydrogen กำลังกลายเป็นแหล่งพลังงานยอดนิยมสำหรับอนาคตที่ไม่ไกลเกินฝัน ..
ความโดดเด่นของ Hydrogen : H2 นั้น คือ ศักยภาพที่ยอดเยี่ยมในการขจัดคาร์บอนออกไปจากภาคเศรษฐกิจการผลิต และระบบการขนส่งซึ่งต้องการแหล่งพลังงานที่มีพลังงานจำเพาะ Specific Energy สูงมากพอ โดยพื้นฐานแล้ว มักหมายถึง อุตสาหกรรมหนัก ซีเมนต์ การผลิตเหล็กกล้า การขนส่งระยะไกล เรือเดินสมุทร อากาศยาน และกิจการอวกาศ หรือสำหรับงานหนักอื่น ๆ เป็นต้น ..
ทั้งนี้ เพื่อยุติการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล Phase Out Fossil Fuels ในสังคมมนุษยชาติโดยสิ้นเชิง และจำกัดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ Limit Climate Change ให้อุณหภูมิของโลกอยู่ต่ำกว่าจุดเล็งที่ 1.5oC ได้สำเร็จนั้น เศรษฐกิจไฮโดรเจน Hydrogen Economy คือ หนึ่งในข้อไขที่เฉียบขาดอย่างยิ่ง .. ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 สามารถผลิตขึ้นได้จากกระบวนการแยกน้ำ Water : H2O หรือ Electrolysis Process โดยใช้กำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Power Sources เช่น ลม Wind และแสงอาทิตย์ Sun Light ..
ในข้อเท็จจริงนั้น ก๊าซไฮโดรเจน H2 หรือ Green Hydrogen ที่ถูกผลิตขึ้นจากการแยกน้ำด้วยกำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy : RE นั้น สามารถจุดระเบิดในเครื่องยนต์เผาไหม้ภายในที่มีใช้งานในปัจจุบันได้เกือบทุกแบบด้วยการปรับแต่งเครื่องยนต์รูปแบบดั้งเดิมเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ..
ดังนั้น Hydrogen Technology จึงถือเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักที่สำคัญสำหรับการเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition ในระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติ เพื่อให้หลุดพ้นเป็นอิสระจากแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuel Sources ที่เป็นแหล่งน้ำมันดิบลึกลงไปใต้เปลือกโลก ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน หรือ Shale Gas & Oil จากหินภูเขาซึ่งเป็นฐานการบริโภคพลังงานหลักมาก่อนหน้านี้ ไปสู่การใช้แหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy : RE เป็นฐานการบริโภคพลังงานหลักแทน ให้สำเร็จได้โดยมิได้สร้างปัญหายุ่งยากให้เกิดขึ้นในช่วงการเปลี่ยนผ่านแต่อย่างไร ..
เศรษฐกิจไฮโดรเจน Hydrogen Economy ยังคงเดินหน้าพัฒนาต่อเนื่องอย่างช้า ๆ โดยเป็นส่วนหนึ่งของระบบเศรษฐกิจคาร์บอนต่ำ Low – Carbon Economy มาโดยตลอด .. ตั้งแต่ปี 2562 เป็นต้นมา ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ถูกใช้เป็นวัตถุดิบในภาคอุตสาหกรรมสำหรับการผลิตแอมโมเนีย Ammonia : NH3 และเมทานอล Methanol : CH3OH เป็นหลัก ..
ทั้งนี้ อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzer ซึ่งหมายถึง ชุดอุปกรณ์ที่ใช้กำลังไฟฟ้าเพื่อแยกน้ำให้เป็นไฮโดรเจน Hydrogen : H2 และออกซิเจน Oxygen : O2 มีอัตราเติบโตเฉลี่ยต่อปีสูงอย่างยิ่ง อยู่ที่ค่า CAGR 63.9% ในช่วง 5 ปีจากนี้ไป จะส่งผลให้ความจุของ Electrolyzer ทั่วโลกพุ่งสูงแตะระดับมากกว่า 45 GW ในปี 2570 หมายถึง การผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen Production จากแหล่งน้ำจืดในอ่างเก็บน้ำ และน้ำทะเลนอกชายฝั่ง Offshore Seawater ในปริมาณมากเพียงพอสำหรับสร้างพลังงานอย่างน้อย 35% ของความต้องการพลังงานทั้งหมดทั่วโลกด้วยราคาต้นทุน Green Hydrogen & Hydrogen Storage ที่ลดลงกว่า 2 เท่า ซึ่งรวมถึงต้นทุน และพลังงานที่ใช้ในกระบวนแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Water Desalination ที่ลดลงได้อีกต่ำกว่า 3 KWh/m3 นั้น เป็นไปได้ .. ดังนั้น การเร่งกระบวนการเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition เพื่อมุ่งไปสู่เศรษฐกิจไฮโดรเจน Hydrogen Economy ให้บรรลุความสำเร็จได้ใน 10 ปีเป้าหมายนั้น จึงเป็นไปได้แน่นอนเช่นกัน ซึ่งมิได้ไกลเกินเอื้อมแต่อย่างไร ..
อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzer ที่ติดตั้งโดยตรงบนแพลตฟอร์มกังหันลมในทะเล Offshore Wind Turbine Platform ทำให้สามารถแก้ปัญหาความแปรปรวนของกำลังไฟฟ้าได้มาก ดังนั้น จึงเป็นทางเลือกของ PEM Electrolyser ซึ่งนอกเหนือจากความสำเร็จในการทดสอบแล้ว โครงการ และแผนการดำเนินงานอย่างจริงจังในยุโรป และพื้นที่ทะเลเหนือ ในปี 2567/2568 นั้น มีเป้าหมายหลัก คือ การสร้างประสิทธิภาพระบบพลังงานที่เป็นอิสระสำหรับการติดตั้งใช้งานจริงบนเกาะ หรือในพื้นที่ห่างไกลนอกโครงข่ายระบบสายส่งที่ไม่มีแหล่งพลังงานอื่น ๆ สนับสนุน ..
ด้วยเทคโนโลยีการแยกเกลือจากน้ำทะเล Desalination of Seawater ด้วยรูปแบบ Reverse Osmosis Process ในปัจจุบัน พบว่า ความสิ้นเปลืองพลังงาน หรืออัตราการใช้พลังงานของกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำ Energy Consumption of the Desalination Process นั้น ขึ้นอยู่กับความเค็มของน้ำ แต่ก็ไม่เกิน 1 ใน 1,000 ของพลังงานที่ใช้ในกระบวนอิเล็กโทรลิซิส Electrolysis Process .. การแยกเกลือออกจากน้ำกร่อย ใช้พลังงานน้อยกว่าการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลอยู่มาก ทั้งนี้ การใช้พลังงานสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล อาจต่ำลงได้ถึงระดับอยู่ที่ 3 KWh/m3 ซึ่งรวมถึงพลังงานที่ใช้ในการกรองล่วงหน้า และส่วนเสริมไปด้วยแล้ว คล้ายกับการใช้พลังงานสำหรับน้ำจากแหล่งแหล่งน้ำจืดอื่น ๆ ที่ต้องขนส่งเข้าสู่ระบบด้วยระยะทางไกล แต่สูงกว่าการจัดการน้ำให้บริสุทธิ์จากแหล่งน้ำจืดในท้องถิ่นเองที่ใช้พลังงานเพียง 0.2 KWh/m3 หรือน้อยกว่าเท่านั้น ซึ่งในกรณีหลังนี้ ดูเสมือนจะเหมาะสมมากว่าสำหรับประเทศเกษตรกรรมที่มีแหล่งน้ำจืดปริมาณมหาศาลอยู่ทั่วประเทศ เช่น ประเทศไทย โดยใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่เป็นพลังแสงอาทิตย์ Solar Power เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าหลักในการผลิต Green Hydrogen แทนที่จะใช้พลังงานลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Power ..
ด้วยเหตุนี้ สำหรับประเทศไทยนั้น ไฮโดรเจนสีเขียวจากน้ำทะเลนอกชายฝั่ง Offshore Hydrogen ด้วยการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำ Floating Solar PV อาจเหมาะสมกว่าการใช้กำลังไฟฟ้าพลังงานลม Wind Power สำหรับการผลิต Green Hydrogen ในอนาคต ..
นี่ยังไม่ได้นับรวมความเป็นไปได้สำหรับขนาดกำลังผลิตของระบบผลิตไฮโดรเจนสีเขียวขนาดเล็กรูปแบบแยกย่อยในครัวเรือน พื้นที่เกษตรกรรม แหล่งน้ำจืด และพื้นที่ชุมชนห่างไกลในประเทศไทยในฐานะที่เป็นประเทศเกษตรกรรมชั้นนำที่อุดมไปด้วยพืชพันธุ์ และแหล่งน้ำ ซึ่งคาดหมายว่า Green Hydrogen จะได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในประเทศได้อย่างรวดเร็ว ..
ความร่วมมือจากภาครัฐ เอกชน และภาคประชาสังคมของไทย เพื่อไปสู่ Hydrogen Economy อาจกลายเป็นความจำเป็นที่ขาดไม่ได้ในอนาคตไม่เกิน 10 ปีจากนี้ไป .. ทั้งนี้ การอุดหนุนจากภาครัฐต่อภาคประชาสังคม และชุมชนเกษตรกรรม ในการประยุกต์ใช้ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ควบคู่ไปกับการพัฒนาแหล่งน้ำ อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzer และอุปกรณ์ Water Desalination ไปพร้อมด้วยในพื้นที่ชุมชนห่างไกลแยกย่อยนอกโครงข่ายระบบสายส่งนั้น กำลังจะกลายเป็นประเด็นพิจารณาเชิงนโยบายพลังงานภาครัฐของไทยที่สำคัญจากนี้ไปที่มีความเป็นไปได้สูง ปลอดภัย และคุ้มค่า ..
ทั้งนี้ ด้วยสภาพภูมิเศรษฐศาสตร์ใหม่ New Geoeconomics ของโลกในยุคของการเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition รวมทั้งสภาพภูมิสังคมที่เป็นเอกลักษณ์ของไทยนั้น เชื่อมั่นได้ว่า การผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ในประเทศไทย บนแหล่งน้ำที่มีอยู่อย่างมากมาย โดยใช้อิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzer รูปแบบ และขนาดต่าง ๆ ในอนาคต จะทำให้ไทยสามารถผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 และออกซิเจน Oxygen : O2 ปริมาณมากได้ด้วยกระบวนการแยกน้ำ หรือ Electrolysis Process จากแหล่งน้ำในชุมชน หมู่บ้าน ครัวเรือน สถานที่ทำงาน โรงงานอุตสาหกรรม อ่างเก็บน้ำ และ/หรือ แหล่งน้ำขนาดใหญ่บนพื้นที่การเกษตร รวมทั้งจากแหล่งน้ำทะเลนอกชายฝั่ง Offshore Seawater โดยใช้กำลังไฟฟ้าซึ่งมาจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy : RE ณ ทุกที่ทุกเวลา เพื่อผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen อย่างเพียงพอต่อความต้องการพลังงานของผู้บริโภค ชุมชน การขนส่งสาธารณะ และภาคอุตสาหกรรมของไทย หรือจัดเก็บไว้ใช้ในภายหลังให้สำเร็จได้ในที่สุด ..
…………………………………….
คอลัมน์ : Energy Key
By โลกสีฟ้า ..
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
Producing Hydrogen from Seawater | Phys.org :-
https://phys.org/news/2022-09-hydrogen-seawater.html
Sea2H2 – Hydrogen from Seawater | Wageningen University & Research :-
https://www.wur.nl/en/project/hydrogen-from-seawater.htm
The Rise of Offshore Hydrogen Production at Scale | Rambol :-
https://ramboll.com/net-zero-explorers/articles/offshore-hydrogen-at-scale
Electrolysis of Seawater :-
http://www.awoe.net/Water-Electrolysis-Seawater.html
Dutch Company Develops Offshore Wind – Powered Hydrogen Production Platform :-
World’s First Offshore Renewable Hydrogen Production Pilot Site :-
Offshore Green Hydrogen Production Viable Once Market :-
Seawater – Splitting System Could Scale – Up Renewable Hydrogen Production :-
Pilot Project Generates Green Hydrogen from Seawater | Schaeffler Strengthens Its Hydrogen Expertise :-
https://www.schaeffler.cn/en/news_media/press_releases/press_releases_detail.jsp?id=87757504
The Hydrogen Electrolyzer :-
https://photos.app.goo.gl/EWWvPggM2TyhWorW6
Hydrogen Economy | Hydrogen as the Nature’s Fuel | Album :-
https://goo.gl/photos/JxzFyxD8PVCeSK9k8
Hydrogen from Seawater: Sea2H2 & the Rise of Offshore Hydrogen Production at Scale :-
