ในอีกไม่นาน เชื่อได้ว่า ไฮโดรเจน และเซลล์เชื้อเพลิง จะกลายเป็นส่วนสำคัญในชีวิตของเรา และหากเราจริงจังกับการมุ่งลดคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศแล้ว เราก็ไม่มีทางเลือกอื่น นอกจาก ไฮโดรเจน
เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ถือเป็นความก้าวหน้าสำคัญที่นำเทคโนโลยีโครงการอวกาศจาก NASA มาประยุกต์ใช้กับเทคโนโลยียานยนต์ มันชี้ให้เห็นชัดเจนว่า “การสันดาปปลอดมลพิษนั้น เป็นไปได้” โดยไม่ต้องแม้มีการจุดระเบิดในเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน
รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง สามารถให้ระยะทางมากกว่ารถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ในปัจจุบัน และการเติมเชื้อเพลิงจะใช้เวลาน้อยมากพอ ๆ กับการเติมน้ำมันในถังด้วยน้ำมันเบนซิน หรือดีเซลทั่วไป ความท้าทายเดียวในปัจจุบันสำหรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน คือการจัดวางโครงสร้างพื้นฐาน สิ่งอำนวยความสะดวก เช่น สถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ระบบจัดเก็บไฮโดรเจนเหลว โรงงานผลิตไฮโดรเจนสีเขียวด้วยพลังงานทดแทน เป็นต้น
เซลล์เชื้อเพลิง คือเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่แปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงไฮโดรเจน และตัวออกซิไดซ์ที่เป็นออกซิเจน เป็นพลังงานไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยารีดอกซ์ Redox Reaction หมายถึง เมื่อปล่อยไฮโดรเจน และอากาศ ผ่านเซลล์เชื้อเพลิง ปฏิกิริยาทางเคมีจะให้กระแสไฟฟ้าในวงจร และน้ำ
เซลล์เชื้อเพลิง แตกต่างจากแบตเตอรี่ส่วนใหญ่ ตรงที่ต้องการแหล่งเชื้อเพลิง และออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง โดยปกติจะมาจากอากาศ เพื่อรักษาปฏิกิริยาทางเคมีในขณะที่ในแบตเตอรี่พลังงานเคมีมักมาจากโลหะ และไอออน หรือออกไซด์ของพวกมันที่มักมีอยู่แล้วใน แบตเตอรี่ยกเว้นในแบตเตอรี่ไหล Flow Battery เซลล์เชื้อเพลิง สามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องตราบเท่าที่มีการจ่ายเชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen และออกซิเจน
เซลล์เชื้อเพลิงชนิดแรกถูกคิดค้นโดย เซอร์ วิลเลียม โกรฟ Sir William Robert Grove ในปี พ.ศ. 2381 การใช้เซลล์เชื้อเพลิงเชิงพาณิชย์ครั้งแรก เกิดขึ้นในเวลาต่อมากว่าหนึ่งศตวรรษหลังจากการประดิษฐ์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน-ออกซิเจน โดย ฟรานซิสโทมัสเบคอน Francis Thomas Bacon ในปี พ.ศ. 2475 ทั้งนี้ เซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์ Alkaline Fuel Cell ถูกนำมาใช้ในโครงการอวกาศของนาซ่า ตั้งแต่กลางทศวรรษที่ 1960 เพื่อสร้างพลังงานให้กับดาวเทียม และแคปซูลอวกาศ ตั้งแต่นั้นมา
เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell ถูกนำไปใช้ในงานอื่น ๆ อีกมากมาย มันได้ถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานหลัก และแหล่งพลังงานสำรองสำหรับ อาคารพาณิชย์อุตสาหกรรม และที่อยู่อาศัย และในพื้นที่ห่างไกลที่ไม่สามารถเข้าถึงระบบสายส่งได้ นอกจากนี้ยังใช้ในการขับเคลื่อนรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง รถยนต์โดยสารประจำทาง รถจักรยานยนต์ และในเรือดำน้ำ
รถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell Electric Vehicles (FCEVs)
มีการนำเซลล์เชื้อเพลิงทดลองผลิตเป็นรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง FCEV มานานกว่า 10 ปีแล้ว อย่างไรก็ตาม เมื่อสิ้นปี 2562 ที่ผ่านมา มี FCEV เพียงประมาณ 18,000 คัน ถูกเช่า หรือขายทั่วโลก มีรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง 3 แบบ อยู่ในธุรกิจรถเช่า และจำหน่ายเชิงพาณิชย์ในตลาดรถยนต์นั่ง ได้แก่ Honda Clarity, Toyota Mirai และ Hyundai ix35
ทั้งนี้ FCEV รุ่นสาธิต ได้แก่ Honda FCX Clarity และ Mercedes-Benz F-Cell เมื่อ มิถุนายน 2554 นั้น FCEV ได้แสดงให้เห็นว่ามันสามารถใช้งานจริงบนถนนแล้วได้มากกว่า 4,800,000 กม. (3,000,000 ไมล์) ด้วยการเติมเชื้อเพลงไฮโดรเจนประมาณ 27,000 ครั้ง และพบว่ารถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง มีช่วงเฉลี่ย 314 ไมล์ระหว่างการเติมเชื้อเพลง 1 ครั้ง โดยสามารถเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเต็มถังได้ภายในเวลาไม่ถึง 5 นาที
โครงการเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ระบุว่าในปี 2554 เซลล์เชื้อเพลิงมีประสิทธิภาพ 53-59% ที่หนึ่งในสี่ของกำลังสูงสุด และมีประสิทธิภาพ 42-53% ที่กำลังสูงสุด รวมทั้ง มันมีความทนทานต่อการใช้งานมากกว่า 120,000 กม. (75,000 ไมล์) มีการย่อยสลายน้อยกว่า 10% .. ในการวิเคราะห์แบบจำลอง Well-to-Wheels ปี 2560 ที่ “ไม่ได้ผนวกข้อจำกัดด้านเศรษฐกิจ และการตลาด “
บริษัท เจนเนอรัลมอเตอร์ส และพันธมิตร คาดไว้ว่า รถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงที่ขับเคลื่อนโดยใช้ก๊าซไฮโดรเจนที่แม้จะผลิตขึ้นมาจากกระบวนการกลั่นน้ำมันนั้น ด้วยระยะทางหนึ่งไมล์ จะใช้พลังงานน้อยลง 40% และปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยกว่ารถยนต์เผาไหม้ภายในทั่วไปที่ใช้น้ำมันมากกว่า 45%
ดังนั้น หากนำไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ที่ผลิตจากแหล่งพลังงานทดแทน พลังงานทางเลือก มาใช้เป็นเชื้อเพลิงหลักแล้ว การพูดถึงปัญหาการปล่อยก๊าซเรือนกระจก หรือการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของยานยนต์บนถนน ก็จะหมดไปอย่างแน่นอน
ทั้งนี้ ในปี 2558 โตโยต้า เปิดตัวรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงรุ่นแรก Mirai ด้วยราคา 57,000 ดอลลาร์ .. ฮุนได เปิดตัว Hyundai ix35 FCEV ที่ผลิตจำนวนจำกัดภายใต้สัญญาเช่า.. ในปี 2559 ฮอนด้าเริ่มให้เช่ารถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง Honda Clarity Fuel Cell .. ในปี 2562 Toyota ได้เปิดตัวแบรนด์ Mirai รุ่นที่สอง โดยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง และขยายขอบเขตการใช้งานเมื่อเทียบกับ Sedan รุ่นเดิม
เซลล์เชื้อเพลิง กับระบบจัดเก็บพลังงาน ..
ปัจจุบัน นอกจากแบตเตอรี่รูปแบบต่าง ๆ แล้ว ยังมีเทคนิค และวิธีการอีกหลากหลาย ในระบบจัดเก็บพลังงาน และการจัดเก็บพลังงานไฮโดรเจน ด้วยการกักเก็บสะสมก๊าซไฮโดรเจนความดันสูงไว้ หรือจัดเก็บเป็นไฮโดรเจนเหลว กลายเป็นหนึ่งในวิธีที่มีศักยภาพมากที่สุดในบรรดาเทคโนโลยีทั้งหลายสำหรับการกักเก็บพลังงานในอนาคต ซึ่งมันคือข้อสรุปผลวิเคราะห์ของกลุ่มนักวิจัยห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ สหรัฐฯ NREL
การกักเก็บไฮโดรเจน เป็นการจัดเก็บพลังงานเคมีรูปแบบหนึ่ง ซึ่งเมื่อไฟฟ้าแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำมาเก็บไว้ หลังจากนั้น พลังงานจะถูกปล่อยออกมาอีกครั้ง โดยใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์เผาไหม้ภายในโดยตรง การสันดาปภายใน หรือปล่อยผ่านเซลล์เชื้อเพลิง
ทั้งนี้ ไฮโดรเจน ที่ผลิตได้จากการอิเล็กโทรลิซิส Electrolysis of Water หรือการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า เป็นกระบวนการง่าย ๆ ที่สามารถทำได้ด้วยประสิทธิภาพที่ค่อนข้างสูง หากมีแหล่งพลังงานทางเลือกราคาถูก จากนั้นจะต้องเก็บไฮโดรเจนซึ่งอาจอยู่ในถ้ำใต้ดินขนาดใหญ่ หรือถังเก็บ Cryogenic Storage Tanks ความดันสูง .. ไฮโดรเจน ตัวมันเองสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ลูกสูบ กังหันก๊าซ โดยตรงในเครื่องยนต์เผาไหม้ภายในปัจจุบันด้วยการปรับแต่งเพียงเล็กน้อย หรือส่งสันดาปผ่านเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell ซึ่งจะให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในการผลิตกำลังไฟฟ้า
ทั้งนี้ การกักเก็บไฮโดรเจน เป็นเรื่องที่น่าสนใจอย่างยิ่ง เนื่องจากมันเป็นพื้นฐานสำหรับเศรษฐกิจไฮโดรเจน Hydrogen Economy ซึ่งกำลังจะมาแทนที่เชื้อเพลิงฟอสซิลในการเผาไหม้อีกหลายประเภท ในอนาคต
ตัวอย่าง โรงไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนแห่งแรกในประเทศไทย และในเอเซีย
โครงการกังหันลมผลิตไฟฟ้าลำตะคอง ระยะที่ 2 บริเวณอ่างพักน้ำตอนบนโรงไฟฟ้าลำตะคองชลภาวัฒนา จ.นครราชสีมา ได้นำระบบ Wind Hydrogen Hybrid ควบคู่กับการใช้เซลล์เชื้อเพลิง มาประยุกต์ใช้กับกังหันลม ที่จะช่วยให้ไฟฟ้าที่ผลิตจากกังหันลม สามารถจ่ายไฟฟ้าเข้าระบบได้อย่างมีเสถียรภาพ ซึ่งนับเป็นประเทศแรกในเอเชียที่ใช้งานระบบรูปแบบดังที่กล่าว
สำหรับโครงการกังหันลมผลิตไฟฟ้าลำตะคอง ระยะที่ 2 นั้น มีกำลังผลิตรวม 24 เมกะวัตต์ กำลังผลิตกังหันลมต้นละ 2 เมกะวัตต์ จำนวน 12 ต้น ซึ่งจะอยู่ในบริเวณเดียวกับกังหันลมลำตะคอง ขนาด 1.25 เมกะวัตต์ จำนวน 2 ต้น ที่มีอยู่เดิม ซึ่งมั่นใจว่าจะได้พลังงานไฟฟ้าจากกังหันลม 9.14 ล้านหน่วยต่อปี และปัจจุบันได้จ่ายพลังงานไฟฟ้าเข้าสู่ระบบสายส่งแล้วในปีที่ผ่านมา
ขณะที่ การทำงานของระบบ Wind Hydrogen Hybrid หากจะพูดให้เข้าใจง่ายๆ ก็คือ ระบบการกักเก็บพลังงานรูปแบบหนึ่ง ทว่า ไม่กักเก็บอยู่ในรูปของแบตเตอรี่ แต่เก็บอยู่ในรูปแบบของไฮโดรเจนแทน ..
เมื่อกังหันลมผลิตไฟฟ้าได้ ไฟฟ้าจะถูกนำไปผ่านเครื่อง Electrolyzer หรือเครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้า ซึ่งเมื่อผ่านจะทำให้น้ำ (H2O) ในเครื่อง Electrolyzer ถูกแยกออกเป็นออกซิเจน (O2) และก๊าซไฮโดรเจน (H2) โดยที่ไฮโดรเจนจะถูกนำไปกักเก็บที่ถังเก็บก๊าซไฮโดรเจน ที่โดยส่วนมากแล้ว กังหันลมมักจะผลิตไฟฟ้าได้ในช่วงเวลากลางคืน ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่ความต้องการไฟฟ้าต่ำ จึงนำพลังงานที่ผลิตได้นี้มาเก็บไว้
ก๊าซไฮโดรเจนเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าโดยใช้เซลล์เชื้อเพลิงในประเทศ ..
เมื่อมีความต้องการใช้ไฟฟ้า ขั้นตอนของการนำก๊าซไฮโดรเจนไปใช้ คือ จะนำไปผ่านเซลล์เชื้อเพลิงที่มีศักย ภาพผลิตไฟฟ้าได้ 300 กิโลวัตต์ ซึ่งก๊าซไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยาทางเคมี ที่จะทำให้เกิดผลผลิตกระแสไฟฟ้าที่มีความคงที่ และมีเสถียรภาพ ซึ่งพลังงานไฟฟ้าที่ได้นี้ นำจ่ายให้กับศูนย์การเรียนรู้ กฟผ.ลำตะคอง เป็นหลัก และพลังงานส่วนเหลือเกินก็จะนำเข้าระบบสายส่ง ถือเป็นนวัตกรรมต้นแบบของระบบจัดเก็บพลังงานด้วยการกักเก็บไฮโดรเจน Hydrogen คู่กับการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานงานลม ..
การผลิตไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนจากกังหันลม และแปรสภาพมาเป็นการกักเก็บพลังงานในรูปของก๊าซไฮโดร เจน ที่นับว่าเป็นนวัตกรรมพลังงานรูปแบบใหม่ ที่มีการใช้เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell ที่ กฟผ.นำร่องเป็นสถานที่แรก ณ โรงไฟฟ้าลำตะคองฯ เป็นต้นแบบนำไปสู่การผลิตพลังงานในรูปเดียวกัน ที่โรงผลิตไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานทดแทน พลังงานทางเลือก แห่งอื่น ๆ ต่อไป ..
ระบบ Wind Hydrogen Hybrid ควบคู่กับการใช้เซลล์เชื้อเพลิง ณ โรงไฟฟ้าลำตะคองชลภาวัฒนา แห่งนี้ สามารถลดการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 109.26 ล้านลิตร/ปี ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน ไดออกไซด์ (CO2) ได้ประมาณ 264,148 ตัน/ปี สามารถผลิตไฟฟ้าได้ 453.85 ล้านหน่วย/ปี นับเป็นการตอบ สนองนโยบายภาครัฐโดยการนำพลังงานหมุนเวียนที่มีอยู่ในประเทศมาใช้ให้เกิดประโยชน์สูงสุด อีกทั้งยังเป็นแหล่งศึกษาข้อมูลด้านพลังงานทดแทนให้กับนักเรียน นักศึกษา และผู้สนใจทั่วไป เพราะมันอาจกลายเป็นรูป แบบพลังงานที่ขับเคลื่อนเศรษฐกิจในอนาคต 10 ปีข้างหน้าได้
ตัวอย่างในต่างประเทศ เดนมาร์กทดลองผลิตไฮโดรเจนสีเขียวโดยใช้กังหันลมนอกชายฝั่ง
Orsted บริษัท ด้านพลังงานของเดนมาร์ก ผลักดันแผนการพัฒนาโครงการสาธิตตัวอย่าง ซึ่งจะใช้พลังงานลมนอกชายฝั่งเพื่อผลิตไฮโดรเจนสีเขียว ‘Green Hydrogen’
บริษัทฯ ได้ตัดสินใจลงทุนขั้นสุดท้ายในโครงการ H2RES ขนาด 2 เมกะวัตต์ (MW) ซึ่งจะสามารถผลิตไฮโดร เจนหมุนเวียนได้มากถึง 1,000 กิโลกรัมต่อวัน
โครงการนี้กำหนดที่จะผลิตไฮโดรเจนอย่างน้อย 1 ตันต่อวันให้ได้ในปลายปี โดยมีที่ตั้งอยู่ที่ Orsted’s Avedøre Power Station ทางตอนใต้ของเมืองหลวงโคเปนเฮเกน
Orsted ชี้ให้เห็นว่า H2RES Model เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการผสมผสาน เครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์ กับแหล่งจ่ายพลัง งานไฟฟ้าที่ผันผวนจากลมนอกชายฝั่ง .. พลังงานจะมาจากกังหันขนาด 3.6 เมกะวัตต์สองเครื่องโดยไฮโดรเจนที่ผลิตได้จากระบบนี้ จะเป็นเชื้อเพลิงเพลิงอย่างดีสำหรับการขนส่งบนท้องถนน รวมทั้งยานยนต์ที่ใช้เซลล์เชื้อ เพลิง
สรุปส่งท้าย ..
ไฮโดรเจน Hydrogen สสารที่เบาที่สุด โครงสร้างเล็กที่สุดในตารางธาตุ ทั้งนี้ มัน และ Isotope ของมัน เช่น Deuterium เหมาะสมมากในการใช้เป็นเชื้อเพลิงในปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชั่น .. การสันดาปปลอดมลพิษในเครื่องยนต์เผาไหม้ภายในของไฮโดรเจน หรือการสันดาปผ่านเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell .. มันปรากฏตัวครั้งแรกพร้อม ๆ กับการกำเนิดของเอกภพ Universe ในช่วง Big Bang .. และปัจจุบัน ประมาณ 73% ของมวลในเอกภพ Universe ที่มองเห็นได้อยู่ในรูปของไฮโดรเจน ..
มวลของฮีเลียม มีสัดส่วนประมาณ 25% และธาตุอย่างอื่น ๆ ที่เหลือทั้งหมดคิดเป็นเพียง 2% ของมวลเอกภพเท่านั้น .. มันเป็นแหล่งพลังงานของดวงอาทิตย์มานาน 4,000 ล้านปี และด้วยปริมาณไฮโดรเจนที่เหลืออยู่ในดวงอาทิตย์ มันจะยังคงขับเคลื่อนดวงอาทิตย์ต่อไปด้วยนิวเคลียร์ฟิวชั่น Nuclear Fusion อีกหลายพันล้านปีอย่างแน่นอน ..
ไฮโดรเจน สามารถผลิตขึ้นได้ด้วยหลายวิธี วิธีหนึ่งที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ได้แก่ กระบวนการอิเล็กโทรลิซิส Electrolysis หรือการแยกน้ำด้วยกระแสไฟฟ้าออกเป็นออกซิเจน และไฮโดรเจน หากพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในกระบวนการนี้มาจากแหล่งพลังงานทดแทน พลังงานทางเลือก หรือพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม ไฮโดรเจนที่ผลิตขึ้นได้จะเรียกว่า ไฮโดรเจนสีเขียว หรือ Green Hydrogen เพื่อนำไปกักเก็บไว้ใช้เปลี่ยนเป็นพลังงานในภายหลังได้ ซึ่งหากจะใช้มันผลิตพลังงานไฟฟ้า ก็นิยมส่งไฮโดรเจน ผ่านอุปกรณ์ที่เรียกว่า ‘เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell’
ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen กำลังจะเป็นเชื้อเพลิงสำคัญขับเคลื่อนอนาคตของมนุษยชาติ แต่จะใช้งานมันได้ หากมิได้นำไปเผาไหม้โดยตรง ก็จะต้องมีเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell เพื่อใช้ปลดปล่อยพลังงานไฟฟ้า ต้องมีสิ่งอำนวยความสะดวกพื้นฐานที่ปลอดภัยในการกักเก็บ และเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน รวมทั้งระบบขนส่งมันที่ปลอดภัย เนื่องเพราะมันมีโครงสร้างโมเลกุลที่เล็ก เบามาก กับติดไฟง่ายอย่างยิ่ง การนำไฮโดรเจนมาใช้เป็นพลังงานเพื่อขับเคลื่อนเศรษฐกิจนั้น จึงต้องตั้งอยู่บนมาตรการความปลอดภัย ยิ่งกว่านั้น แม้จะให้พลังงานต่อมวลสูงที่สุด แต่ราคาของมันปัจจุบันแพงกว่าเชื้อเพลิงที่เป็นน้ำมันอยู่ประมาณ 3 เท่า
อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ชอบมันมาก กับราคาของไฮโดรเจนก็กำลังลดลงเรื่อย ๆ พร้อมกับโลกเรากำลังร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว จนต้องทำอะไรซักอย่างเพื่อชะลอ หรือหยุดมันให้ได้ ซึ่งไฮโดรเจน กับเซลล์เชื้อเพลิง ก็เป็นทางออกหนึ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่ง .. ดังนั้นจึงอาจยังมิใช่วันนี้ วันพรุ่งนี้ แต่ในอีก 10 – 20 ปีจากนี้ไป ยุคที่นักวิชาการทั้งหลายเรียกกันว่า Hydrogen Society and Hydrogen Economy กำลังจะมาถึงได้ในที่สุด
และเพราะว่าไฮโดรเจนสีเขียวนั้น สามารถนำมาใช้เป็นตัวส่งผ่านพลังงาน เช่น การใช้เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell และ/หรือใช้เป็นแหล่งพลังงานโดยตรง โดยผลลัพธ์จากการสันดาปมัน หมายถึงใช้มันจุดระเบิดในเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน หรือการส่งสันดาปผ่าน Fuel Cell ก็ตาม เราจะได้น้ำกลับมา เพราะน้ำคือของเสียในระบบรูปแบบนี้ ซึ่งมันเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างยิ่ง โดยไม่ต้องไปปรับแต่ง หรือเปลี่ยนแปลงระบบของเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมากนัก และนี่คือข้อได้เปรียบอีกประการหนึ่งที่ทำให้ไฮโดรเจน และเซลล์เชื้อเพลิง กลายเป็นทางเลือกน่าสนใจที่อาจมาแทนน้ำมันเชื้อเพลิงในอนาคตได้
ในระบบการขนส่งที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน กับเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell นั้น พบว่า มันสามารถทำหน้าที่แทน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ และน้ำมันดีเซล ได้โดยตรง .. ต่างจากรถยนต์ไฟฟ้าซึ่งใช้เวลาประมาณ 30 นาที ในการชาร์จ กับสถานีชาร์จที่ใกล้ที่สุด ขณะที่การเติมไฮโดรเจนกับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง ใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที .. แต่เซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งใช้กับรถยนต์ยังมีราคาสูง
และรวมถึงความท้าทายสำคัญในปัจจุบันสำหรับการมุ่งไปสู่ยุคของเชื้อเพลิงไฮโดรเจน คือ การจัดวางโครงสร้างพื้นฐาน สิ่งอำนวยความสะดวก ระบบกักเก็บ ระบบท่อ และระบบการขนส่ง เพื่อรองรับการบริหารจัดการเชื้อเพลิงไฮโดรเจนให้มีความปลอดภัย เช่น สถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ระบบจัดเก็บไฮโดรเจนเหลว โรงงานผลิตไฮโดรเจนสีเขียวด้วยพลังงานทดแทน เป็นต้น
ถึงกระนั้น ผู้เชี่ยวชาญคิดว่า พลังงานรูปแบบต่าง ๆ ที่ได้จากไฮโดรเจน Hydrogen เหมาะสมอย่างยิ่ง สำหรับงานหนัก และเมื่อการขนส่งขนาดใหญ่นั้น ต้องใช้เวลานาน ระยะทางไกล หรือ ระบบการขนส่งด้วยรถบรรทุก และภาคส่วนอื่น ๆ ที่ต้องเคลื่อนย้ายสิ่งของเป็นจำนวนมาก เช่น การขนส่งสินค้า และการเดินทางทางอากาศระยะไกล
ซึ่งการใช้แบตเตอรี่ เช่น Lithium Ion Batteries ต่อขนานกันที่จะให้พลังงานไฟฟ้าเพียงพอต่อการบินของอากาศยานนั้นจะมีน้ำหนัก และปริมาตร มากเกินไป รวมทั้ง ไม่มีประสิทธิภาพพอ จึงอาจไม่เหมาะเมื่อเทียบกับการใช้ไฮโดรเจน จุดระเบิดในเครื่องยนต์ลูกสูบ จุดระเบิดในเครื่องยนต์เจ็ต Jet Engine ของอากาศยานโดยตรง หรือการใช้ไฮโดรเจนสันดาปผ่านเซลล์เชื้อเพลิง Hydrogen & Fuel Cell
ดังนั้น ในอีกไม่นานนี้ เชื่อว่า ‘ ไฮโดรเจน และเซลล์เชื้อเพลิง จะเป็นส่วนสำคัญในชีวิตของเรา และหากถ้าเราจริงจังกับการลดคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ เราก็ไม่มีทางเลือกอื่น นอกจากไฮโดรเจน ’และเมื่อนั้น เซลล์เชื้อเพลิง หรือ Fuel Cell จะกลายเป็นอุปกรณ์จำเป็นสำคัญที่มีใช้งานกันทั่วไป ทุก ๆ ครัวเรือน ทุก ๆ สถานที่ เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ประจุได้ ในปัจจุบัน
สำหรับในประเทศไทยนั้น ผู้เขียนมีมุมมองว่า การผลิตไฮโดรเจนสีเขียวด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ น่าจะมีความเหมาะสมที่สุด เมื่อเทียบกับแหล่งพลังงานทางเลือกอื่น ๆ เนื่องจากความพร้อมของแสงแดด และแหล่งน้ำของไทย เพราะมันสะอาดกว่า และให้ประสิทธิภาพกำลังการผลิตไฟฟ้าเพื่อใช้แยกน้ำได้เหนือชั้นกว่าพลัง งานลม เป็นอย่างมาก ..
ทิศทางการใช้พลังงานของชุมชนในอนาคตนั้น เมื่อระบบการเก็บกักไฮโดรเจนมีมาตรฐานความปลอดภัยเพียงพอแล้ว การจ่ายก๊าซไฮโดรเจน ส่งผ่านท่อโดยตรงเข้าสู่ บ้านเรือน ที่อยู่อาศัย ที่ทำงาน หรือโรงงานอุตสาหกรรม ที่จะมีการติดตั้งเซลล์เชื้อเพลิงไว้อย่างกว้างขวางในสังคม จะกลายเป็นเรื่องปกติ และนั่นคือสัญญานการมาถึงของ Hydrogen Society and Hydrogen Economy นั่นเอง ซึ่งหมายถึง เศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติ จะไม่ถูกผูกขาดโดยน้ำมันเชื้อเพลิงเช่นในปัจจุบันอีกต่อไป ..
คอลัมน์ : Energy Key
โดย : โลกสีฟ้า
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
http://americanhistory.si.edu/fuelcells/basics.htm
https://www.energy.gov/eere/fuelcells/types-fuel-cells
http://www.eppo.go.th/images/policy/PDF/docs/Thailand_Energy_Brief.pdf
https://www.nrel.gov/news/program/2020/answer-to-energy-storage-problem-could-be-hydrogen.html
https://www.netl.doe.gov/sites/default/files/netl-file/FCHandbook7.pdf
https://www.afhypac.org/documents/publications/rapports/TheFuelCellIndustryReview2019.pdf
https://fuelcellsworks.com/news/
https://www.energy.gov/eere/fuelcells/listings/hydrogen-and-fuel-cells-news
https://www.nationalgeographic.com/environment/global-warming/fuel-cells/
