Hydrogen-Producing Rooftop Solar Panels Nearing Commercialization
“….โซลาร์รูฟท็อปที่ผลิตไฮโดรเจน Hydrogen-Producing Rooftop Solar PVs กำลังเข้าสู่ตลาดเชิงพาณิชย์ในไม่ช้านี้แล้ว …”
แผงพลังงานแสงอาทิตย์ผลิตไฮโดรเจน Solar Hydrogen Panel คือ อุปกรณ์สำหรับการสังเคราะห์แสง Artificial Photosynthesis ที่ผลิตโฟโตไฮโดรเจน Photohydrogen โดยตรงจากแสงแดด และไอน้ำ โดยใช้การแยกน้ำไปพร้อมด้วย Photocatalytic Water Splitting หรือ Photoelectrochemical : PEC Water Splitting และเพราะเหตุผลนี้ จึงเลี่ยงการสูญเสียพลังงานในวงรอบพลังงานแสงอาทิตย์ไฮโดรเจนแบบดั้งเดิม Classical Solar-Hydrogen Energy Cycle ซึ่งพลังงานแสงอาทิตย์ จะถูกเก็บเกี่ยวรวบรวมไว้ด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ Solar PV Panels แล้วเปลี่ยนให้เป็นไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ด้วยกระบวนการต่าง ๆ เช่น โฟโตไฮโดรเจน Photohydrogen โดยตรงจากแสงแดด และไอน้ำ, อิเล็กโทรไลซิส Electrolysis และ/หรือจากโรงงาน Electrolysis Plants เป็นต้น ได้อย่างยอดเยี่ยม ..
การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฮโดรเจน Use of Solar Energy to Produce Hydrogen สามารถดำเนินการได้ 2 กระบวนการ ได้แก่ การแยกน้ำด้วยกำลังไฟฟ้าที่ผลิตจากแสงอาทิตย์ Water Electrolysis Using Solar Generated Electricity และกระบวนการแยกน้ำด้วยแสงอาทิตย์โดยตรง Direct Solar Water Splitting หรือ Photoelectrochemical : PEC Water Splitting .. เมื่อพิจารณาการผลิตกำลังไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 นั้น เกือบทุกคนจะพูดถึง PV Electrolysis ..
อย่างไรก็ตาม กระบวนการทำงานทั้ง 2 รูปแบบที่กล่าวถึงนี้นั้น ได้ถูกแสดงให้เห็นครั้งแรกที่ Florida Solar Energy Center ในปี ค.ศ.1983 หรือ พ.ศ.2526 ภายใต้การระดมทุนผ่าน NASA Kennedy Space Center แม้ว่าจะทำได้ทางเทคโนโลยี แต่ก็ยังไม่สามารถดำเนินการได้ในเชิงพาณิชย์ นอกจากต้นทุนสูงแล้ว ยังมีคำถามว่าทำไมต้องใช้กำลังไฟฟ้าซึ่งเป็นพาหะพลังงาน Energy Carrier และแหล่งพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากอยู่แล้วมาผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ซึ่งเป็นพาหะตัวพาพลังงาน Energy Carrier อีกตัวหนึ่งแล้วแปลงกลับไปเป็นกำลังไฟฟ้าอีกครั้งเพื่อใช้งาน กล่าวอีกนัยหนึ่ง กำลังไฟฟ้ามีค่าพอ ๆ กับกำลังไฟฟ้า ซึ่งเป็นพาหะพลังงาน Energy Carrier ที่เราพึงปรารถนามากที่สุด จนอาจไม่ต้องการใช้กำลังไฟฟ้าเพื่อสิ่งอื่นอีก นอกจากนั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ Solar PVs เป็นแหล่งพลังงานที่เหมาะกับภาระสูงสุดของเครื่องปรับอากาศในระบบสาธารณูปโภค รวมทั้งจะดีกว่ามากหากใช้กำลังไฟฟ้าจาก Solar PVs เป็นแหล่งกำลังไฟฟ้าหลัก หมายถึง PV as an Energy Source เนื่องจากเป็นการสิ้นเปลืองสูญเปล่าเกินกว่าจะใช้งานผ่านการแปลงให้เป็นรูปแบบอื่นๆ ก่อน ..
อย่างไรก็ตาม การใช้งานกำลังไฟฟ้าจากไฮโดรเจน Electricity from Hydrogen หรือการใช้งานไฮโดรเจน Hydrogen : H2 เป็นแหล่งพลังงานโดยตรง อาจต่างออกไปเทียบกับกำลังไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ Electricity from Solar PV และชุดแบตเตอรี่ Batteries ทั่วไป และส่วนหนึ่งมาจากค่าพลังงานจำเพาะ Specific Energy ของไฮโดรเจนที่สูงกว่ามากซึ่งเป็นที่ต้องการสำหรับการประยุกต์ใช้ในงานต่าง ๆ ที่หลากหลายอีกด้วย ..
เมื่อใดจึงจะเหมาะสมที่จะสร้างไฮโดรเจนจากกำลังไฟฟ้าที่ผลิตโดยแสงอาทิตย์ คำตอบคือ เราจะต้องการผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ทุกครั้งที่ไม่สามารถใช้กำลังไฟฟ้าได้ ในช่วงที่ไฟฟ้าดับในพื้นที่ห่างไกล และในช่วงที่มีการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล หรือสำหรับงานหนัก .. ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 จาก ลม Wind, พลังน้ำ Hydro, ความร้อนใต้พิภพ Geothermal หรือรูปแบบต่าง ๆ ของการผลิตกำลังไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ Solar-Generated Electricity จะมีคุณค่าสูงอย่างยิ่ง เมื่อทรัพยากรพลังงานแปรผันไม่สอดคล้องกับโปรไฟล์โหลดของโครงข่ายระบบสายส่งกำลังไฟฟ้า Electrical Grid Load Profile ..
ทั้งนี้ คาดหมายได้ว่า แผงไฮโดรเจนพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Hydrogen Panels ดูเหมือนจะเป็นความหวังอย่างมากสำหรับเศรษฐกิจไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen Economy ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากวิธีการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนรูปแบบนี้ ไม่ปล่อยคายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO2 ซึ่งแตกต่างจากกระบวนการแปรรูปไอน้ำจากก๊าซธรรมชาติ Steam Reforming of Natural Gas แล้วใช้ปฏิกิริยาการเปลี่ยนสถานะของน้ำกับก๊าซ เพื่อผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ซึ่งวิธีการเหล่านี้ นิยมถูกใช้มาก่อนหน้านี้ ตั้งแต่ปี 2558 ..
ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ทั่วโลกปัจจุบัน ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นด้วยเทคนิค Steam Methane Reforming ในราคาลดลงเหลือ 1 เหรียญสหรัฐฯ ต่อกิโลกรัม H2 .. ในปี 2562 สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ International Energy Agency : IEA รายงานว่า จนถึงปัจจุบัน กระบวนอิเล็กโทรลิซิสของน้ำ Electrolysis of Water ซึ่งเป็นกรรมวิธีสีเขียวหลักวิธีหนึ่งในการผลิตไฮโดรเจน Hydrogen Production ยังคงมีสัดส่วนเพียงน้อยกว่า 0.1% ของการผลิตไฮโดรเจนทั่วโลกเท่านั้น ..
กระบวน Power-to-Gas Process ในการผลิตก๊าซมีเทนหมุนเวียน Renewable Methane : CH4 จากไฮโดรเจน Hydrogen : H2 และ CO หรือ CO2 ซึ่งเรียกว่า Methanation & Produces Substitute Natural Gas เกิดขึ้นเนื่องจากความท้าทายในการจัดเก็บไฮโดรเจน Hydrogen Storage และพวกมัน คือ หนึ่งในวิธีการที่ใช้ในการจัดเก็บ และจัดส่งพลังงานที่ก่อนหน้านี้อาจมีประโยชน์มากกว่า ง่ายกว่า และปลอดภัยกว่า แม้จะมีการสูญเสียพลังงานบางส่วนไปกับการแปลงพลังงานเป็นก๊าซ Power-to-Gas ก็ตาม .. ทั้งนี้ จากนี้ไป คาดหมายว่า แผงโซลาร์รูฟท็อปผลิตไฮโดรเจน Hydrogen-Producing Rooftop Solar Panels กำลังจะกลายเป็นแหล่งพลังงานสะอาดรูปแบบกระจายล่าสุดที่กำลังใกล้ออกสู่ตลาด เพื่อผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 จากแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคา Rooftop Solar Panels โดยมีการสูญเสียพลังงานน้อยกว่า นั่นเอง ..
โซลาร์รูฟท็อปที่ผลิตไฮโดรเจน Hydrogen-Producing Rooftop Solar PVs กำลังเข้าสู่ตลาดเชิงพาณิชย์ในไม่ช้านี้แล้ว ..
นักวิจัยของ KU Leuven’s Center for Surface Chemistry & Catalysis ในเมือง Leuven ประเทศเบลเยียม ได้พัฒนาแผงพลังงานบนหลังคา Rooftop Panels ที่ดักจับทั้งพลังงานแสงอาทิตย์ และน้ำจากอากาศ Capture Both Solar Power & Water from the Air เช่นเดียวกับโมดูล Photovoltaics : PVs รูปแบบดั้งเดิม .. แผงไฮโดรเจน Hydrogen Panels ก็จะถูกเชื่อมต่อมาพร้อมด้วยเช่นกัน แต่ผ่านท่อก๊าซ Gas Tubes แทนที่จะเป็นสายไฟฟ้า ขณะนี้นักวิจัย กำลังเตรียมนำเทคโนโลยีนี้เข้าสู่ตลาดระบบพลังงานผ่านการผลิตเป็นจำวนมากด้วยบริษัทฯ ที่แยกตัวออกมา ..
ปัจจุบัน นักวิจัยของ KU Leuven ในเบลเยียม ได้ออกแบบ และสร้างแผงไฮโดรเจน Hydrogen Panels สำเร็จรูปขนาดเล็กที่เปลี่ยนไอน้ำจากอากาศให้เป็นก๊าซไฮโดรเจน Hydrogen Gas โดยตรงด้วยความช่วยเหลือของแสงแดด Sunlight .. พวกเขาอ้างว่า ผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ได้ 250 ลิตรต่อวัน ด้วยประสิทธิภาพ 15% .. พวกเขากำลังพัฒนาโซลาร์รูฟท็อปที่ผลิตไฮโดรเจน Hydrogen-Producing Rooftop Solar PVs ภายใต้โครงการ Solhyd Project ซึ่งขณะนี้อยู่ในระหว่างช่วงเปลี่ยนผ่านจากการวิจัยไปสู่การผลิตในตลาดเชิงพาณิชย์ ..
แผงพลังงานแสงอาทิตย์ผลิตไฮโดรเจน Solar Hydrogen Panels ที่พัฒนาขึ้น คือ โมดูลที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy เพื่อแยกโมเลกุลของน้ำ Split Water Molecules และผลิตก๊าซไฮโดรเจน Produce Hydrogen Gas ซึ่งหมายความว่า เฉพาะพื้นที่แห้งแล้งที่สุดในโลกเท่านั้นที่แห้งเกินกว่าแผงไฮโดรเจนนี้จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ พวกมันคล้ายกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบดั้งเดิม แต่แทนที่จะใช้สายไฟฟ้า พวกมันเชื่อมต่อผ่านท่อก๊าซ Gas Tubes หรือโครงข่ายระบบท่อ Gas Grid ..
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กำลังไฟฟ้าผลิตโดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชั้นบนสุด โดยมีระบบท่ออยู่ข้างใต้ ซึ่งไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นจากโมเลกุลของน้ำที่สกัดโดยตรงจากอากาศโดยใช้ชุดเมมเบรน Water Molecules Extracted Directly from the Air Using a Membrane หรือ PEC Reactors ด้วยกระบวนการ Photoelectrochemical : PEC Water Splitting โดยตรง ..
ทีมนักวิจัยอธิบายว่า แผงไฮโดรเจน Hydrogen Panel ของพวกเขา เป็นแบบโมดูลาร์สำเร็จรูปขนาดเล็ก Small-Scale Modulars และเหมาะสำหรับการผลิตพลังงานสะอาดรูปแบบกระจาย Decentralized Clean Energy Production .. พวกเขาประเมินว่า Hydrogen-Producing Rooftop Solar PVs หรือ Hydrogen Panels จำนวน 20 แผง สามารถจ่ายกำลังไฟฟ้า และให้ความร้อนแก่บ้านเรือน และอาคารที่ติดตั้งฉนวนกันความร้อนอย่างดีพร้อมกับปั๊มความร้อน Heat Pumps ได้ตลอดฤดูหนาว .. เมื่อการติดตั้งผนวกรวมกับตัวจัดเก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์ Solar Thermal Collectors และแผงโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิม Traditional Solar Panels แล้ว แผงไฮโดรเจน Hydrogen Panels เหล่านี้ สามารถช่วยให้บ้านร้อนขึ้น และจ่ายกำลังไฟฟ้าได้อย่างสม่ำเสมอตลอดทั้งปี ..
“แผงไฮโดรเจน Hydrogen Panels ในตัวมันเองไม่กักเก็บไฮโดรเจนไว้ และทำงานอยู่ที่ความดันต่ำมาก .. สิ่งนี้มีประโยชน์หลายประการในด้านความปลอดภัย และต้นทุน .. ก๊าซไฮโดรเจน Hydrogen : H2 จะถูกรวบรวมส่งไปจัดเก็บไว้ที่โรงงานไฮโดรเจนส่วนกลาง Central Hydrogen Plant จากนั้นจึงจะบีบอัดเพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า และจัดเก็บไฮโดรเจนไว้ใช้งานในภายหลังเมื่อหากจำเป็น” Rongé หนึ่งในทีมวิจัยกล่าวยืนยันว่า “ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 สามารถจัดเก็บสะสมไว้ได้ไม่จำกัดในรูปแบบการบีบอัด Compressed Form แน่นอนว่าบางแอพพลิเคชั่น ไม่จำเป็นต้องให้มีการบีบอัด หรืออาจใช้วิธีอื่นในการจัดเก็บ Other Means of Storage ขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งานปลายทาง End Users” ..
ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ที่ผลิตโดยแผง Solhyd Panels สามารถนำไปใช้งานได้หลากหลาย รวมถึงระบบที่มีการเคลื่อนที่ อุปกรณ์พกพา และในระบบขนส่ง Mobility & Transportation ..
“ในระยะสั้น บริษัทฯ มุ่งเป้าหมายไปที่การใช้งานขนาดกลาง Mid-Sized Applications เป็นส่วนใหญ่ เช่น ระบบพลังงานสำรอง Backup Power, โลจิสติกส์ Logistics, การขนส่งขนาดใหญ่ Heavy Transport แต่ยังมุ่งจัดหาพลังงานสำหรับทำตลาดในพื้นที่ Global South ไปพร้อมด้วย เช่น ในภูมิภาค Latin America, Asia, Africa and Oceania” Rongé กล่าวเพิ่มเติมอีกว่า “หลังจากนั้น จะสามารถนึกถึงอะไรก็ได้ตั้งแต่การผลิตแอมโมเนียขนาดใหญ่ Large Scale Ammonia : NH3 Production ไปจนถึงระบบส่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าขนาดเล็กนอกโครงข่ายระบบสายส่ง Small-Scale Off-Grid Systems ในพื้นที่ห่างไกล เป็นต้น” ..
กลุ่มนักวิจัย ชี้ว่า พวกเขาคาดการณ์ถึงระดับต้นทุนราคาของระบบที่คล้ายคลึงกัน Similar System-Price Cost เช่นเดียวกับที่เห็นในระบบ Photovoltaics : PVs และสังเกตได้ว่า พวกเขาใช้วัสดุที่มีราคาไม่แพงเพื่อให้แผงไฮโดรเจน Hydrogen Panels มีราคาถูก และแข่งขันได้ในตลาด .. พวกเขาได้ทดสอบต้นแบบหลายตัวตั้งแต่เปิดตัวโครงการในปี 2554 และพร้อมที่จะเปิดตัวสายการผลิตแผงไฮโดรเจน Hydrogen Panels จำนวนมากในอุตสาหกรรมเชิงพาณิชย์แล้ว ..
ในเดือนกันยายน 2565 โครงการ Solhyd Project ได้ย้ายจากห้องทดลองของมหาวิทยาลัยไปยังพื้นที่การผลิตใหม่ขนาด 350 ตารางเมตร ใกล้กับเมือง Leuven ของเบลเยียม ซึ่งสายการผลิตนำร่อง ได้รับการจัดตั้งขึ้นด้วยความช่วยเหลือจากเงินทุนของ Flemish Government Funding .. ในขั้นต้น ทีมงานจะผลิตแผงไฮโดรเจน Hydrogen Panels สำหรับโครงการนำร่องขนาดเล็กจำนวนไม่มากนัก แต่ภายในปี 2569 ทีมงานคาดว่าจะขยายกำลังการผลิตแผงไฮโดรเจน Hydrogen Panels เป็นอย่างน้อยจำนวน 5,000 แผงต่อปี ..
“ในขณะนี้ คาดหมายได้ว่า ผลิตภัณฑ์ Hydrogen Panels ดังกล่าวจะสามารถวางจำหน่ายในตลาดเชิงพาณิชย์ได้ ตั้งแต่ปี 2569 เป็นต้นไป” Rongé กล่าว “เมื่อเราบรรลุการผลิตจำนวนมากได้ ราคาจะลดลงมาใกล้เคียงกับโมดูล Solar PVs ในปัจจุบันได้แน่นอน ไม่มีข้อสงสัย” ..
สิ่งประดิษฐ์ใหม่พลังงานแสงอาทิตย์ New Solar-Powered Invention สร้างเชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen Fuel จากบรรยากาศที่เบาบางได้ ..
นอกจากโครงการ Solhyd Project แล้ว นักวิจัยของ University of Melbourne ประเทศออสเตรเลีย Australia ชี้ให้เห็นเช่นกันว่า อุปกรณ์ Solar-Powered Device that Produces Hydrogen Fuel Directly from Moisture in the Air ต้นแบบของพวกเขาผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ที่มีความบริสุทธิ์มากกว่า 99% และทำงานในอากาศแห้งที่มีความชื้นสัมพัทธ์ Relative Humidity เพียง 4% ได้อย่างยอดเยี่ยม .. พวกเขา ได้สร้างอุปกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนโดยตรงจากความชื้นในอากาศ ..
อุปกรณ์ Solar Hydrogen ดังกล่าวนี้ จะช่วยให้สามารถผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ได้โดยไม่มีการปล่อยคาร์บอน แม้ในพื้นที่แห้งแล้งที่แหล่งน้ำบนบกขาดแคลนอย่างหนัก ..
ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 คือ เชื้อเพลิงคาร์บอนเป็นศูนย์ Zero-Carbon Fuel ที่ให้น้ำเป็นผลพลอยได้ เมื่อใช้ในเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cells .. อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ Pure Hydrogen มีอยู่ไม่มากนักในธรรมชาติ และการผลิตจำเป็นต้องอาศัยพลังงาน .. การผลิตขนาดใหญ่ มักเกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ที่ก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอน Carbon Emissions ..
ดร.คัง เควิน ลี Gang Kevin Li ผู้เขียนนำงานวิจัย และอาจารย์อาวุโสด้านวิศวกรรมเคมีแห่งมหาวิทยาลัยเมลเบิร์น University of Melbourne กล่าวว่า อุปกรณ์ผลิตไฮโดรเจน Hydrogen-Producing Device สามารถใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ หรือพลังงานลม Solar or Wind Energy แทนที่จะเกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ..
เครื่องต้นแบบ Prototype ของพวกเขา ผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ได้นานกว่า 12 วันติดต่อกัน และในการทดลองติดตามผล “หนึ่งในเครื่องต้นแบบ Prototype เหล่านั้น พวกเขาปล่อยให้มันทำงานเองเป็นเวลา 8 เดือน” Dr. Gang Kevin Li กล่าว ..
อุปกรณ์ Solar Hydrogen นี้ ประกอบด้วยวัสดุฟองน้ำที่มีของเหลวดูดความชื้น Spongy Material with a Hygroscopic Liquid-Fluid ซึ่งดูดซับความชื้นจากอากาศ Absorbs Moisture from the Air ซึ่งมีลักษณะการทำงานคล้ายกับถุงดูดความชื้น Silica Gel Sachets หรือ ซิลิกาเจล Silica Gel ที่เป็นสารสังเคราะห์ในรูปแบบซิลิกอน ไดออกไซด์ Silicon Dioxide : SiO2 .. จากนั้นโมเลกุลของน้ำที่ถูกดูดกลืน จะถูกแยกออกที่ขั้วไฟฟ้าให้เป็นก๊าซไฮโดรเจน และก๊าซออกซิเจน Hydrogen & Oxygen Gasses ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า อิเล็กโทรลิซิส Electrolysis ..
“ไฮโดรเจน คือ พลังงานสะอาดขั้นสุดยอด ตราบใดที่คุณมีแหล่งพลังงานหมุนเวียนเพื่อแยกน้ำด้วยอิเล็กโทรไลต์ Renewable Sources of Energy to Electrolyse the Water” Dr. Gang Kevin Li กล่าว ..
อุปกรณ์ Solar Hydrogen นี้ ได้รับการคาดหมายว่าจะผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ได้มากถึง 93 ลิตรต่อตารางเมตรต่อชั่วโมง หมายถึง หากมีพื้นที่ 10 ตารางเมตรของหน่วยผลิต Solar Hydrogen นี้ จะสามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับบ้านทั้งหลัง เพื่อทดแทนการใช้ก๊าซธรรมชาติสำหรับการประกอบอาหาร และทำความร้อนในครัวเรือนได้อย่างเพียงพอเหลือเฟือ ..
เครื่องต้นแบบ Prototype ยังคงมีขนาดเล็กเท่านั้น และทีมงาน มีแผนที่จะสร้างแผงไฮโดรเจน Hydrogen Panel ขนาด 1 ตารางเมตร และ 10 ตารางเมตร ในปี 2566 นี้ ..
นักวิจัยมองว่า อุปกรณ์ Solar Hydrogen นี้อาจเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในภูมิภาคที่ไม่มีแหล่งน้ำที่เหมาะสมในพื้นที่สำหรับการผลิตไฮโดรเจนได้ .. “พื้นที่ส่วนใหญ่ของโลก มีปัญหาการขาดแคลนน้ำ Large Parts of the World Have Water Scarcity Problems” Dr. Gang Kevin Li กล่าว “เมื่อมีพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy อยู่มากมาย ไม่ว่าจะเป็นพลังงานลม Wind Energy หรือพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Energy แต่บ่อยครั้งที่ไม่มีน้ำจืดมากพอสำหรับการผลิตไฮโดรเจน Hydrogen Production” .. ซึ่งหมายถึง แผงไฮโดรเจน Hydrogen Panel สำเร็จรูปขนาดเล็กที่เปลี่ยนไอน้ำจากอากาศให้เป็นก๊าซไฮโดรเจน Hydrogen Gas โดยตรงด้วยความช่วยเหลือของแสงแดด Sunlight คือ ความหวังของมนุษยชาติสำหรับการเข้าสู่ระบบเศรษฐกิจไฮโดรเจน Hydrogen Economy และเศรษฐกิจสังคมคาร์บอนต่ำ Low Carbon Economy Society ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในพื้นที่แห้งแล้ง หรือขาดแคลนแหล่งน้ำได้อย่างมั่นใจ ..
Dr Kim Beasy จาก Victorian Hydrogen Hub ของมหาวิทยาลัย Swinburne ซึ่งไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการวิจัยนี้ กล่าวว่า ‘เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen Fuel แม้ว่าจะมีความสำคัญยิ่งยวดสำหรับอนาคต แต่ก็ไม่ใช่เรื่องง่ายนักสำหรับการเข้าถึงศูนย์สุทธิ Net Zero ให้สำเร็จได้ หากไม่สามารถผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 และผนวกรวมระบบจัดเก็บไฮโดรเจน Hydrogen Storage ในพื้นที่แห้งแล้ง ห่างไกล ได้ในราคาที่แพงเกินไปเช่นในปัจจุบันนี้นั้นไม่ได้’ ..
‘แผงพลังงานแสงอาทิตย์ผลิตไฮโดรเจน Solar Hydrogen Panel จะให้แนวทางแก่เราในอุตสาหกรรมบางประเภทที่ลดผลกระทบได้ยากมาพร้อมด้วย เช่น การขนส่ง มนุษยชาติไม่มีทางเลือกอื่นมากนักนอกจากน้ำมันดีเซลในขณะนี้ แต่จากนี้ไป ไฮโดรเจนHydrogen : H2 คือ ตัวเลือกที่ดีเยี่ยมจริง ๆ’ ..
“ขนาดเศรษฐกิจสีเขียวยั่งยืน Sustainability Green Economy ที่ต้องการนั้น อาจจะไม่สามารถไปถึงได้ด้วยไฮโดรเจนสะอาด Clean Hydrogen ในทันที” Beasy กล่าว โดยอ้างถึง ประเด็นเรื่องของราคาที่แพงของอิเล็กโทรไลเซอร์ไฮโดรเจนทั่วไป Expensive Price of Conventional Hydrogen Electrolysers .. “สิ่งที่ต้องการจริงๆ คือ การสนับสนุน และเงินอุดหนุนจากนโยบายภาครัฐมากขึ้นในการลดต้นทุนในการใช้เทคโนโลยี Solar Hydrogen นี้” ..
ในการแยกน้ำด้วยโฟโตอิเล็กโทรเคมี Photoelectrochemical : PEC Water Splitting นั้น ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ถูกผลิตขึ้นจากน้ำ Water : H2O โดยใช้แสงแดด Sunlight และสารกึ่งตัวนำเฉพาะ Specialized Semiconductors ที่เรียกว่า วัสดุโฟโตอิเล็กโทรเคมี Photoelectrochemical Materials ..
กระบวนการแยกน้ำ PEC Water Splitting Process ใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เพื่อเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีโดยตรงในรูปของไฮโดรเจน Hydrogen : H2 .. วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ Semiconductors ที่ใช้ในกระบวนการ Photoelectrochemical : PEC นั้น คล้ายคลึงกับวัสดุที่ใช้ในการผลิตกำลังไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยเซลล์แสงอาทิตย์ Photovoltaic Solar Electricity Generation แต่สำหรับการใช้งาน PEC นั้น เซมิคอนดักเตอร์ Semiconductors จะถูกแช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ Water-Based Electrolyte ซึ่งแสงแดดจะกระตุ้นกระบวนการแยกน้ำ Sunlight Energizes the Water-Splitting Process .. กระบวนการเหล่านี้ ได้ผ่านการสาธิตทดสอบ และทดลองจากห้องปฏิบัติการของ National Renewable Energy Laboratory ในสหรัฐฯ มาแล้ว ซึ่งคาดหมายว่า พวกมันกำลังเข้าสู่สายการผลิตเชิงพาณิชย์ในช่วงจากนี้ไปด้วยราคาที่แข่งขันได้ ..
เครื่องปฏิกรณ์ PEC Reactors สามารถสร้างในรูปแบบแผง Panels คล้ายกับแผงโซลาร์เซลล์ Photovoltaic Panels เป็นระบบอิเล็กโทรด Electrode Systems หรือเป็นระบบอนุภาคแบบสารละลาย Slurry-Based Particle Systems ซึ่งแต่ละวิธีมีข้อดี และความท้าทายของตัวเอง จนถึงปัจจุบัน ระบบแผงพลังงานแสงอาทิตย์ผลิตไฮโดรเจน Solar Hydrogen Panel Systems ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางที่สุด เนื่องจากความคล้ายคลึงกันกับเทคโนโลยีแผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งใช้งานบนหลังคา Rooftop Solar Panels ในราคาที่แข่งขันได้สำหรับอนาคตตลาดพลังงานรูปแบบกระจายจากนี้ไป ..
คาดการณ์ตลาดแผงไฮโดรเจนพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลก Global Solar Hydrogen Panel Market ..
ขนาดธุรกิจในตลาดแผงไฮโดรเจนพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลก Global Solar Hydrogen Panel Market มีมูลค่า 0.03 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2565 .. คาดหมายว่า อุตสาหกรรมตลาดแผงแผงไฮโดรเจนพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Hydrogen Panel Market Industry จะเติบโตจาก 0.03 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ เป็น 0.04 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในปี 2575 ด้วยอัตราการเติบโตต่อปี หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับตลาดแผงไฮโดรเจนพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลก Global Solar Hydrogen Panel Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 5.10% ในช่วงระยะเวลาที่คาดการณ์ปี 2566-2575 .. ทั้งนี้ ค่าไฟฟ้าผันแปรต่ำ Low Variable Electricity Costs และความต้องการทางเศรษฐกิจสำหรับไฮโดรเจนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Economic Need for Green Hydrogen คือ ตัวขับเคลื่อนตลาดสำคัญที่ช่วยเพิ่มการเติบโตของตลาดให้สูงขึ้นอีกได้ ..
ในแผงไฮโดรเจนพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Hydrogen Panel และการแยกน้ำด้วยโฟโตคะตาไลติก Photocatalytic Water Splitting จะใช้เพื่อผลิตโฟโตไฮโดรเจน Photohydrogen โดยตรงจากแสงอาทิตย์ และไอน้ำ หลีกเลี่ยงการสูญเสียพลังงานในวงจรพลังงานแสงอาทิตย์ไฮโดรเจนรูปแบบมาตรฐานเดิม Conventional Solar-Hydrogen Energy Cycle .. กระบวนการสังเคราะห์แสงเทียม Artificial Photosynthesis Process นี้ ผลิตโฟโตไฮโดรเจน Photohydrogen ในลักษณะเดียวกับที่ธรรมชาติทำ .. ทั้งนี้ เนื่องจากไม่ก่อให้เกิดการปล่อยคายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide CO2 ใด ๆ จึงส่งผลให้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ไฮโดรเจน Hydrogen Solar Panels มีแนวโน้มที่ดีเป็นพิเศษสำหรับเศรษฐกิจไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen Economy ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เมื่อเทียบกับวิธีอื่น ๆ ในการผลิตไฮโดรเจน เช่น การปรับสภาพไอน้ำจากก๊าซธรรมชาติ Steam Reforming from Natural Gas และกระบวนการเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซน้ำ Water-Gas Shift Process เป็นต้น ..
นอกจากนี้ เนื่องจากการใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ และเชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Nuclear & Green Hydrogen Fuels เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ภาคส่วนไฮโดรเจนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม Green Hydrogen Sector ในตลาด ก็กำลังเติบโตขึ้นตามไปพร้อมด้วย รวมทั้งเป็นที่แน่นอนว่า สถานีไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Hydrogen Fuel Cells Power Stations นั้น ผลิตกำลังไฟฟ้าด้วยประสิทธิภาพสูงกว่าโรงไฟฟ้าทั่วไป Conventional Power Plants ที่อาศัยการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ..
กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ US Department of Energy ประเมินไว้ว่า โรงไฟฟ้าที่ใช้การเผาไหม้ทั่วไป Typical Combustion-Based Power Plant มีประสิทธิภาพ 33-35% เทียบกับ 60% สำหรับระบบเซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้ไฮโดรเจน Hydrogen-Based Fuel Cell Systems .. เนื่องจากความง่ายในการผลิตไฮโดรเจนปริมาณมหาศาลด้วยแผงไฮโดรเจนพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Hydrogen Panel สำเร็จรูปที่อาจติดตั้งไว้บนหลังคา หรือดาดฟ้าของอาคารสถานที่ โดยไม่ต้องใช้ขั้นตอนใดๆ เพิ่มเติม หมายถึง ตลาดสำหรับแผงไฮโดรเจนพลังงานแสงอาทิตย์ Market for Solar Hydrogen Panels ได้รับการคาดหมายว่าจะเติบโตอย่างรวดเร็ว เนื่องจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการผลิตไฮโดรเจน Hydrogen Production Demand ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และความสะดวกสบายในการผลิตไฮโดรเจนจำนวนมากด้วยแผง Solar Hydrogen Panels สำเร็จรูปเหล่านี้ โดยปราศจากขั้นตอนเพิ่มเติมอื่น ๆ ให้ยุ่งยากในการใช้งาน นั่นเอง ..
ทั้งนี้ ตลาดแผงโซลาร์ไฮโดรเจนพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลก Global Solar Hydrogen Panel Market แบ่งออกเป็น 3 ส่วนตามเทคโนโลยีสมัยใหม่ ได้แก่ เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอน Amorphous Silicon Solar Cells, เซลล์แสงอาทิตย์นาโน Nano – Solar Cells และแบเรียมแทนทาลัมออกซิไนไตรด์ที่บรรจุแพลตตินัม Platinum Loaded Barium Tantalum Oxynitride .. อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแผ่นนาโนโซลาร์เซลล์ Nano-Solar Cell มีต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่า และมีการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในห้วง 2-3 ปีที่ผ่านมา จึงส่งผลให้ตลาดนาโนโซลาร์เซลล์ Nano-Solar Cell Market ได้รับการคาดหมายว่าจะเติบโตสูงที่สุดในช่วงเวลาที่คาดการณ์ไว้ โดยผู้ใช้ปลายทาง End-User ..
ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ที่ได้มาจากทรัพยากรหมุนเวียน Renewable Resources ทั้งหมด เรียกว่า ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen .. พลังงาน หรือกำลังไฟฟ้าสีเขียว Green Electricity or Power อาจถูกเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่ง Transportation Fuels หรือใช้เป็นวัตถุดิบตั้งต้นในกระบวนการทางอุตสาหกรรม Used as a Feedstock in Industrial Processes โดยใช้ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen เป็นตัวต่อเชื่อม .. ผู้เข้าร่วมในตลาดจะสามารถผนวกรวมพลังงานลม Wind Energy เข้ากับถังเชื้อเพลิงของเรือบรรทุกสินค้า Cargo Ships ได้ ต้องขอบคุณไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen และเชื้อเพลิงที่ได้จากพวกมัน ซึ่งรวมถึงแอมโมเนียสีเขียว Green Ammonia : NH3 ..
ดังนั้น ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 จึงมีศักยภาพสูงยิ่งสำหรับการลดคาร์บอนของการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนได้อย่างมาก Decarbonization Potential of Renewable Energy Sources .. พวกมัน คือ ธาตุที่มีอยู่มากที่สุดในโลก และพบมากที่สุดในเอกภพ .. ไฮโดรเจน Hydrogen: H2 มีศักยภาพในการสร้างสรรค์กิจกรรมในระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติได้อย่างมากมายมหาศาล และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในภาคอุตสาหกรรม เพื่อเป็นวัตถุดิบ Raw Material, เชื้อเพลิง Fuel หรือแหล่งพลังงาน Energy Source ได้อย่างยอดเยี่ยมไร้เทียมทาน ..
สรุปส่งท้าย ..
เทคโนโลยีพลังงานไฮโดรเจน Hydrogen Energy Technology ได้ส่งสัญญาณชัดเจนว่า โลกพร้อมแล้วสำหรับ Hydrogen Economy ในอนาคตอันใกล้นี้ ..
เศรษฐกิจไฮโดรเจน Hydrogen Economy ใช้ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับกิจกรรมทางเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติ .. คาดหมายว่า ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 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 สามารถผลิตขึ้นได้จากการแยกน้ำ Water : H2O หรือ Electrolysis โดยใช้กำลังไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Sources เช่น ลม Wind และแสงอาทิตย์ Solar รวมทั้ง กระบวนการแยกน้ำด้วยแสงอาทิตย์โดยตรง Direct Solar Water Splitting หรือ Photoelectrochemical: PEC Water Splitting ด้วยแผง Hydrogen Panels ที่เป็นนวัตกรรมล่าสุดในตลาด ..
นอกจากนี้ ด้วยแผงพลังงานแสงอาทิตย์ผลิตไฮโดรเจน Solar Hydrogen Panel บนหลังคา Rooftops ส่งผลให้การผลิตไฮโดรเจน Hydrogen Production มีแนวโน้มขยายตัว และกระจายแยกย่อยสู่ครัวเรือนในชุมชน รวมทั้งการจัดเก็บไฮโดรเจน Hydrogen Storage กับระบบท่อ Hydrogen Gas Grid ที่ปลอดภัย กำลังได้รับความเชื่อมั่นมากขึ้นเรื่อยๆ .. โครงสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกที่เป็นโครงข่ายระบบท่อ Gas Grid และการส่ง Hydrogen Gas ผ่านเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cells เพื่อผลิตกำลังไฟฟ้า รวมทั้งการเผาไหม้ไฮโดรเจนเหลว Liquid Hydrogen และก๊าซไฮโดรเจน Hydrogen Gas โดยตรงในเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน Internal Combustion Engines : ICEs ที่เป็นเครื่องยนต์ลูกสูบ Piston Engines และเครื่องยนต์ก๊าซเทอร์ไบน์ Gas Turbine Engines นั้น จะให้กำลังขับ และพลังงานมหาศาล แต่จะปล่อยของเสียออกมาเป็นเพียงน้ำ และไอน้ำ Water Vapor สู่ชั้นบรรยากาศเท่านั้น ..
ปัจจุบัน การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฮโดรเจน Use of Solar Energy to Produce Hydrogen สามารถดำเนินการได้ 2 กระบวนการ ได้แก่ การแยกน้ำด้วยกำลังไฟฟ้าที่ผลิตจากแสงอาทิตย์ Water Electrolysis Using Solar Generated Electricity และกระบวนการแยกน้ำด้วยแสงอาทิตย์โดยตรง Direct Solar Water Splitting หรือ Photoelectrochemical : PEC Water Splitting ..
แผงไฮโดรเจน Hydrogen Panels สำเร็จรูปขนาดเล็กที่เปลี่ยนไอน้ำจากอากาศให้เป็นก๊าซไฮโดรเจน Hydrogen Gas โดยตรงด้วยความช่วยเหลือของแสงแดด Sunlight ซึ่งกลุ่มนักวิจัย อ้างว่า พวกมัน สามารถผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 ได้ 250 ลิตรต่อวัน ด้วยประสิทธิภาพ 15% .. พวกเขากำลังพัฒนาโซลาร์รูฟท็อปที่ผลิตไฮโดรเจน Hydrogen-Producing Rooftop Solar PVs เช่น อุปกรณ์ต้นแบบภายใต้โครงการ Solhyd Project เป็นต้นนั้น ซึ่งขณะนี้อยู่ในช่วงเปลี่ยนผ่านจากงานวิจัยไปสู่การผลิตเป็นจำนวนมากในเชิงพาณิชย์จากนี้ไป ..
กระบวนการแยกน้ำด้วย Photoelectrochemical : PEC Water Splitting คือ เส้นทางการแปลงแสงอาทิตย์สู่ไฮโดรเจน Solar-to-Hydrogen Pathway ที่มีแนวโน้มตอบสนองความต้องการการผลิตไฮโดรเจน Hydrogen Production Demand รูปแบบกระจายสู่ชุมชน โดยนำเสนอศักยภาพสำหรับการผลิตที่มีประสิทธิภาพสูง ณ อุณหภูมิการทำงานต่ำด้วยวัสดุฟิล์มบาง และ/หรือ สารกึ่งตัวนำอนุภาคที่คุ้มค่า Cost-Effective Thin-Film and/or Particle Semiconductor Materials ..
การศึกษาวิจัยมุ่งเน้นไปที่การเอาชนะความท้าทาย .. การพัฒนาปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในด้านประสิทธิภาพ ความทนทาน และต้นทุน ยังคงจำเป็นสำหรับความอยู่รอดในตลาด .. ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์จากงานวิจัย และการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของวัสดุ อุปกรณ์ และระบบโมดูลสำเร็จรูปขนาดเล็กในกระบวนการแยกน้ำด้วย Photoelectrochemical : PEC Water Splitting กำลังสร้างความก้าวหน้าที่สำคัญ และได้รับประโยชน์จากการผนึกกำลังในการทำงานร่วมกันที่แข็งแกร่ง กับความมุ่งมั่นพยายามอย่างจริงจังในการวิจัยร่วมสมัย Strong Synergies with Contemporary Research Efforts เกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์ Photovoltaics, นาโนเทคโนโลยี Nanotechnologies และวิทยาศาสตร์วัสดุเชิงคำนวณ Computational Materials Science ..
คาดหมายได้ว่า ประสิทธิภาพของแผงพลังงานแสงอาทิตย์ผลิตไฮโดรเจน Solar Hydrogen Panel สำเร็จรูปขนาดเล็กที่เปลี่ยนไอน้ำจากอากาศให้เป็นก๊าซไฮโดรเจน Hydrogen Gas โดยตรงด้วยความช่วยเหลือของแสงแดด Sunlight จะได้รับการปรับปรุงผ่านการดูดซับแสงแดดที่เพิ่มขึ้น และการเร่งปฏิกิริยาที่พื้นผิวที่ดีขึ้นจากนาโนเทคโนโลยี Nanotechnologies รวมทั้ง ความทนทาน และอายุการใช้งานที่ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอีก ทั้งนี้ ภาพรวมต้นทุนการผลิตไฮโดรเจน Hydrogen Production Costs กำลังลดลงเรื่อยๆ ด้วยการใช้วัสดุที่น้อยลง และต้นทุนการแปรรูปวัสดุ Materials Processing Costs ลดลงอีกด้วย ..
แผงพลังงานแสงอาทิตย์ผลิตไฮโดรเจน Solar Hydrogen Panel ชนิดใหม่ที่พัฒนาขึ้นจากมหาวิทยาลัยมิชิแกน University of Michigan ในสหรัฐฯ ก็มีลักษณะที่ยอดเยี่ยมเช่นเดียวกับผลงานวิจัยของ University of Melbourne ประเทศออสเตรเลีย Australia และ KU Leuven’s Center for Surface Chemistry & Catalysis ในเมือง Leuven ประเทศเบลเยียม ด้วยประสิทธิภาพ 9% ในการเปลี่ยนน้ำเป็นไฮโดรเจน Hydrogen : H2 และออกซิเจน Oxygen : O2 ซึ่งเลียนแบบขั้นตอนสำคัญในการสังเคราะห์แสงตามธรรมชาติ Natural Photosynthesis .. การใช้แสงแดดกลางแจ้งเพื่อผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 รูปแบบนี้นั้น นับเป็นก้าวกระโดดครั้งสำคัญของเทคโนโลยี ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าการแยกน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ Solar Water-Splitting รูปแบบดั้งเดิมทั่วไป ประมาณเกือบ 10 เท่า ..
Outdoors, the Device was 10 Times More Efficient than Previous Efforts at Solar Water Splitting | Credit : Brenda Ahearn / University of Michigan
แต่ประโยชน์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจริงๆ นั้น คือ การลดต้นทุนของไฮโดรเจนสีเขียวที่ยั่งยืน Driving Down the Cost of Sustainable Green Hydrogen .. สิ่งนี้เปิดใช้งานโดยการลดจำนวน และขนาดเซมิคอนดักเตอร์ Semiconductors ลงได้มากกว่า 100 เท่า เมื่อเทียบกับเซมิคอนดักเตอร์ Semiconductors บางตัวที่ทำงานระบบที่ใช้กับความเข้มแสงต่ำ Low Light Intensity เท่านั้น ซึ่งโดยปกติ เซมิคอนดักเตอร์ Semiconductors คือ ส่วนที่แพงที่สุดของอุปกรณ์ .. ทั้งนี้ เซมิคอนดักเตอร์ Semiconductors ที่ทีมงานวิจัยพัฒนาขึ้นมาใหม่ ก็เช่นกัน พวกมันยอดเยี่ยมมาก ราคาถูกกว่า และสามารถทนต่อแสงแดดที่มีความเข้มข้นสูงโดยไม่ทำให้เกิดความเสียหายต่อสารกึ่งตัวนำ Concentrate the Sunlight without Destroying the Semiconductors เทียบเท่ากับความเข้มของแสงจากดวงอาทิตย์ 160 ดวงได้เป็นอย่างดี ..
ท้ายที่สุดแล้ว เชื่อมั่นว่า อุปกรณ์สังเคราะห์แสงเทียม Artificial Photosynthesis Devices เช่น แผงพลังงานแสงอาทิตย์ผลิตไฮโดรเจน Solar Hydrogen Panel ชนิดใหม่บนหลังคา Rooftop รูปแบบกระจายที่พัฒนาขึ้นเหล่านี้ จะมีประสิทธิภาพมากกว่าการสังเคราะห์แสงตามธรรมชาติ Natural Photosynthesis ซึ่งจะกลายเป็นหนึ่งในเส้นทางสำคัญด้วยต้นทุนการผลิตไฮโดรเจน Hydrogen Production ที่แข่งขันได้ในตลาด เพื่อบรรลุสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอน Carbon Neutrality ของมนุษยชาติให้สำเร็จได้ในที่สุด ..
ในอนาคตอันใกล้นี้ คาดหมายได้ว่า ไฮโดรเจนปริมาณมหาศาล Large Volumes of Hydrogen จะสามารถถูกซื้อขายกันได้ในตลาดระหว่างประเทศ และในตลาดระดับเล็กย่อยลงไปจนถึงการซื้อขายระดับชุมชน และครัวเรือน เช่นเดียวกับการจ่ายค่าไฟฟ้า ค่าน้ำ ค่าแก๊ส ในระบบสาธารณูปโภค ภายในสิ้นทศวรรษนี้ ขณะที่อุปสรรคต่าง ๆ กำลังได้รับการแก้ไขให้ลุล่วงไปได้ในไม่ช้า รวมทั้งอีกไม่นานนี้ หากต้นทุนของไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ลดลงได้อีกอย่างน้อย 2-3 เท่าจากนี้ไป เชื่อว่า “ไฮโดรเจน Hydrogen : H2 และเซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cells รวมทั้ง Hydrogen Gas Grids จะกลายเป็นส่วนสำคัญในชีวิตประจำวันของมนุษยชาติ และหากเราจริงจังกับการลดคาร์บอนไดออกไซด์ Carbon Dioxide : CO2 ในบรรยากาศ เราก็ไม่มีทางเลือกอื่น นอกจากไฮโดรเจน Hydrogen : H2” .. นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก ชี้ให้เราได้เห็นชัดเจนว่า Hydrogen Society & Hydrogen Economy คือ ทางเลือกที่ฉลาดที่สุดของเรา ซึ่งหมายถึง ระบบเศรษฐกิจ และสังคมของมนุษยชาติ จะไม่ถูกผูกขาดโดยเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels ที่เป็นน้ำมันดิบ ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน และ Shale Gas & Oil ที่เป็นอันตรายต่อโลกของเราเช่นในปัจจุบันอีกต่อไป ..
……………………………….
คอลัมน์ : Energy Key
By โลกสีฟ้า ..
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
Solar Hydrogen Panel | Wikipedia :-
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Solar_hydrogen_panel
Technoeconomic Analysis for Photoelectrochemical Hydrogen Production | US DOE :-
Solar Hydrogen Production Basic | FSEC :-
http://www.fsec.ucf.edu/en/consumer/hydrogen/basics/production-solar.htm
Hydrogen – Producing Rooftop Solar PV Panels Nearing Commercialization | PV Magazine :-
Hydrogen Production: Photoelectrochemical Water Splitting | US DOE :-
Out of Thin Air: New Solar – Powered Invention Creates Hydrogen Fuel from the Atmosphere | The Guardian :-
Solar Hydrogen Panel Market | Globe News Wire :-
Solar Hydrogen Panel Market | GII Global Research :-
Solar Hydrogen Panel Global Market | Market Research Future :-
https://www.marketresearchfuture.com/reports/solar-hydrogen-panel-market-11092
The Rise of Solar Power :-
https://photos.app.goo.gl/KFoD7BEWC2airNydA
Hydrogen Economy | Hydrogen as the Nature’s Fuel | Album :-
https://goo.gl/photos/JxzFyxD8PVCeSK9k8
Solar Hydrogen Panel or Hydrogen Solar Panel: Cheap, Sustainable Hydrogen through Solar Power :-
