Green Hydrogen ไฮโดรเจนสีเขียว

ไฮโดรเจนสีเขียว คืออะไร และมันคือแหล่งพลังงานที่จะขับเคลื่อนอนาคตของมนุษยชาติได้หรือไม่?

มนุษยชาติ กำลังเผชิญกับการต่อสู้ที่ยากลำบากในการรักษาโลกของเรา..ตามที่คณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ The Intergovern mental Panel on Climate Change สรุปไว้ว่า เพื่อที่จะหลีกเลี่ยงผลกระทบที่เลวร้ายที่สุดบางประการของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เราจำเป็นต้องหยุดอุณหภูมิโลกไม่ให้เพิ่มขึ้นเกิน 1.5 องศาเซลเซียส หรือ Global Warming of 1.5 °C Above Pre-Industrial Levels 

ทั้งนี้ การปล่อยก๊าซเรือนกระจกของโลก นั้น จะเกี่ยวข้องกับ ความขัดแย้งการจัดสรรทรัพยากร ในบริบทของการตอบสนองของโลก ต่อภัยคุกคามจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ กับการพัฒนาที่ยั่งยืน รวมถึงความพยายามในการขจัดความยากจน นั่นหมายถึง ประเด็นความสำคัญทางเศรษฐกิจ และความสำคัญในการรักษาสิ่งแวดล้อม กับอนาคตของมนุษยชาติ 

เครื่องมืออย่างหนึ่งที่สามารถช่วยมนุษยชาติได้คือ ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen 

ไฮโดรเจนสีเขียว ..เกิดจากกระบวนการที่เรียกว่า อิเล็กโทรลิซิส  Electrolysis .. กระบวนการนี้ จะแยกสารประกอบออกเป็นองค์ประกอบย่อยโดยใช้กระแสไฟฟ้า .. สารประกอบนี้ส่วนใหญ่มักหมายถึงน้ำ ซึ่งมันจะแบ่งแยกน้ำออกเป็น เป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน ถ้าไฟฟ้าที่ใช้แยกน้ำมาจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น  ลม และแสงอาทิตย์ ไฮโดรเจนที่ได้มาจะเรียกว่า “ไฮโดรเจนสีเขียว” และมันสามารถนำมาใช้เป็นตัวส่งผ่านพลังงาน เช่น การใช้เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell และ/หรือใช้เป็นแหล่งพลังงานโดยตรง โดยผลลัพธ์จากการสันดาปมัน หมายถึงใช้มันจุดระเบิดในเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน เราจะได้น้ำกลับมา ซึ่งมันเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างยิ่ง โดยไม่ต้องไปปรับแต่ง หรือเปลี่ยนแปลงระบบของเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมากนัก 

การผลิตไฮโดรเจน มี 3 แบบ 
 
ไฮโดรเจนสีเทา Gray Hydrogen เป็นการผลพวงจากกระบวนการผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งมันยังคงปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมหาศาล 

ไฮโดรเจนสีฟ้า Blue Hydrogen เป็นการผลพวงจากกระบวนการผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเช่นกัน แต่มีการใช้ Carbon Capture & Storage Technology เพื่อดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไว้แล้วอัดเก็บไว้ใต้ดิน ที่ปลอดภัย หรือเอามันไปผลิตเป็นเชื้อเพลิงหมุนเวียนรูปแบบอื่น ๆ ได้ต่อไป 

ไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen เป็นการผลิตไฮโดรเจนด้วยการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าซึ่งไม่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา 

ตัวอย่างการผลิตไฮโดรเจน โดยใช้พลังงานไฟฟ้า ไปแยกน้ำ เช่น หากเราต้องการผลิตไฮโดรเจนเหลว 20 ตัน จากโรงไฟฟ้าบางปะกง และเพราะว่ากำลังการผลิตของโรงไฟฟ้าบางปะกง รวม 3,674,600 KW .. การผลิตไฮโดรเจนเหลว20 ตัน รวมการจัดเก็บ ต้องการพลังงานไฟฟ้า 1,308,000 KWh ดังนั้น กำลังไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าบางปะกง จะผลิตไฮโดรเจนเหลว 20 ตัน ได้ใช้เวลา ประมาณ 22 นาที 

หรือหากเราต้องการผลิตไฮโดรเจนเหลว 20 ตัน จาก Solar Farm ขนาด 10 MW กำลังไฟฟ้าจาก Solar Farm ขนาด 10 MW จะผลิตไฮโดรเจนเหลว 20 ตัน ได้ใช้เวลาประมาณ 130 ชั่วโมงเศษ หรือสามารถผลิตไฮโดรเจนเหลวได้ 153 กิโลกรัมต่อชั่วโมงโดยปกติ โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศไทย ผลิตไฟฟ้าได้เทียบเท่ากำลังการผลิต 5 ชั่วโมงต่อวัน (แสงแดดที่เหมาะสมที่สุดในการผลิตไฟฟ้าของไทย เฉลี่ย 5 ชั่วโมงต่อวัน) หรือเฉลี่ยประมาณ 1,600 ชั่วโมงต่อปี

ด้วยเหตุนี้ กำลังไฟฟ้าจาก Solar Farm พลังงานแสงอาทิตย์ กำลังการผลิต 10 เมกะวัตต์ จะผลิตผลิตไฮโดรเจนเหลวได้ 765 กก. H2/วัน และหากคิดรถยนต์ Fuel Cell เดินทางเป็นระยะทาง เฉลี่ย 200 กม./วันโดยมีความสิ้นเปลือง 56 กม./กก. H2 ดังนั้นจึงสรุปจากการคำนวณแบบคร่าว ๆ ได้ว่า Solar Farm หรือโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ กำลังการผลิต 10 เมกะวัตต์ จะรองรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell Car ได้ 210 คันต่อวัน 

สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ ระบุว่าปัจจุบันมีไฮโดรเจนน้อยกว่า 0.1% ที่ผลิตโดยการอิเล็กโทรลิซิสน้ำ Water Electrolysis แต่ในไม่ช้า สถานการณ์ดังกล่าวอาจกำลังเปลี่ยนไป 

“เราเห็นต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนที่ลดลงอย่างแท้จริง” Haim Israel นักยุทธศาสตร์พลังงานระดับโลก  และหัวหน้าฝ่ายการลงทุนเฉพาะเรื่องของ BofA Securities กล่าวว่า ราคาของอิเล็กโทรไลเซอร์ Electrolyzer ลดลงมากกว่า 50% ตั้งแต่ 5 ปีที่แล้ว และต้นทุนพลังงานหมุนเวียนก็ลดลงมากกว่า 50-60% .. “เราเชื่อว่าต้นทุนรวมจะลดลงอีก 60 ถึง 70% ก่อนสิ้นทศวรรษ” เขากล่าว 

ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ในปัจจุบัน ถูกใช้ในอุตสาหกรรมรวมถึงการกลั่นน้ำมัน และการผลิตแอมโมเนียเมทานอล และเหล็ก แต่ความก้าวหน้าล่าสุดของเทคโนโลยีไฮโดรเจนสีเขียว ทำให้เป็นที่สนใจมากขึ้นสำหรับอุตสาหกรรมต่าง ๆ อีกจำนวนมาก 

ในระบบการขนส่งที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนนั้น พบว่า มันสามารถทำหน้าที่แทน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ และน้ำมันดีเซล ได้โดยตรง ..ต่างจากรถยนต์ไฟฟ้าซึ่งใช้เวลาประมาณ 30 นาที ในการชาร์จ กับสถานีชาร์จที่เร็วที่สุด ขณะที่การเติมไฮโดรเจนกับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง ใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที .. แต่เซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งการเปลี่ยนก๊าซไฮโดรเจนให้เป็นพลังงานที่ใช้ได้สำหรับรถยนต์ ยังมีราคาแพง .. และโครงสร้างพื้นฐานของสถานีเติมไฮโดรเจนที่จำเป็นในการเติมเชื้อเพลิงรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ยังด้อยการพัฒนาอย่างกว้างขวาง .. 

ถึงกระนั้น ผู้เชี่ยวชาญคิดว่า ไฮโดรเจน จะมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อการขนส่งนั้น ต้องใช้เวลานาน หรือ ระบบการขนส่งด้วยรถบรรทุก และภาคส่วนอื่น ๆ ที่ต้องเคลื่อนย้ายสิ่งของเป็นจำนวนมาก เช่น การขนส่งสินค้า และการเดินทางทางอากาศระยะไกล ซึ่งการใช้แบตเตอรี่ เช่น Lithium Ion Batteries ต่อขนานกันที่จะให้พลังงานไฟฟ้าเพียงพอต่อการบินของอากาศยานนั้นจะมีน้ำหนัก และปริมาตร มากเกินไป รวมทั้ง ไม่มีประสิทธิภาพพอ จึงอาจไม่เหมาะเมื่อเทียบกับการใช้ไฮโดรเจน จุดระเบิดในเครื่องยนต์เจ็ต Jet Engine ของอากาศยานโดยตรง 

การใช้ไฮโดรเจน จึงเป็นไปได้ และอีกทางเลือกหนึ่ง คือ การจัดเก็บพลังงานหมุนเวียนส่วนเกินซึ่งจะสูญเปล่า .. Mitsubishi Power และบริษัท จัดเก็บเชื้อเพลิง Magnum Development กำลังดำเนินโครงการในยูทาห์ เพื่อสร้างที่เก็บพลังงานสะอาด 1,000 เมกะวัตต์ส่วนหนึ่งโดยการเก็บไฮโดรเจนไว้ในถ้ำเกลือ .. มีกำหนดเปิดดำเนินการภายในปี 2568 โครงการ Advanced Clean Energy Storage จะเป็นระบบกักเก็บพลังงานสะอาดที่ใหญ่ที่สุดในโลก

“เรากำลังจะสร้างระบบอิเล็กโทรลิซิสที่มีขนาดใหญ่ ซึ่งจะสามารถเปลี่ยนพลังงานหมุนเวียนเป็นไฮโดรเจนได้” Paul Browning ประธานฯ และ CEO ของ Mitsubishi Power Americas กล่าว .. “เมื่อเราผลิตไฮโดรเจนจำนวนมากด้วยพลังงานทางเลือกที่สะอาด เช่น ลม แสงอาทิตย์ หรือแหล่งพลังงานอื่น ๆ เราสามารถจัดเก็บไฮโดรเจนนั้นไว้ในโดมเกลือ เป็นเวลานาน เพื่อให้สามารถใช้งานได้ หรือนำไฟฟ้าเข้าสายส่ง Grid และเมื่อความต้องการกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น เราก็จัดเก็บไฮโดรเจน รูปแบบเป็นไฮโดรเจนเหลว Liquid Hydrogen ที่ความกด 7 เท่าบรรยากาศ ไว้ใต้ดิน ในลักษณะ Energy Storage” 

ไฮโดรเจน ยังสามารถใช้เพื่อให้ความร้อน และพลังงานแก่บ้านของเรา และจ่ายพลังงานแยกส่วนของชุมชนต่าง ๆ ทั้งนี้ ก๊าซไฮโดรเจนสามารถจ่ายผ่านท่อเข้าถึงบ้านเรือนในชุมชน เข้าถึงที่ทำงาน หรือแหล่งอุตสาหกรรม ไปสู่เซลล์เชื้อเพลิง Fuell Cell ที่ติดตั้งอยู่ที่บ้าน ที่ทำงาน ซึ่งมันจะเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าในการขับเคลื่อนสังคม รวมถึงการใช้มันกับระบบขนส่ง รถยนต์นั่งไฟฟ้าที่สะอาดกว่า ซึ่งเมื่อกว่า 20 ปีมาแล้ว เรียกว่า Hydrogen Economy หรือ Hydrogen Society โดยไม่มีใครเชื่อว่า มันจะเกิดขึ้นจริง 

ในข้อเท็จจริงปัจจุบัน นักวิเคราะห์ของ BofA Securities คิดว่าภายในปี 2593 การใช้ไฮโดรเจนที่สะอาด อาจเพิ่มเป็นประมาณ 22% ของความต้องการพลังงานของเรา ซึ่งเพิ่มขึ้นจากเพียง 4% ของพลังงานที่ไฮโดรเจนจัดหาในปัจจุบัน .. แต่สิ่งนี้จะต้องใช้ไฟฟ้าจาก Renewable Energy แหล่งพลังงานทดแทน พลังงานทางเลือก และ พลังงานหมุนเวียน เพิ่มเติมอีกจำนวนมหาศาล 

BloombergNEF ประเมินว่า การสร้างไฮโดรเจนสีเขียว ให้เพียงพอต่อความต้องการพลังงานหนึ่งในสี่ของเรา จะใช้พลังงานไฟฟ้ามากกว่าที่โลกผลิตในปัจจุบัน จากแหล่งทั้งหมดรวมกัน และการลงทุนมูลค่า 11 ล้านล้านดอลลาร์ ในโครงสร้างพื้นฐานการผลิตการจัดเก็บ และการขนส่ง ซึ่งมันอาจเป็นตัวจักรสำคัญในการขับเคลื่อนเศรษฐกิจแทนพลังงานที่ได้จากน้ำมัน ในที่สุด 

“ในอีก 50 ปี ฉันเชื่อว่าไฮโดรเจนจะเป็นส่วนสำคัญในชีวิตของเรา” Haim Israel กล่าวและว่า..  “ถ้าเราจริงจังกับการลดคาร์บอน เราก็ไม่มีทางเลือกอื่น นอกจากไฮโดรเจน”

ก่อนหน้านี้ มีความเห็นแย้ง และมีนักวิทยาศาสตร์หลายคน ไม่เห็นด้วย และไม่เชื่อว่าจะเป็นไปได้ แต่ปัจจุบัน เมื่อราคาต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวเริ่มลดลง และโลกของเรากำลังร้อนขึ้น ไฮโดรเจนสีเขียว มันอาจเป็นแหล่งพลังงานที่จะขับเคลื่อนอนาคตของมนุษยชาติในอีกไม่นานนี้ก็เป็นไปได้ ดังนั้น รากเหง้าพลังงานในอนาคตของมนุษยชาติที่แท้จริงแล้ว มันอาจคือ “น้ำ” น้ำธรรมดา…นี่เอง 
 
…………………………….
คอลัมน์ : Energy Key 
โดย “โลกสีฟ้า”

ขอบคุณ เอกสารอ้างอิง :-