พลังงานไฮโดรเจน พลังงานทางเลือกแห่งอนาคต

สภาวะโลกร้อนที่กำลังส่งผลกระทบต่อผู้คนทั่วโลก ทั้งในเรื่องอุณหภูมิที่ร้อนขึ้น รวมถึงการเกิดภัยพิบัติอันเป็นผลมาจากโลกร้อน  ทำให้หลายฝ่ายต่างหาวิธีการที่จะแก้ปัญหา โดยการคิดค้นพลังงานทดแทนที่ส่งผลกระทบต่อโลกน้อยที่สุด ซึ่ง “พลังงานไฮโดรเจน” เป็นพลังงานทางเลือกที่น่าสนใจ เพราะสามารถผลิตหรือสังเคราะห์ได้จากวัตถุดิบตามธรรมชาติที่หลากหลาย เมื่อเกิดการเผาไหม้ ก็จะมีเพียงน้ำและออกซิเจน ซึ่งแตกต่างจากเชื้อเพลิงอื่นๆ ที่ให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งส่งผลกระทบต่อการทำให้โลกร้อน

พลังงานไฮโดรเจนคืออะไร?

ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่เบาที่สุดและเป็นองค์ประกอบของน้ำ (H₂O) นอกจากนี้ ยังเป็นธาตุที่รวมอยู่ในโมเลกุลของสารประกอบอื่นๆ เช่น สารประกอบจําพวกไฮโดรคาร์บอน (HC) คุณสมบัติทั่วไปของไฮโดรเจน คือ ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ติดไฟง่าย ไม่เป็นพิษและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม  ก๊าซไฮโดรเจนสามารถนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในการเผาไหม้และให้ความร้อน หรือนำไปผลิตกระแสไฟฟ้าโดยป้อนเข้าเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) ดังนั้น ไฮโดรเจนจึงถือเป็นแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงที่สำคัญอย่างมากในอนาคต โดยหลายประเทศทั่วโลกได้มีการวิจัยและพัฒนาในเรื่องนี้อย่างแพร่หลาย เช่น สหรัฐอเมริกา เยอรมนี อังกฤษ ญี่ปุ่น ฯลฯ

พลังงานไฮโดรเจนผลิตอย่างไร?

พลังงานไฮโดรเจน สามารถผลิตได้จากวัตถุดิบหลัก 3 แหล่ง ได้แก่  1) เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น แก๊สธรรมชาติ ถ่านหิน น้ำมันปิโตรเลียม 2) พลังงานหมุนเวียน เช่น ชีวมวล น้ำ และ 3) พลังงานนิวเคลียร์
เทคโนโลยีในการผลิตไฮโดรเจน ประกอบด้วย 3 เทคโนโลยีหลัก ได้แก่
1) กระบวนการให้ความร้อนเคมี (Thermal Process) เป็นการผลิตด้วยวิธีทางเคมีโดยใช้ความร้อนกับแหล่งพลังงานเพื่อให้กำเนิดก๊าซไฮโดรเจน
2) กระบวนการไฟฟ้าเคมี (Electro Chemical Process) เป็นการแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำด้วยกระแสไฟฟ้า ให้ได้ไฮโดรเจนและออกซิเจน โดยกระบวนการนี้จะใช้ได้กับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าทุกชนิด
3) กระบวนการสังเคราะห์แสง (Photolytic Process) การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำ

พลังงานไฮโดรเจนสามารถนำไปประโยชน์อะไรบ้าง?

พลังงานไฮโดรเจนสามารถนำใช้เป็นสารตั้งต้นในอุตสาหกรรมต่างๆ เป็นเชื้อเพลิงในการเผาไหม้ สามารถนำไปผลิตกระแสไฟฟ้าโดยการป้อนเข้าเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) และสามารถนำไปใช้ในการขับเคลื่อนรถยนต์ได้ โดยใช้เป็นเชื้อเพลิงในการเผาไหม้ผสมกับเชื้อเพลิงประเภทอื่น เช่น นำไฮโดรเจนผสมกับก๊าซธรรมชาติ หรือใช้กระบวนการทางไฟฟ้าเคมี เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง

พลังงานไฮโดรเจนกับประเทศต่างๆ

ประเทศญี่ปุ่น ได้สร้างเมืองต้นแบบพลังงานไฮโดรเจน ที่เมืองนามิเอะ จังหวัดฟูกุชิมะ ภายใต้โครงการ “ศูนย์วิจัยพลังงานไฮโดรเจนฟูกุชิมะ (Fukushima Hydrogen Energy Research Field – FH2R)” โดยโครงการนี้จะมุ่งเน้นการใช้เทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและมีต้นทุนต่ำ ไฮโดรเจนที่ผลิตได้จะถูกนำไปใช้เป็นพลังงานในระบบเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนแบบอยู่กับที่ เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ส่งให้กับสถานที่ต่างๆ เช่น จุดพักริมทาง โรงเรียน และใช้สำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่ ในส่วนของรถยนต์ส่วนบุคคลและรถประจำทาง ก็มีการนำแนวคิดของการส่งเสริมการใช้รถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง FCVE (Fuel Cell Electric Vehicle) มาใช้ในส่วนที่เป็นระบบขนส่งสาธารณะมากขึ้น โดยได้มีการเตรียมสถานีไฮโดรเจนให้ครอบคลุม นอกจากนี้ ยังมีการเตรียมการจัดหาพลังงานจากสถานีไฮโดรเจนที่เป็นศูนย์กลางพลังงานไปยังพื้นที่ใกล้เคียงในยามที่ปกติและยามที่เกิดภัยพิบัติ

ประเทศสหรัฐอเมริกา นครลอสแองเจลิสได้ประกาศแผนงานปลดระวางโรงไฟฟ้าถ่านหิน เพื่อมาสร้างโรงไฟฟ้าจากพลังงานสะอาดในรัฐยูทาห์  โดยเฟสแรกจะใช้พลังงานเชื้อเพลิงจากก๊าซธรรมชาติ ซึ่งจะเปิดดำเนินการในปี 2025 และจะเปลี่ยนมาใช้พลังงานไฮโดรเจนอย่างสมบูรณ์ในปี 2045 ซึ่งจะทำให้โรงไฟฟ้าแห่งนี้กลายเป็นโรงไฟฟ้าพลังงานไฮโดรเจนแห่งแรกในสหรัฐอเมริกา

ประเทศเยอรมนี ได้มีการนำรถไฟพลังงานไฮโดรเจน หรือ Coradia iLint จำนวน 14 ขบวน มาวิ่งในรัฐโลเวอร์แซกโซนี โดยรถไฟพลังงานไฮโดรเจนจะไม่ปล่อยมลพิษใดๆ สู่อากาศ ด้วยการรวมไฮโดรเจนและออกซิเจนเพื่อกลายเป็นพลังงานที่ทำให้รถไฟวิ่งได้ สิ่งที่จะถูกปล่อยออกมามีเพียงไอน้ำและความร้อน อีกทั้งความร้อนที่เกิดขึ้นยังสามารถนำกลับมาใช้เป็นพลังงานให้กับระบบปรับอากาศของรถไฟ รถไฟสามารถวิ่งได้ราว 1,000 กิโลเมตรต่อเชื้อเพลิงไฮโดรเจนหนึ่งถัง ด้วยความเร็วสูงสุดที่ 140 กิโลเมตรต่อชั่วโมง โดยทางการเยอรมนีมีแผนจะยกเลิกใช้รถไฟดีเซลทั้งหมดเพื่อต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศที่รุนแรงขึ้น โดยรัฐบาลเยอรมนีประกาศว่าจะเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีไฮโดรเจนภายใน 10 ปีอีกด้วย

ประเทศไทย ได้มีการใช้พลังงานไฮโดรเจนในการผลิตกระแสไฟฟ้า โดยพลังงานไฮโดรเจนจะทำหน้าที่สนับสนุนการผลิตกระแสไฟฟ้าพลังงานลม เพื่อเพิ่มความเสถียรในการผลิตกระแสไฟฟ้า และได้มีการนำร่องทดลองใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell Electric Vehicle: FCEV) โดยใช้รถยนต์พลังงานไฮโดรเจนรับส่งนักท่องเที่ยวและผู้ที่สนใจในพื้นที่พัทยา – ชลบุรี และพื้นที่ใกล้เคียง นอกจากนี้ ยังมีการติดตั้งสถานีต้นแบบเติมไฮโดรเจนสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงแห่งแรกของประเทศไทย (Hydrogen Station) ที่ อ.บางละมุง จ.ชลบุรี

ถึงแม้ว่าตอนนี้พลังงานไฮโดรเจนยังไม่ใช่พลังงานหลักที่ได้รับความนิยม แต่พลังงานไฮโดรเจนถือเป็นพลังงานทางเลือก ที่ยังมีคนให้สนใจในการคิดค้นนวัตกรรมเพื่อให้เป็นพลังงานสะอาด ที่จะนำมาแก้ไขปัญหาการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ลดการปลดปล่อยมลพิษ พร้อมมุ่งสู่เป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอน (Carbon Neutrality) และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิเป็นศูนย์ (Net Zero GHG Emissions) เพื่อให้เกิดการแก้ไขต้นตอของปัญหาโลกร้อนให้สำเร็จได้อย่างแท้จริง

บทความโดย นางสาวพรพรรณ ปัญญายงค์ เจ้าหน้าที่วิเคราะห์นโยบายและแผน กลุ่มงานติดตามประเมินสถานการณ์ กองติดตามประเมินผลสิ่งแวดล้อม

เอกสารอ้างอิง

กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน. (มมป). คู่มือความรู้ด้านพลังงานไฮโดรเจน. กรุงเทพมหานคร.

ไทยรัฐออนไลน์. (2565). เปิดแล้ว สถานีต้นแบบเติมไฮโดรเจนสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงแห่งแรกของประเทศไทย. สืบค้นเมื่อวันที่ 17 มีนาคม 2566. จากเว็บไซต์ : https://www.thairath.co.th/news/auto/evcar/2547921?optimize=a.

เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก. (2565). เยอรมนีเปิดตัว รถไฟพลังงานไฮโดรเจน เพื่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ. สืบค้นเมื่อวันที่ 17 มีนาคม 2566. จากเว็บไซต์ : https://ngthai.com/sustainability/44785/hydrogen-powered-train.

บริษัท ปตท. จำกัด (มหาชน). (2563). พลังงานไฮโดรเจน อีกทางเลือกของตลาดพลังงานทดแทนเพื่อสิ่งแวดล้อม. สืบค้นเมื่อวันที่ 7 มีนาคม 2566. จากเว็บไซต์ :https://blog.pttexpresso.com/hydrogen-energy-new-choices.

ผู้จัดการออนไลน์. (2565). โตโยต้าเชิญสื่อไทยไปญี่ปุ่น เรียนรู้เทคโนโลยี “ไฮโดรเจน” สู่เป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอน. สืบค้นเมื่อวันที่ 3 มีนาคม 2566. จากเว็บไซต์ : https://mgronline.com/motoring/detail/9650000100484.

สถาบันวิจัยและพัฒนาพลังงานนครพิงค์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ (2564). Hydrogen = พลังงานทดแทน ?. สืบค้นเมื่อวันที่ 7 มีนาคม 2566. จากเว็บไซต์ : https://erdi.cmu.ac.th/?p=3778.

GreenBiz. (2020). Has green hydrogen’s time finally come?. สืบค้นเมื่อวันที่ 20 มีนาคม 2566. จากเว็บไซต์ : https://www.greenbiz.com/article/has-green-hydrogens-time-finally-come.