• ญี่ปุ่นมุ่งสู่ “สังคมไฮโดรเจน” โดยบูรณาการไฮโดรเจนในภาคการขนส่ง การผลิตเหล็ก ก๊าซ และไฟฟ้า
• ญี่ปุ่นส่งเสริมการใช้ไฮโดรเจนในโรงไฟฟ้า การผสมก๊าซ และรถยนต์โดยสาร ซึ่งนำไปสู่คำถามเกี่ยวกับการกำหนดเป้าหมายเชิงกลยุทธ์และความเป็นไปได้
• การเดินทางของญี่ปุ่นเน้นย้ำถึงความสำคัญของกลยุทธ์ระดับชาติที่ปรับให้เข้ากับเทคโนโลยี การออกแบบตลาด และความเป็นจริงทางภูมิรัฐศาสตร์

ในขณะที่โลกเร่งพัฒนาพลังงานยั่งยืน ญี่ปุ่นได้สร้างความโดดเด่นด้วยการมุ่งมั่นอย่างกล้าหาญในการใช้ไฮโดรเจนเป็นรากฐานของอนาคตพลังงาน

สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) คาดการณ์ว่าความต้องการไฮโดรเจนทั่วโลกจะแตะ 130 ล้านตันภายในปี 2573 เพิ่มขึ้น 45% จากปี 2566 และพุ่งสูงถึง 430 ล้านตันภายในปี 2593 นับตั้งแต่ปี 2560 ญี่ปุ่นได้วาดภาพ “สังคมไฮโดรเจน” ที่นำไฮโดรเจนไปใช้ในหลากหลายภาคส่วน ตั้งแต่การขนส่ง การผลิตเหล็ก ไปจนถึงก๊าซและไฟฟ้า ญี่ปุ่นเป็นชาติแรกที่เผยแพร่กลยุทธ์ไฮโดรเจนแห่งชาติ โดยวางไฮโดรเจนเป็นเสาหลักของความสามารถในการแข่งขันทางอุตสาหกรรมและความมั่นคงด้านพลังงาน

เกือบทศวรรษต่อมา ความพยายามอันทะเยอทะยานของญี่ปุ่นมอบทั้งแรงบันดาลใจและบทเรียนเตือนใจ ในยุคที่ถูกกำหนดโดยความผันผวนทางภูมิรัฐศาสตร์ การเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยี และเป้าหมายด้านสภาพอากาศที่เร่งด่วน การทดลองที่มีเดิมพันสูงของญี่ปุ่นทำหน้าที่เป็นกรณีศึกษาที่ทันสมัยเกี่ยวกับความซับซ้อนของการเปลี่ยนผ่านพลังงาน

จากวิสัยทัศน์สู่การปรับทิศทาง: กลยุทธ์ไฮโดรเจนที่พัฒนาขึ้น

กลยุทธ์ไฮโดรเจนขั้นพื้นฐานของญี่ปุ่นในปี 2560 ได้กำหนดเส้นทางที่มุ่งมั่น โดยตั้งเป้าสร้างห่วงโซ่อุปทานไฮโดรเจนที่ปราศจากคาร์บอน ความหวังนี้ได้รับการหนุนจากนวัตกรรมในประเทศ เช่น เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงของโตโยต้า และการเปิดตัวเรือขนส่งไฮโดรเจนเหลวลำแรกของโลก Suiso Frontier

ภายในปี 2566 ความท้าทายในทางปฏิบัติทำให้ต้องมีการปรับกลยุทธ์ใหม่ กลยุทธ์ฉบับปรับปรุงใช้กรอบ “ความปลอดภัย + 3E” ที่เน้นความปลอดภัย ความมั่นคงด้านพลังงาน ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ และความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อม โดยระบุแผนการลงทุนภาครัฐและเอกชนมูลค่า 15 ล้านล้านเยน (100 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ) และเน้นความร่วมมือระหว่างประเทศ การปรับปรุงนี้แสดงถึงการมุ่งสู่วิสัยทัศน์ไฮโดรเจนสีเขียว ซึ่งสอดคล้องกับคำมั่นสัญญาความเป็นกลางทางคาร์บอนในปี 2593 ของญี่ปุ่นและแนวโน้มโลก IEA คาดว่าไฮโดรเจนที่มีการปล่อยมลพิษต่ำ โดยเฉพาะไฮโดรเจนสีเขียว จะครองสัดส่วน 98% ของการบริโภคทั้งหมดภายในปี 2593

ถึงแม้จะมีการปรับเปลี่ยน วิสัยทัศน์ไฮโดรเจนของญี่ปุ่นยังคงครอบคลุม แตกต่างจากแนวทางทั่วไปที่สงวนไฮโดรเจนไว้สำหรับภาคส่วนที่ลดคาร์บอนได้ยาก เช่น เหล็ก การขนส่ง และการบิน ญี่ปุ่นยังคงผลักดันการใช้ไฮโดรเจนในโรงไฟฟ้า การผสมก๊าซ และรถยนต์โดยสาร ขอบเขตที่กว้างขวางนี้ก่อให้เกิดคำถามเกี่ยวกับการจัดลำดับความสำคัญเชิงกลยุทธ์และความเป็นไปได้

ความไม่มั่นคงด้านพลังงาน: แรงผลักดันหลัก

ความไม่มั่นคงด้านพลังงานที่ฝังรากลึกของญี่ปุ่นเป็นแรงขับเคลื่อนสำคัญของกลยุทธ์ไฮโดรเจน ในฐานะชาติหมู่เกาะที่ขาดแคลนทรัพยากร ญี่ปุ่นต้องนำเข้าพลังงานถึง 87% โดยความสามารถในการพึ่งพาตนเองลดลงอย่างมากนับตั้งแต่ภัยพิบัตินิวเคลียร์ฟุกุชิมะ ความเชื่อมั่นของสาธารณชนต่อพลังงานนิวเคลียร์ยังคงเปราะบาง และการขยายพลังงานหมุนเวียนถูกจำกัดด้วยข้อจำกัดทางภูมิศาสตร์และความท้าทายในการเชื่อมโยงระบบกริด

ด้วยโครงสร้างพื้นฐานพลังงานหมุนเวียนในปัจจุบัน ญี่ปุ่นจำเป็นต้องนำเข้าไฮโดรเจนหมุนเวียน ซึ่งนำไปสู่ความขัดแย้งเชิงกลยุทธ์ แม้ว่าไฮโดรเจนจะถูกยกย่องว่าเป็นทางออกสำหรับความมั่นคงด้านพลังงาน แต่การนำไปใช้จริงอาจสร้างรูปแบบใหม่ของการพึ่งพาผู้ส่งออกไฮโดรเจน

ความท้าทายในกลยุทธ์ไฮโดรเจนของญี่ปุ่น

• ต้นทุนสูง: ไฮโดรเจนสีเขียวยังมีราคาแพงกว่าเชื้อเพลิงทั่วไปมาก แม้ว่ารัฐบาลญี่ปุ่นตั้งเป้าลดต้นทุนผ่านการขยายขนาดและนวัตกรรม แต่เส้นทางยังคงไม่แน่นอน การศึกษาล่าสุดระบุว่า แม้ต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนจะลดลงเหลือ 2 ดอลลาร์สหรัฐ/กก. ต้นทุนการลดคาร์บอนอาจยังสูงถึง 500-1,250 ดอลลาร์สหรัฐ/ตันคาร์บอนไดออกไซด์ในหลายภาคส่วน นอกจากนี้ ต้นทุนการจัดเก็บและขนส่งก็เป็นอุปสรรคสำคัญ
• การพึ่งพาการนำเข้าต่อเนื่อง: การเปลี่ยนจากการนำเข้าเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นไฮโดรเจนอาจเพียงแค่เปลี่ยนรูปแบบการพึ่งพา แต่ไม่แก้ปัญหาความเปราะบางเชิงโครงสร้าง เนื่องจากความสามารถในการส่งออกไฮโดรเจนของประเทศคู่ค้ายังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ความเสี่ยงจากการจัดหาล่าช้าหรือราคาผันผวนจึงยังคงมีอยู่
• ความไม่แน่นอนของอุปสงค์: แม้ว่าญี่ปุ่นจะให้คำมั่นจัดซื้อไฮโดรเจน 12 ล้านตันต่อปีภายในปี 2583 แต่รัฐบาลยังไม่ระบุชัดเจนว่าจะจัดสรรให้ภาคส่วนใดบ้าง ความคลุมเครือนี้ทำให้การวางแผนการลงทุนและปรับนโยบายเป็นเรื่องยาก

ความท้าทายของห่วงโซ่อุปทานโลก

เพื่อความมั่นคงด้านอุปทาน ญี่ปุ่นได้สร้างความร่วมมือด้านไฮโดรเจนกับออสเตรเลีย ตะวันออกกลาง และสหรัฐอเมริกา อย่างไรก็ตาม ห่วงโซ่อุปทานไฮโดรเจนหมุนเวียนทั่วโลกยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ข้อมูลจาก IEA ระบุว่า แม้ออสเตรเลียและสหรัฐฯ จะมีโครงการไฮโดรเจนหมุนเวียนกว่า 300 โครงการ แต่มีเพียงส่วนน้อยที่ดำเนินการได้จริง ตัวอย่างเช่น กำลังการผลิตของออสเตรเลียคิดเป็นเพียง 0.004% ของผลผลิตที่คาดการณ์ไว้ ความไม่สอดคล้องนี้เน้นย้ำถึงความเสี่ยงทางภูมิรัฐศาสตร์และโลจิสติกส์ ญี่ปุ่นจึงต้องกระจายแหล่งไฮโดรเจนและสร้างสำรองเชิงยุทธศาสตร์

บทเรียนเชิงกลยุทธ์สำหรับอนาคตไฮโดรเจน

ความก้าวหน้าทางนโยบายทำให้ญี่ปุ่นเป็นผู้นำระดับโลก โดยครองสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจน 24% และบุกเบิกนวัตกรรมในการขนส่งไฮโดรเจนเหลวและการเผาไหม้ร่วมกับแอมโมเนีย อย่างไรก็ตาม การเดินทางนี้ชี้ให้เห็นถึงความจำเป็นในการจัดลำดับความสำคัญที่ชัดเจน การมุ่งเน้นไปยังภาคส่วนที่มีคุณค่าสูง เช่น การผลิตเหล็ก การสังเคราะห์แอมโมเนีย การขนส่งหนัก และการบิน จะช่วยเพิ่มผลกระทบสูงสุด การขยายไปสู่รถยนต์โดยสารหรือการใช้งานในครัวเรือนอาจกระจายทรัพยากรโดยไม่เกิดประโยชน์ตามสัดส่วน

สัญญาระยะยาวที่มีราคาคงที่กับประเทศผู้ส่งออกไฮโดรเจนที่หลากหลายจะช่วยลดความเสี่ยงด้านราคาและการจัดหา การร่วมมือกับภูมิภาคที่มีศักยภาพด้านพลังงานหมุนเวียนสูงและความเสี่ยงทางภูมิรัฐศาสตร์ต่ำ เช่น ละตินอเมริกา เอเชียตะวันออกเฉียงใต้ และแอฟริกา จะยิ่งเสริมความแข็งแกร่งให้กลยุทธ์ของญี่ปุ่น

ที่มา: Harvard University
Source : กรุงเทพธุรกิจ

ไฮโดรเจนคืออะไร?

ไฮโดรเจนเป็นธาตุเคมี สัญลักษณ์ธาตุคือ H เป็นธาตุที่เบาที่สุดและเป็นองค์ประกอบของน้ำ (H₂O) คุณสมบัติทั่วไปของไฮโดรเจน คือ ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ติดไฟง่าย ไม่เป็นพิษและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม สามารถนำไปใช้เป็นพลังงานได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็น เชื้อเพลิงในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี เชื้อเพลิงในรถยนต์ไฮโดรเจน ใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตสารเคมีอื่นๆ เช่น อะมโมเนีย กรดไฮโดรคลอริก และกรดซัลฟิวริก เป็นต้น ใช้เป็นสารหล่อเย็น และ ใช้เป็นสารป้องกันการกัดกร่อน

วิธีผลิตไฮโดรเจน ในปัจจุบัน

สำหรับพลังงานไฮโดรเจนนั้น สามารถผลิตได้จากวัตถุดิบหลักๆ ดังนี้

1. เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น แก๊สธรรมชาติ ถ่านหิน น้ำมันปิโตรเลียม
2. พลังงานหมุนเวียน เช่น ชีวมวล น้ำ
3. พลังงานนิวเคลียร์

ซึ่งการเลือกใช้วัตถุดิบที่แตกต่างกันนั้นก็ทำให้ได้ไฮโดรเจนที่มีความแตกต่างกันอีกด้วย โดยเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตจะมีหลากหลายแบบขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ใช้ ซึ่งสามารถสรุปได้ประมาณ 3 รูปแบบ ได้แก่ กระบวนการให้ความร้อนเคมี กระบวนการไฟฟ้าเคมี และ กระบวนการสังเคราะห์แสง

ไฮโดรเจนมีกี่ประเภท

พลังงานไฮโดรเจนสามารถสังเคราะห์ได้จากเชื้อเพลิงตามธรรมชาติหลากหลายประเภท ซึ่งเราสามารถจำแนกจากชนิดของแหล่งพลังงานและวิธีในการผลิตไฮโดรเจน โดยกำหนดเป็นสีต่าง ๆ ดังนี้

1. ไฮโดรเจนสีเขียว (Green Hydrogen) คือ ไฮโดรเจนที่ผลิตขึ้นโดยใช้ไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานสะอาด พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ และกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส (electrolysis) ซึ่งไฮโดรเจนสีเขียวถือเป็นไฮโดรเจนที่มีการปล่อยมลพิษต่ำหรือเป็นศูนย์ เนื่องจากใช้แหล่งพลังงานสะอาด เช่น ลมหรือแสงอาทิตย์ จ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับอิเล็กโทรไลซิสในกระบวนการแยกน้ำ (H2O) เป็นไฮโดรเจน (H2) และออกซิเจน (O2)
2. ไฮโดรเจนสีเหลือง (Yellow Hydrogen) คือ ไฮโดรเจนที่ผลิตจากพลังงานไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิล และพลังงานทดแทน ร่วมกับกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส (Electrolysis) ซึ่งกระบวนการนี้ใช้พลังงานไฟฟ้าในการแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำ ซึ่งความแตกต่างระหว่างไฮโดเจนสีเหลือง กับไฮโดรเจนสีเขียว ก็อยู่ที่พลังงานที่นำมาใช้ผลิตจะมีส่วนของเชื้อเพลิงฟอสซิลเข้ามาร่วมด้วยนั่นเอง
3. ไฮโดรเจนสีชมพู (Pink Hydrogen) เป็นไฮโดรเจนที่ผลิตขึ้นโดยใช้พลังงานนิวเคลียร์ ร่วมกับกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส (Electrolysis) ซึ่งกระบวนการนี้ใช้พลังงานไฟฟ้าในการแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำ อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนสีชมพูยังมีข้อจำกัดบางประการ คือ ต้นทุนการผลิตยังสูง และยังมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์
4. ไฮโดรเจนสีฟ้าน้ำทะเล (Turquoise Hydrogen) เป็นไฮโดรเจนที่ผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการ pyrolysi คือ การนำก๊าซธรรมชาติมาผ่านการแยกสลายด้วยความร้อนสูง ซึ่งสิ่งที่จะได้ออกมาจะเป็นไฮโดรเจน และผงคาร์บอน
5. ไฮโดรเจนสีฟ้าน้ำเงิน (Blue Hydrogen) เป็นไฮโดรเจนที่สามารถผลิตได้จากก๊าซธรรมชาติ และถ่านหิน โดยการผลิตจากก๊าซธรรมชาตินั้นจะใช้กระบวนการ steam reforming ที่อุณหภูมิสูงประมาณ 800-1,000 องศาเซลเซียสซึ่งเป็นการเปลี่ยนรูปสารไฮโดรคาร์บอนในก๊าซธรรมชาติด้วยไอน้ำ ควบคู่กับการกักเก็บ Co2 ส่วนการใช้ถ่านหินนั้นจะมีการใช้กระบวนการที่มีชื่อว่า Gasification เป็นการเผาไหม้ด้วยความร้อนสูง ควบคู่กับการกักเก็บ Co2
6. ไฮโดรเจนสีเทา (Grey Hydrogen) เป็นไฮโดรเจนที่ผลิตจากกระบวนการทางเคมีโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ก๊าซธรรมชาติ โดยจะแยกสารประกอบไฮโดรคาร์บอนออกจากเชื้อเพลิงฟอสซิล โดยใช้กระบวนการทางเคมี เช่น กระบวนการ steam reforming หรือกระบวนการ partial oxidation และมีการปล่อย Co2 สู่บรรยากาศออกมาในปริมาณมาก เนื่องจากกระบวนการนี้เป็นการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล จึงทำให้ไฮโดรเจนสีเทาเป็นไฮโดรเจนที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากที่สุดในปัจจุบัน ไฮโดรเจนสีเทาเป็นไฮโดรเจนที่ผลิตได้ง่ายและราคาถูกที่สุดในปัจจุบัน จึงนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อุตสาหกรรมปิโตรเคมี อุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ และอุตสาหกรรมเหล็กกล้า เป็นต้น
7. ไฮโดรเจนสีน้ำตาล (Brown Hydrogen) เป็นไฮโดรเจนที่ผลิตขึ้นโดยใช้กระบวนการแก๊สซิฟิเคชัน (Gasification) ของถ่านหิน โดยใช้ความร้อนสูง ทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ไฮโดรเจน และก๊าซอื่นๆ ไฮโดรเจนสีน้ำตาลเป็นไฮโดรเจนที่สะอาดน้อยกว่าไฮโดรเจนสีฟ้าหรือไฮโดรเจนสีเหลือง เนื่องจากกระบวนการผลิตปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ออกมา ซึ่งต้นทุนที่ใช้ในการผลิตนั้นค่อนข้างต่ำมาก จึงนิยมใช้ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ต่างๆ มากมาย

ไฮโดรเจนในประเทศไทย

การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) เป็นหน่วยงานที่ดูแลความมั่นคงด้านพลังงานไฟฟ้าของประเทศไทย ได้ศึกษาการนำไฮโดรเจนมาใช้ประโยชน์ในการผลิตไฟฟ้า เพื่อยกระดับโครงสร้างพื้นฐานพลังงานเพื่อให้บริการพลังงานสีเขียว

ในปี พ.ศ. 2559 กฟผ.ประสบความสำเร็จในการทดลองผลิตไฮโดรเจนสีเขียว (Green Hydrogen) ที่ผลิตมาจากพลังงานลม โดยกักเก็บพลังงานไฟฟ้าจากกังหันลมในรูปของก๊าซไฮโดรเจน (Wind Hydrogen Hybrid System) จับคู่กับเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) กำลังผลิต 300 กิโลวัตต์ และเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นพลังงานไฟฟ้าจ่ายให้กับศูนย์การเรียนรู้ กฟผ. ลำตะคอง จ.นครราชสีมา โครงการนี้ถือเป็นก้าวสำคัญในการนำไฮโดรเจนมาใช้ผลิตไฟฟ้าในประเทศไทย เนื่องจากสามารถผลิตไฮโดรเจนสีเขียวจากพลังงานหมุนเวียนได้สำเร็จ ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและมลพิษทางอากาศ กฟผ. ยังคงศึกษาและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวอย่างต่อเนื่อง เพื่อเพิ่มศักยภาพการผลิตและลดต้นทุนการผลิตให้เหมาะสมกับการใช้งานจริงในอนาคต

โดยมีแผนเพิ่มกำลังการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว (Green  Hydrogen) จากโครงการโรงไฟฟ้ากังหันลมลำตะคองระยะที่ 2 เต็มศักยภาพรวมถึงต่อยอดพัฒนาไปยังพื้นที่โครงการพลังงานทดแทนจากพลังงานลมและแสงอาทิตย์แห่งอื่นๆของกฟผ. ซึ่งมีอยู่ทั่วประเทศ และในปี พ.ศ. 2567 กฟผ. มีแผนศึกษาความเหมาะสมโครงการผลิตไฟฟ้าด้วยก๊าซสังเคราะห์จากถ่านหินที่มีแคลเซียมออกไซด์ (CaO) สูง ควบคู่กับเทคโนโลยีการดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) และการนำไปใช้ประโยชน์ (Carbon Capture, Utilization and Storage : CCUS) ณ โรงไฟฟ้าแม่เมาะ จ.ลำปางซึ่งได้เป็นไฮโดรเจนสีน้ำเงิน (Blue Hydrogen) และแผนศึกษาความเหมาะสมโครงการศึกษารูปแบบการผสมและการใช้งานไฮโดรเจนร่วมกับก๊าซธรรมชาติเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงไฟฟ้าวังน้อย จ.พระนครศรีอยุธยา และโรงไฟฟ้าน้ำพอง จ.ขอนแก่น

ไฮโดรเจนกับการนำมาใช้เป็นพลังงานในรถยนต์

ไฮโดรเจนถือเป็นพลังงานทางเลือกที่มีการพัฒนานำมาใช้ในรถยนต์อีกด้วย ซึ่งอาศัยหลักการของเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) ซึ่งเซลล์เชื้อเพลิงจะทำหน้าที่แปลงพลังงานจากไฮโดรเจนและออกซิเจนให้เป็นกระแสไฟฟ้า เพื่อนำไปขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้า

ตัวอย่างรถยนต์ที่มีการพัฒนาไปใช้พลังงานไฮโดรเจน

Toyota Mirai เป็นรถไฮโดรเจนแบบบรรจุไฮโดรเจนเหลว ผลิตโดยบริษัทโตโยต้า ประเทศญี่ปุ่น เปิดตัวครั้งแรกในปี พ.ศ. 2558 มีระยะทางในการขับขี่สูงสุด 647 กิโลเมตรต่อการเติมเชื้อเพลิงหนึ่งครั้ง

Hyundai Nexo เป็นรถไฮโดรเจนแบบบรรจุไฮโดรเจนเหลว ผลิตโดยบริษัทฮุนได ประเทศเกาหลีใต้ เปิดตัวครั้งแรกในปี พ.ศ. 2561 มีระยะทางในการขับขี่สูงสุด 666 กิโลเมตรต่อการเติมเชื้อเพลิงหนึ่งครั้ง

Honda Clarity Fuel Cell เป็นรถไฮโดรเจนแบบบรรจุไฮโดรเจนเหลว ผลิตโดยบริษัทฮอนด้า ประเทศญี่ปุ่น เปิดตัวครั้งแรกในปี พ.ศ. 2560 มีระยะทางในการขับขี่สูงสุด 754 กิโลเมตรต่อการเติมเชื้อเพลิงหนึ่งครั้ง

Mercedes-Benz GLC F-Cell เป็นรถไฮโดรเจนแบบบรรจุไฮโดรเจนอัด ผลิตโดยบริษัทเมอร์เซเดส-เบนซ์ ประเทศเยอรมนี เปิดตัวครั้งแรกในปี พ.ศ. 2560 มีระยะทางในการขับขี่สูงสุด 437 กิโลเมตรต่อการเติมเชื้อเพลิงหนึ่งครั้ง

นอกจากนี้ ยังมีรถที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนอีกหลายรุ่นที่ผลิตโดยบริษัทต่างๆ ทั่วโลก เช่น BMW iX5 Hydrogen, Audi e-tron GT quattro Hidrogen Fuel Cell, และ Porsche Taycan Sport Turismo Hydrogen Fuel Cell เป็นต้น

และทัั้งหมดนี้ก็เป็นความรู้เกี่ยวกับไฮโดรเจน พลังงานสะอาดแห่งอนาคต แม้ว่าตอนนี้ยังไม่ใช้พลังงานหลัก แต่ก็ถือว่าเป็นพลังงานสะอาดที่มีความน่าสนใจเป็นอย่างมาก ซึ่งก็มีการคิดค้นและพัฒนากันอย่างต่อเนื่อง ทั้งการนำไปใช้ในภาคอุตสาหกรรม รวมถึงการทดลองใช้ในรถยนต์พลังงานสะอาด ที่ยังคงต้องรอติดตามดูว่า สุดท้ายแล้วผู้ผลิตรถยนต์ จะตัดสินใจผลิตรถยนต์พลังงานไฮโดรเจนออกมาจำหน่ายหรือไม่ เพราะนอกจากจะเป็นพลังงานสะอาดแล้ว ยังไม่ต้องเสียเวลาชาร์จไฟเหมือนกับรถยนต์ไฟฟ้าที่กำลังนิยมในขณะนี้ด้วย รอติดตามกันครับ

photo : freepik

นายบุญญนิตย์ วงศ์รักมิตร ผู้ว่าการการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.)เปิดเผยว่า กฟผ.ได้ดำเนินการพัฒนาระบบกักเก็บพลังงาน และศึกษาพัฒนาการนำไฮโดรเจนมาใช้ประโยชน์ในการผลิตไฟฟ้าเป้าหมายเพื่อยกระดับโครงสร้างพื้นฐานพลังงานเพื่อให้บริการพลังงานสีเขียว โดยร่วมมือกับพันธมิตรทั้งภาครัฐและเอกชน รวมถึงหน่วยงานด้านพลังงานของประเทศออสเตรเลีย ที่มีเป้าหมายมุ่งเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดอย่างยั่งยืนเช่นเดียวกัน

ทั้งนี้ ล่าสุด กฟผ. ได้มีโอกาสดูงานแหล่งผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจน Latrobe Valley Hydrogen Facility โครงการระบบกักเก็บพลังงานจากแบตเตอรี่ Victorian Big Battery และนวัตกรรมพลังงานจากองค์การวิจัยวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมแห่งเครือจักรภพ (CSIRO) และหน่วยงานพันธมิตรด้านพลังงานที่ ประเทศออสเตรเลีย Latrobe Valley Hydrogen Facility 

โดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Hydrogen Energy Supply Chain (HESC) ที่นำร่องผลิตไฮโดรเจนจากถ่านหินและสารชีวมวล ด้วยขบวนการแปรสภาพเป็นก๊าซ และการกลั่นให้ก๊าซไฮโดรเจนบริสุทธิ์และขนส่งทางเรือไปยังญี่ปุ่น มีการซื้อ-ขายคาร์บอนเครดิตเพื่อชดเชยการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ ควบคู่กับกระบวนการดักจับคาร์บอนด้วยเทคโนโลยี CCS

สอดคล้องกับ กฟผ. ที่ผลิตไฮโดรเจนสีเขียวสำเร็จและใช้งานจริงตั้งแต่ปี 2559 โดยกักเก็บพลังงานไฟฟ้าจากกังหันลมในรูปของก๊าซไฮโดรเจนจับคู่กับเซลล์เชื้อเพลิง กำลังผลิต 300 กิโลวัตต์ เปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นพลังงานไฟฟ้าจ่ายให้กับศูนย์การเรียนรู้ กฟผ. ลำตะคอง

กฟผ. รุกผลิตไฟฟ้าจากไฮโดรเจน มุ่งยกระดับสู่พลังงานเสีเขียว

โดยมีแผนเพิ่มกำลังการผลิตจากโรงไฟฟ้ากังหันลมผลิตไฟฟ้าลำตะคอง ระยะที่ 2 พร้อมศึกษาแนวทางการใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนผสมกับก๊าซธรรมชาติ ทดแทนการผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นหลัก ซึ่งคาดว่าจะนำร่องในโรงไฟฟ้าที่เดินเครื่องระหว่างปี 2574 – 2583และมีแผนศึกษาการนำถ่านหินมาผลิตไฮโดรเจนพร้อมพัฒนาเทคโนโลยี การดักจับ การใช้ประโยชน์ และการกักเก็บคาร์บอน ในพื้นที่กฟผ. คือโรงไฟฟ้าน้ำพอง จ.ขอนแก่น และ โรงไฟฟ้าแม่เมาะ จ.ลำปาง

ส่วน CSIRO ซึ่งเป็นหน่วยงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์แห่งชาติของออสเตรเลีย เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีที่ช่วยลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ ได้ร่วมมือกับ กฟผ.ศึกษาวิจัยระบบกักเก็บพลังงาน และเชื้อเพลิงไฮโดรเจนทั้งการผลิต การกักเก็บ การขนส่ง รวมถึงการนำมาเป็นเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟ้า

ขณะที่ระบบกักเก็บพลังงาน โครงการ Victorian Big Battery หนึ่งในโครงการกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ที่ใหญ่ที่สุดในออสเตรเลีย ขนาด 300 เมกะวัตต์ สร้างความมั่นคงให้ระบบไฟฟ้า ให้กับผู้ใช้ไฟในรัฐวิคตอเรีย ประเทศออสเตรเลีย

เช่นเดียวกับระบบกักเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่ของ กฟผ. ที่มีโครงการนำร่อง 3 แห่ง ได้แก่ สถานีไฟฟ้าแรงสูงบำเหน็จณรงค์ จ.ชัยภูมิจำนวน 16 เมกะวัตต์สถานีไฟฟ้าแรงสูงชัยบาดาล จ.ลพบุรี จำนวน 21 เมกะวัตต์ รวม 37 เมกะวัตต์ ช่วยรักษาเสถียรภาพในระบบไฟฟ้า และโครงการพัฒนาสมาร์ทกริด จ.แม่ฮ่องสอน ขนาด4 เมกะวัตต์ เสริมความมั่นคงระบบไฟฟ้าในตัวเมืองแม่ฮ่องสอน

Source : ฐานเศรษฐกิจ

ภาคยานยนต์เป็นพื้นที่ของการขนส่งที่มีการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ที่สุดในการยื่นจดสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนแต่แนวโน้มในการยื่นจดสิทธิบัตรนั้นไม่สม่ำเสมอ โดยความสนใจที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับการผลิตไฮโดรเจนยังไม่เป็นไปตามความก้าวหน้าในการใช้งานที่อาจเกิดขึ้น

ไฮโดรเจนมีอะไรที่อาจทําไม่ได้บ้าง มันสามารถขับเคลื่อนรถยนต์ มันสามารถช่วยผลิตเหล็ก มันสามารถทําให้บ้านร้อนขึ้นได้  แต่การพูดคุยทั้งหมดนี้เป็นเพียงอากาศร้อนจํานวนมาก หรือเสียงกระหึ่มของไฮโดรเจนเป็นความก้าวหน้าจริงหรือ?

วิธีที่ดีที่สุดวิธีหนึ่งในการวัดนวัตกรรมคือการยื่นจดสิทธิบัตร และนั่นคือสิ่งที่รายงาน first of its kind จากสํานักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) และสํานักงานสิทธิบัตรยุโรป (EPO) ทํา ต้องใช้ข้อมูลการยื่นจดสิทธิบัตรทั่วโลกเพื่อแสดงให้เห็นว่าการพัฒนาไฮโดรเจนประเภทใดที่เกิดขึ้นเร็วที่สุด เช่นเดียวกับจุดที่ฮอตสปอตไฮโดรเจนของโลกอยู่ยุโรปและญี่ปุ่นเป็นผู้นํากลุ่มในแง่ของจํานวนสิทธิบัตร รองลงมาคือสหรัฐฯ สิทธิบัตรไฮโดรเจนเพื่ออนาคตพลังงานสะอาดกล่าว สหภาพยุโรปยื่น 28% ของตระกูลสิทธิบัตรระหว่างประเทศทั้งหมด (IPFs) ในเทคโนโลยีไฮโดรเจนในปี 2011-2020 โดยญี่ปุ่นอยู่ที่ 24% และสหรัฐอเมริกาอยู่ที่ 20%

อย่างไรก็ตาม สหรัฐฯ เป็นภูมิภาคเดียวที่ตัวเลข IPF ลดลงเมื่อเทียบกับทศวรรษที่ผ่านมา การเติบโตที่เร็วที่สุดคือในประเทศจีนที่ 15.2% และในเกาหลีใต้ที่ 12.2%

สหภาพยุโรปกําลังนําโดยกลุ่มหลักสามกลุ่ม  ในมิวนิกและพื้นที่ Ruhr ในเยอรมนี และในเมืองหลวงของปารีสของฝรั่งเศส ในพื้นที่ Ruhr บริษัทผลิตเหล็ก Thyssenkrupp เป็นผู้สมัครอันดับต้น ๆ สําหรับสิทธิบัตร hydrogen-linked มองว่าปี 2024 เป็นวันที่จะเริ่มต้นโรงงานอุตสาหกรรม scale แห่งแรกโดยใช้การผลิตเหล็ก direct reduced ซึ่งเป็นวิธีการทําเหล็กที่สร้างการปล่อยก๊าซคาร์บอนประมาณหนึ่งในสี่ของเตาหลอมแบบดั้งเดิม

สิทธิบัตรการผลิตไฮโดรเจนเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไฮโดรเจนคิดเป็นสิทธิบัตรไฮโดรเจนจํานวนมากที่สุดในปี 2554-2563 แนวโน้มหลักคือการเปลี่ยนแปลงครั้งสําคัญไปสู่วิธีการผลิตที่ปล่อยมลพิษต่ำ

“เทคโนโลยีที่เกิดจากความกังวลเรื่องสภาพอากาศทําให้เกิด IPF เกือบ 80% ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไฮโดรเจนในปี 2020” รายงานกล่าว “การเติบโตของพวกเขาส่วนใหญ่ได้รับแรงหนุนจากนวัตกรรมอิเล็กโทรไลซิสที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว”อิเล็กโทรไลซิสเป็นกระบวนการที่ใช้กระแสไฟฟ้าผ่านน้ําเพื่อแยกออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน เป็นกระบวนการผลิตที่ปราศจากคาร์บอน ในขณะที่วิธีการผลิตไฮโดรเจนทั่วไปหลายวิธีเกี่ยวข้องกับการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหินและก๊าซ เพื่อแยกไฮโดรเจนออกจากอะตอมของคาร์บอนในมีเทน

คาดว่าขนาดตลาดของอิเล็กโทรไลเซอร์จะเพิ่มขึ้น 65 เท่าในทศวรรษนี้ เนื่องจากประเทศต่างๆ ทั่วโลกมองหาการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนจากพื้นที่ต่างๆ รวมถึงการผลิตไฟฟ้า

ภาคยานยนต์เป็นพื้นที่ของการขนส่งที่มีการก้าวกระโดดครั้งใหญ่ที่สุดในการยื่นจดสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนจุดสนใจหลักคือการสร้างเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่สามารถขับเคลื่อนยานพาหนะไปข้างหน้าได้ บริษัทยานยนต์ของญี่ปุ่นและเกาหลีใต้กําลังครองพื้นที่นี้ โดยได้รับประโยชน์จากการทํางานร่วมกันอย่างชัดเจนกับงานของพวกเขาเกี่ยวกับเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลเซอร์ ในขณะเดียวกัน นวัตกรรมในเซลล์เชื้อเพลิงยานยนต์กําลังช่วยในการพัฒนาอิเล็กโทรไลซิส เนื่องจากเซลล์เชื้อเพลิงบางชนิดสามารถใช้ย้อนกลับสําหรับการอิเล็กโทรไลซิสได้อย่างยั่งยืน

Source : กรุงเทพธุรกิจ

จักรยานรุ่นใหม่นี้มีรูปร่างคล้ายจักรยานทั่วไป แต่มีการติดตั้งเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนและอุปกรณ์กักเก็บไฮโดรเจนแรงดันต่ำ โดยเซลล์เชื้อเพลิงจะทำหน้าที่สร้างพลังงานขับเคลื่อนจักรยานเมื่อเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน (proton exchange membrane) ได้รับไฮโดรเจนจากอุปกรณ์กักเก็บ

เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนมีข้อได้เปรียบหลายประการเมื่อเทียบกับจักรยานไฟฟ้าทั่วไปที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียม เช่น อายุการใช้งานยาวนานกว่า และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า เนื่องจากจะสร้างแค่น้ำเท่านั้นขณะทำงาน

บริษัทฯ ระบุว่าจักรยานพลังงานไฮโดรเจนรุ่นใหม่นี้จ่ายพลังงานตามความเร็วในการปั่นของผู้ขี่ โดยจะหยุดจ่ายพลังงานเพิ่มเมื่อความเร็วแตะที่ 24 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

อนึ่ง จักรยานรุ่นใหม่ชุดแรกจะเข้าสู่ขั้นตอนการผลิตจำนวนมากช่วงปลายเดือนมีนาคม โดยคาดว่าจะมีกำลังการผลิตแตะ 200,000 คันต่อปี ภายในปี 2025

ที่มา/ภาพสำนักข่าวซินหัว

Source : MGR Online

ผลการศึกษาที่เผยแพร่ในวารสารเนเจอร์ เอ็นเนอร์จี (Nature Energy) เมื่อวันพฤหัสบดี (29 ก.ย.) ระบุว่าพลังงานไฮโดรเจนสะอาดสามารถเป็นทั้งพาหะพลังงานและวัตถุดิบตั้งต้น ซึ่งสามารถลดการปล่อยคาร์บอนของอุตสาหกรรมหนักอย่างมหาศาล

การศึกษาของคณะนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยหนานไคของจีน และมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดของสหรัฐฯ พบว่าปัจจุบันภาคอุตสาหกรรมหนักและการขนส่งหนักเปลี่ยนไปใช้พลังงานหมุนเวียนได้ยาก

พลังงานไฮโดรเจนสะอาดสามารถผลิตจากแหล่งต่างๆ ได้แก่ ไฟฟ้าหมุนเวียนและการรีฟอร์มก๊าซธรรมชาติ (natural gas reforming) พร้อมเทคโนโลยีการจัดการคาร์บอน

ผลการวิเคราะห์แบบจำลองของการศึกษาครั้งนี้ พบว่าพลังงานไฮโดรเจนสะอาดสามารถเป็นเชื้อเพลิงแก่รถบรรทุกหนักและรถบัสของจีนได้สูงถึงร้อยละ 50 ภายในปี 2060

นอกจากนั้นการใช้พลังงานไฮโดรเจนสะอาดในจีนมีแนวโน้มประหยัดต้นทุนการลงทุนในการบรรลุความเป็นกลางทางคาร์บอนสูงถึง 1.72 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐ (ราว 65 ล้านล้านบาท) ภายในปี 2060 เมื่อเทียบกับการไม่ใช้พลังานไฮโดรเจนสะอาด

ผลการศึกษาครั้งนี้มอบหลักฐานเกี่ยวกับมูลค่าของพลังงานไฮโดรเจนสะอาดในภาคอุตสาหกรรมที่ลดการปล่อยมลพิษได้ยากของจีนและนานาประเทศที่เผชิญความท้าทายคล้ายคลึงกัน

Source : MGROnline

สักวันในอนาคตอันใกล้นี้ ก๊าซไฮโดรเจน จะเป็นเชื้อเพลิงทดแทนที่ช่วยลดมลภาวะ เนื่องจากไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อเกิดการเผาไหม้กับก๊าซออกซิเจน มีเพียงไอน้ำเป็นผลพลอยได้ แตกต่างจากเชื้อเพลิงชนิดอื่นที่ปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ขณะเผาไหม้ ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse gas) ส่งผลกระทบโดยตรง ด้วยการทำให้โลกมีอุณหภูมิที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง (Global warming) ก๊าซไฮโดรเจน ยังใช้ในการขับเคลื่อนรถยนต์ หรือนำไปผลิตกระแสไฟฟ้า โดยป้อนเข้าเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel cell) นักวิจัยทั่วโลกให้ความสนใจในการพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิง เพื่อนำมาประยุกต์ใช้ในด้านต่างๆ มานานแล้ว จากประสิทธิภาพของเซลล์เชื้อเพลิงที่ให้พลังงานสูงกว่าอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าแบบอื่นๆ มาก ดังนั้น พลังงานไฮโดรเจนจึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง ที่สามารถนำมาใช้ทดแทนพลังงานจากน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้กันมานานและเป็นตัวการในการก่อมลพิษ

คุณประโยชน์ของไฮโดรเจน

1. แหล่งพลังงานดั้งเดิม ก่อให้เกิดสภาวะเรือนกระจก มลพิษที่ปล่อยออกมาจากการสันดาป ทั้งรถยนต์ เรือ และเครื่องบิน ส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศของโลก โดยเฉพาะก๊าซคาร์บอนมอนออกไซด์ ซึ่งเกิดจากการสันดาป (Combustion) ของสารประกอบอินทรีย์ เช่น น้ำมัน แต่พลังงานไฮโดรเจนเป็นพลังงานสะอาด ไม่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก ดังนั้นจึงไม่ส่งผลให้เกิดภาวะเรือนกระจก
2. การเผาไหม้ของน้ำมันเชื้อเพลิง ไม่ว่าจะมาจากยานพาหนะหรือแหล่งอุตสาหกรรม ก่อให้เกิดกลุ่มควันและฝุ่นละออง แต่พลังงานไฮโดรเจนไม่ก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศ
3. พลังงานไฮโดรเจนสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับงานที่ต้องใช้พลังงานดั้งเดิมได้ เช่น ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับครัวเรือน แทนที่เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์สันดาปภายใน หรือเครื่องกังหัน และเครื่องไอพ่น
4. พลังงานเชื้อเพลิงที่ได้จากไฮโดรเจน สูงกว่าพลังงานเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน (น้ำมัน) และเชื้อเพลิงจากแอลกอฮอล์ เช่น เมทานอล และเอทานอลถึง 2.5 และ 5 เท่า
5. ก๊าซไฮโดรเจนสามารถนำไปใช้กับเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel cell) ในการผลิตไฟฟ้า ซึ่งอยู่ระหว่างการพัฒนาและคาดว่าจะนำมาใช้อย่างกว้างขวางในอนาคต

Airbus บริษัทผลิตอากาศยานของยุโรป เปิดตัวโครงการวิจัยและพัฒนาเครื่องบินโดยสาร ที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของภารกิจปลอดมลพิษ ด้วยแนวคิดที่จะมีเครื่องบินโดยสารที่ไม่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ ขึ้นบินรับส่งผู้โดยสารทั่วโลก ภายในปี คศ. 2035 (พศ. 2578) Airbus กำลังศึกษาถึงความเป็นไปได้ของการพัฒนาเครื่องยนต์พลังงานไฮโดรเจนให้กับเครื่องบินโดยสารยุคใหม่ในอนาคต โดยใช้การออกแบบที่แตกต่างกันถึงสามแบบ เนื่องจาก Airbus ต้องเผชิญกับแรงกดดันด้านการลดมลภาวะจากรัฐบาลฝรั่งเศสและเยอรมัน ซึ่งเป็นผู้ถือหุ้นรายใหญ่ที่สุดของบริษัท ในอีกห้าปีข้างหน้า Airbus จะทดสอบเครื่องบินโดยสารทั้งสามแบบ และจะทำการประเมินว่า เครื่องบินแบบใดที่สามารถนำมาผลิตจริงได้ดีที่สุด

อากาศยานโดยสารเครื่องยนต์พลังงานสะอาด คือ แนวคิดที่มีมานานแล้ว สภาวะโลกร้อนจากก๊าซเรือนกระจก ส่วนหนึ่งเกิดจากการเดินทางในอากาศ เครื่องยนต์ของเครื่องบินโดยสารในปัจจุบัน ปลดปล่อยคาร์บอนจำนวนมากออกมาสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งมีส่วนทำให้อุณหภูมิของโลกสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ล่าสุด Airbus ได้ทำการบินทดสอบเครื่องยนต์สันดาปไฮโดรเจนบนเครื่องบิน A380 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ ZeroE ก่อนสิ้นทศวรรษนี้ ผู้ผลิตเครื่องบินสัญชาติยุโรปรายนี้กำลังร่วมมือกับ CFM International ผู้ผลิตเครื่องยนต์อากาศยาน ซึ่งเป็นบริษัทร่วมทุนที่ก่อตั้งมายาวนานระหว่าง GE Aviation และ Safran Aircraft Engines เพื่อจัดหาเครื่องยนต์ไฮโดรเจนตัวแรกสำหรับโครงการนี้ CFM คือการปรับเปลี่ยนเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนของ GE general electric เพื่อรองรับเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ขณะที่แอร์บัสกำลังกำหนดค่า MSN1 A380 ซึ่งเป็นเครื่องบิน A380 เครื่องแรกที่สร้างขึ้นเพื่อรองรับเครื่องยนต์ไฮโดรเจนที่ด้านบนขวาของลำตัวเครื่องบิน

เนื่องจากเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนก๊าซเทอร์ไบน์ มีความยืดหยุ่นของเชื้อเพลิงโดยเนื้อแท้ จึงสามารถปรับตั้งให้ทำงานกับไฮโดรเจนสีเขียวหรือเชื้อเพลิงที่คล้ายคลึงกันได้ หรือสามารถอัปเกรดเครื่องยนต์ได้ แม้จะผ่านการใช้งานมานาน ขอบเขตของการดัดแปลง ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าเริ่มต้นของก๊าซเทอร์ไบน์ ความสมดุลโดยรวม ตลอดจนความเข้มข้นของไฮโดรเจนในถังเชื้อเพลิง MSN1 ถูกใช้ในระหว่างโปรแกรมการทดสอบของเครื่องบิน Airbus A380 เพื่อทดสอบการทำงานของเครื่องยนต์ Rolls-Royce Trent XWB ที่ใช้ในเครื่องบินโดยสาร Airbus A350 XWB

การดัดแปลง MSN1 A380 เครื่องต้นแบบเพื่อทดสอบการบิน จะแล้วเสร็จภายในสิ้นปี พ.ศ. 2569 ในขณะที่ CFM ใช้โปรแกรมการทดสอบภาคพื้นดิน ตารางการทดสอบเที่ยวบินยังอยู่ในระหว่างการวางแผน แต่จะเกิดขึ้นก่อนปี 2030 Sabine Klauke เจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคของ Airbus กล่าวว่า “เครื่องบินลำนี้มีประวัติการทดสอบและได้รับการกำหนดค่าให้เป็นเครื่องบินเพื่อการวิจัย ตัวเครื่องยนต์เทอร์ไบน์ ถูกติดตั้งที่ด้านนอก ภายในลำตัว มีการติดตั้งถังไฮโดรเจนจำนวนสี่ถัง ซึ่งได้รับการพัฒนาในเบรเมิน นองต์ และมาดริด

การมีเครื่องบินสี่เครื่องยนต์ที่มีความสามารถในการติดตั้งเครื่องยนต์อื่นที่ด้านหลังถือเป็นโอกาสที่ดี A380 มีขนาดใหญ่มากสำหรับทำการบินทดสอบทุกประเภท รวมถึงการทดสอบเครื่องยนต์เหล่านี้ เพื่อนำมาใช้ในภายหลัง เครื่องบินบรรทุกไฮโดรเจนเหลว 400 กิโลกรัม ถังเชื้อเพลิงถูกทดสอบด้านความปลอดภัย หลังจากการทดสอบด้วยเครื่องยนต์  GE เสร็จสิ้น ระบบขับเคลื่อนอื่นๆ อาจได้รับการทดสอบ รวมถึงเครื่องยนต์โรเตอร์แบบเปิด และระบบเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน 

เครื่องยนต์สันดาปไฮโดรเจน
วิศวกรของ CFM จะปรับเปลี่ยนห้องเผาไหม้ ระบบเชื้อเพลิง และระบบควบคุมของเครื่องยนต์เทอร์โบแฟน Passport ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เพื่อขับเคลื่อนเครื่องบินไอพ่นธุรกิจขนาดใหญ่ ในระหว่างการบิน เครื่องยนต์ที่ดัดแปลงได้รับการตรวจสอบแยกต่างหากจากเครื่องยนต์หลักอีกสี่เครื่อง ที่ขับเคลื่อนเครื่องบิน Gael Meheust ประธานและซีอีโอของ CFM International กล่าวว่า “เราต้องการนำเสนอเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำสู่ตลาดการบินพาณิชย์ ซึ่งจะพัฒนาอุตสาหกรรมการบินให้ก้าวหน้ามากยิ่งขึ้น ในขณะเดียวกันก็ช่วยปกป้องโลกด้วยการลดคาร์บอน เครื่องยนต์ที่เราผลิตในอนาคตจะเข้ากันได้กับเชื้อเพลิงทางเลือก เช่น SAF แต่เป้าหมายของอุตสาหกรรมนี้คือการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ และการขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน คือการแก้ปัญหาคาร์บอนเป็นศูนย์อย่างแท้จริง”

Mohamed Ali รองประธานและผู้จัดการทั่วไปของ GE Aviation กล่าวว่า “นี่เป็นก้าวสำคัญสู่อุตสาหกรรมการบิน ไฮโดรเจนเป็นสิ่งที่น่าตื่นเต้นและท้าทาย GE Aviation มีประสบการณ์การกับเครื่องยนต์พลังงานไฮโดรเจนมากกว่า 800 ล้านชั่วโมง ด้วยการทดสอบการทำงานบนภาคพื้นดิน” มีความท้าทายด้านวิศวกรรมในการแก้ปัญหาด้วยระบบขับเคลื่อน ซึ่งรวมถึงการพัฒนาระบบจ่ายเชื้อเพลิงด้วยการแช่แข็งแบบใหม่ ซึ่งรวมถึงปั๊มเชื้อเพลิงแบบแช่แข็ง ระบบท่อ และซีลแบบใหม่ ไฮโดรเจนเหลวจะต้องแปลงเป็นก๊าซที่อุณหภูมิ -205˚C ก่อนที่จะเผาไหม้ในเครื่องยนต์ ซึ่งหมายความว่าวิศวกรจะต้องพัฒนาเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบใหม่ ไฮโดรเจนเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงขึ้นและเร็วกว่าเชื้อเพลิงเครื่องบินปกติเป็นสิบเท่า ซึ่งหมายความว่า เครื่องยนต์ต้องใช้วัสดุที่มีความคงทนต่ออุณหภูมิสูง และต้องพัฒนาวิธีการใหม่ในการควบคุมการเผาไหม้ให้สมบูรณ์แบบมากยิ่งขึ้น

นอกจากประสิทธิภาพของระบบเผาไหม้ไฮโดรเจน ระบบจ่ายน้ำมันเชื้อเพลิง และถังเก็บแล้ว โปรแกรมทดสอบ จะรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับคอนเทรลที่ผลิตโดยเครื่องยนต์ไฮโดรเจนในสภาวะบรรยากาศต่างๆ คาดว่า เครื่องยนต์ไฮโดรเจนจะปล่อยน้ำออกสู่ชั้นบรรยากาศมากกว่า 3 เท่า ซึ่งนักวิจัยบางคนเชื่อว่าสามารถเพิ่มผลกระทบของก๊าซเรือนกระจกได้ Airbus วางแผนเปิดตัวเครื่องบินไร้มลพิษภายในปี 2035 ภายใต้โครงการ ZeroE ซึ่งเปิดตัวไปเมื่อ 18 เดือนที่ผ่านมา

Airbus เปิดตัว ZEROe เมื่อเดือนกันยายน 2020 ด้วยการนำเสนอเครื่องบินโดยสารขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน 3 ลำ สำหรับผู้โดยสารจำนวน 100 และ 200 ที่นั่ง ซึ่งรวมถึงเครื่องบินใบพัด เครื่องบินโดยสารที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์เทอร์โบแฟน และเครื่องบินวิจัยปีกสามเหลี่ยมเดลต้าวิง แอร์บัสจะทำการวิจัยและพัฒนาจนถึงปี 2025 (2568) ก่อนที่จะเริ่มทำการทดสอบการบินด้วยเครื่องสาธิต ประมาณปี 2027 และจะทำการเปิดตัวโปรแกรมสายการบินแรก โดยมีเป้าหมายเพื่อให้บริการในปี 2035 

ในส่วนของเทคโนโลยีไฮโดรเจน GE และ Safran จะเริ่มการทดสอบภาคพื้นดิน ด้วยเครื่องยนต์ GE Passport เครื่องยนต์เทอร์โบแฟน แรงขับ 1,800-20,000 ปอนด์ ซึ่งพัฒนามาตั้งแต่ปี 2010 สำหรับเครื่องบินไอพ่นธุรกิจ Bombardier Global 7500 และให้บริการมาตั้งแต่ปี 2018 ดังที่ Mohamed Ali รองประธานและผู้จัดการทั่วไปของแผนกวิศวกรรม GE อธิบายไว้ CFM จะเริ่มการทดสอบภาคพื้นดินด้วย เครื่องยนต์ที่ได้รับการดัดแปลงโดยใช้เชื้อเพลิง Jet-A แบบธรรมดาเพื่อสร้างข้อมูลพื้นฐาน ก่อนถ่ายโอนไปยังเชื้อเพลิงไฮโดรเจน

เชื้อเพลิงเหลวที่เย็นจัด (มีอุณหภูมิ-253 องศาเซลเซียส) จะถูกทำให้เป็นแก๊สและฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยตรง การทดสอบซ้ำแล้วซ้ำเล่า จะสร้างลักษณะการเผาไหม้ของไฮโดรเจน ซึ่งเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงกว่ามาก เมื่อเทียบกับน้ำมันเชื้อเพลิงเครื่องบินแบบมาตรฐาน GE ได้ทำการวิจัยโลหะ สารเคลือบ และเซรามิก ที่มีความหลากหลาย เพื่อดูว่าวัสดุใดเหมาะสมที่สุดในการทนทานต่ออุณหภูมิที่สูงอย่างต่อเนื่อง การเรียนรู้และรวบรวมข้อมูลจากโครงการนี้ ให้ข้อมูลที่มีความสำคัญเกี่ยวกับการพัฒนาเครื่องยนต์ในอนาคต

ยังเร็วเกินไปที่จะบอกว่า จะต้องมีเที่ยวบินทดสอบกี่เที่ยวบิน และมีข้อมูลที่เพียงพอต่อการทำให้เสร็จสมบูรณ์ แต่มันจะเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญ ก่อนที่ Airbus จะกำหนดว่าสายการบินไฮโดรเจนจะมีหน้าตาเป็นอย่างไร รูปร่างและขนาดจะตามมาในภายหลัง

โดย : อาคม รวมสุวรรณ
Source : ไทยรัฐออนไลน์