ไฮโดรเจน อีโคโนมี จะเปลี่ยนโลกให้แตกต่าง (ในทางที่ดีขึ้น) จากโลกที่เราอยู่ เราเป็น อย่างสิ้นเชิง ไฮโดรเจน (H₂) คือพลังงานทดแทนสะอาด ไม่มีปัญหาสิ่งแวดล้อม ไม่ต้องกังวลว่าจะขาดแคลนพลังงาน ท่านลองหลับตา นึกภาพดู ไฮโดรเจน สามารถหาซื้อได้ทุกหน ทุกแห่ง มีปั๊มขายไฮโดรเจนแทนปั๊มน้ำมัน มีโรงไฟฟ้าพลังไฮโดรเจนขนาดใหญ่แทนโรงไฟฟ้าแบบเดิม ๆ ไร้ซึ่งไอเสียให้เห็น โรงงานไม่ปล่อยควันดำอีกต่อไป รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) วิ่งกันอย่างดาษดื่นตามท้องถนน นี่แหละ ไฮโดรเจน อีโคโนมี

ที่มาของไฮโดรเจน อีโคโนมี คือความต้องการระบบพลังงานอุดมคติแห่งอนาคต ที่จะต้อง สะอาด ประสิทธิภาพสูง ยืดหยุ่น ปลอดภัย เสถียรภาพสูง ใช้ได้ต่อเนื่อง และราคาถูก ซึ่งพลังงานไฮโดรเจน คือคำตอบที่เป็นไปได้

ไฮโดรเจนคืออะไร

ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส อะตอมไฮโดรเจนมีโครงสร้างที่ง่ายที่สุดและน้ำหนักเบาที่สุด มีเพียง 1 โปรตอน และ 1 อิเล็กตรอน และมีปริมาณมากที่สุดในจักรวาล

พลังงานแสงอาทิตย์มาจากไฮโดรเจน ดวงอาทิตย์บรรจุไปด้วยไฮโดรเจนและก๊าซฮีเลียม การรวมตัวของอะตอมไฮโดรเจนภายในดวงอาทิตย์เพื่อเกิดอะตอมฮีเลียม ทำให้มีพลังงานแผ่รังสีออกมา กระบวนการนี้เราเรียกว่า ฟิวชัน

พลังงานที่แผ่รังสีออกมา ทำให้สิ่งมีชีวิตบนโลกดำรงชีวิตอยู่ได้ ให้แสงสว่าง ให้พลังงานแก่ต้นไม้ พืช เกิดลม เกิดฝน เกิดเชื้อเพลิงฟอสซิล (จากซากพืช ซากสัตว์) ดังนั้น พลังงานที่เราใช้ทุกวันนี้มาจากดวงอาทิตย์ ซึ่งเกิดจากไฮโดรเจน

ก๊าซไฮโดรเจนโดด ๆ ไม่มีบนโลก แต่มันเป็นส่วนประกอบของสารประกอบอื่น ๆ เช่นรวมกับออกซิเจนเป็นน้ำ แต่เมื่อรวมกับคาร์บอนได้สารประกอบหลายอย่างเช่น มีเทน (CH₄) ถ่านหิน และปิโตรเลียม และไฮโดรเจนยังพบในชีวมวล 

ไฮโดรเจนเป็นสื่อพลังงาน

ทุกวันนี้เราใช้ไฟฟ้า เป็นสื่อพลังงาน เนื่องจากเคลื่อนย้ายและใช้ง่าย เพราะหากว่าเราต้องใช้การเผาถ่าน มีเขื่อนกั้นน้ำส่วนตัว ชีวิตคงจะลำบากกว่านี้ แต่เรามีไฟฟ้าเป็นสื่อพลังงาน ทำให้ชีวิตเราสบายขึ้น ไฮโดรเจนคือสื่อพลังงานในอนาคต เพราะ สะอาดในการผลิต เก็บ และส่งจ่าย และค่าใช้จ่ายในการส่งจ่ายไฮโดรเจนผ่านท่อต่ำกว่า การส่งจ่ายไฟฟ้าตามสายไฟฟ้า 4 เท่า

เกี่ยวกับ ไฮโดรเจน

- ไฮโดรเจนมีพลังงานต่อน้ำหนักสูงสุดในบรรดาเชื้อเพลิงที่มีอยู่ มีค่าพลังงาน 120 MJ/kg หรือ คิดเป็น 3 เท่า ของน้ำมัน

- ไฮโดรเจนไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส

- ปริมาณไฮโดรเจนในจักรวาล มีกว่า 90% โดยน้ำหนัก

- แต่ไฮโดรเจนโดด ๆ ไม่มีบนโลก

- ไฮโดรเจนจุดติดไฟง่าย แต่มองไม่เห็น

- การผลิตไฟฟ้าจากไฮโดรเจน ปราศจากฝุ่นละออง ซัลเฟอร์ คาร์บอนไดออกไซด์

- ไฮโดรเจนสามารถผลิตจากพลังงานทดแทนพวกชีวมวล เอเธอนอล อิเล็กโตรไรซิสของน้ำ

- ปัจจุบันไฮโดรเจนใช้เป็นวัตถุดิบ ส่วนผสมเคมี ในภาคอุตสาหกรรมเป็นหลัก

- องค์การ NASA เป็นหน่วยงานที่ใช้ไฮโดรเจนเพื่อเป็นเชื้อเพลิงมากที่สุด

การประยุกต์ใช้ไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนใช้ในอุตสาหกรรมเคมี ถ้าใช้เป็นเชื้อเพลิง จะใช้มากในองค์การ NASA โดยไฮโดรเจนเหลวใช้เป็นเชื้อเพลิงขับเคลื่อนยานอวกาศ ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงให้เซลล์เชื้อเพลิงผลิตไฟฟ้าสำหรับระบบไฟฟ้าต่าง ๆ ในยานอวกาศ ได้น้ำบริสุทธ์เพื่อใช้

ไฮโดรเจนสามารถนำไปผสมกับน้ำมันเบนซิน เอเธอนอล เมธานอล ก๊าซธรรมชาติ ใช้สำหรับยานพาหนะ เพื่อเพิ่มสมรรถนะและลดมลภาวะ เพราะถ้าผสมไฮโดรเจน 5% ในน้ำมันเบนซินจะช่วยลด NOx 30% แต่ถ้าจะใช้รถยนต์พลังไฮโดรเจน100% คงต้องใช้เวลาอีก 10-20 ปี เพราะเป็นการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเกินไปอาจจะกระทบต่อโครงสร้างสาธารณูปโภคพื้นฐานมากเกินไป (ลองนึกดู ปั๊มน้ำมันต้องเปลี่ยนหมด ระบบส่ง จัดเก็บต้องเปลี่ยนใหม่หมด) แต่ถ้านำไฮโดรเจนไปใช้เป็นเชื้อเพลิงเครื่องบิน จะแพร่หลายได้เร็วกว่าเนื่องจากไฮโดรเจนมีพลังงานต่อน้ำหนักสูง ทำให้น้ำหนักเบา เครื่องบินบรรทุกได้มาก ไม่มีมลภาวะ และปรับเปลี่ยนโครงสร้างระบบสาธารณูปโภคได้ง่ายกว่า

สำหรับโรงไฟฟ้าพลังไฮโดรเจนนั้นในอนาคตอันใกล้เราคงยังไม่เห็น เพราะลงทุนสูง แต่อาจจะเห็นโรงไฟฟ้าที่ใช้ก๊าซธรรมชาติมีไฮโดรเจนผสมเพื่อลดมลภาวะของโรงไฟฟ้าเดิม

ประโยชน์ของ Hydrogen Economy

- ความมั่นคงของระบบพลังงาน ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงแก่เซลล์เชื้อเพลิงแทนการพึ่งพาน้ำมัน จะทำให้มีแหล่งพลังงานที่มั่นคงต่อมนุษยชาติ ไฮโดรเจนสามารถผลิตจากธรรมชาติหลายหลายแหล่ง ได้แก่ เชื้อเพลิงฟอสซิล พลังงานทดแทนจากผลิตผลทางการเกษตร

- ลดปัญหาสิ่งแวดล้อม การใช้ไฮโดรเจนไม่มีฝุ่นละออง ไม่มีซัลเฟอร์ และ CO₂ ทำให้ขจัดปัญหาสิ่งแวดล้อมจากการใช้ ส่วนการผลิตไฮโดรเจน ถ้าไฮโดรเจนผลิตจากพลังงานทดแทนหรือเทคโนโลยีผลิตเชื้อเพลิงฟอสซิลสะอาดจะทำให้ลดมลภาวะจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล

- ประสิทธิภาพพลังงานสูงขึ้น เซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงมีประสิทธิภาพสูงกว่าเทคโนโลยีการเผาไหม้แบบเดิมซึ่งมีประสิทธิภาพเพียง 35% ในขณะที่เซลล์เชื้อเพลิงมีประสิทธิภาพ 60% และถ้าเซลล์เชื้อเพลิงถูกใช้เป็นระบบผลิตไฟฟ้า ความร้อนร่วม (Co-generation) จะมีประสิทธิภาพ 85% หรือแม้กระทั่งเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้น้ำมันมีประสิทธิภาพเพียง 30% ในขณะที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงขับเคลื่อนมอเตอร์มีประสิทธิภาพ 50%

- ต้นทุนการผลิตและส่งจ่าย เป็นความท้าทายชิ้นใหญ่ต่อการทำให้ไฮโดรเจนมีใช้กันอย่างแพร่หลาย  เพราะโครงสร้างสาธารณูปโภคโภคระบบผลิตและส่งจ่ายที่ใช้อยู่ต้องเปลี่ยนใหม่

- การเก็บไฮโดรเจน เนื่องจากไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงที่มีความหนาแน่ต่ำ ทำให้เก็บยากและขนาดภาชนะที่ใช้เก็บดูจะไม่สอดคล้องกับประโยชน์นัก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การนำไปใช้กับยานพาหนะ ซึ่งต้องการภาชนะที่มีขนากเล็ก

- ความปลอดภัย ไฮโดรเจนเป็นสารระเหยที่มีพลังงานสะสมสูง จุดติดเร็ว จึงเป็นห่วงเรื่องความปลอดภัยในการใช้ แต่จริง ๆ แล้วก็ไม่ต่างจากน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ซึ่งในสมัยก่อนก็กลัวเรื่องความปลอดภัย แม้กระทั่งไฟฟ้า คนยังไม่กล้าให้เด็กเข้าใกล้หลอดไฟที่เริ่มออกมาใหม่ เราค่อนข้างจะคุ้นเคยกับน้ำมัน ขณะที่การใช้ไฮโดรเจนเป็นสิ่งใหม่ ดังนั้นไฮโดรเจนสามารถผลิต เก็บและใช้ ให้ปลอดภัยได้ไม่ด้อยกว่าเชื้อเพลิงอื่น

ถึงแม้ว่า การสร้างไฮโดรเจน อีโคโนมี มีความท้าทายให้ผู้บุกเบิกพิชิตอีกมาก วิสัยทัศน์การสร้าง ไฮโดรเจน อีโคโนมี ไม่ใช่ให้สำเร็จในวันพรุ่งนี้ เดือนหน้า หรือปีหน้า แต่มันเป็นสิ่งที่เป็นไปได้ อะไรที่ทำให้เชื่อว่ามันเป็นไปได้ โปรดติดตามได้ในฉบับที่ 138

 .

เอกสารอ้างอิง 

- Hydrogen program, EERE US Department of Energy