ท้องถนนเป็นแหล่งรวมมลภาวะทั้งทางเสียงและทางอากาศ ที่สำคัญท้องถนนคือแหล่งผลิตก๊าซก่อภาวะเรือนกระจกขนาดใหญ่
สิริชนก จันทร์ใบ
ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ
ไฮโดรเจนเพื่อการขนส่ง
จากสถิติในยุโรปร้อยละ 31 ของพลังงานทั้งหมดใช้ไปกับการขนส่ง และพลังงานกว่า 98% ของระบบขนส่งเป็นการพึ่งพาเชื้อเพลิงปิโตรเลียม ดังนั้นอาจพูดได้ว่าท้องถนนเป็นแหล่งรวมมลภาวะทั้งทางเสียงและทางอากาศ ที่สำคัญท้องถนนคือแหล่งผลิตก๊าซก่อภาวะเรือนกระจกขนาดใหญ่
รูปที่ 14 รูปแสดงความสัมพันธ์ระหว่างชนิดของเซลล์เชื้อเพลิงกับความต้องการในแง่ ประสิทธิภาพสูงสุดของเชื้อเพลิง การไม่ก่อสารพิษ และใช้ได้ในระยะยาว ซึ่งพบว่าจะมีเฉพาะเซลล์เชื้อเพลิงและพลังงานไฮโดรเจนเท่านั้นที่ครอบคลุมทุกความต้องการ
จากสถิติในปี ค.ศ. 1999 พบว่าเฉพาะการขนส่งในประเทศนอร์เวย์เป็นส่วนที่ผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากถึงร้อยละ 32 ของปริมาณก๊าซที่เกิดขึ้นทั้งหมด โดยที่ยวดยานบนถนนอยู่ใน 65% ของกลุ่มผู้ผลิตก๊าซ CO2 ทั้งหมด ส่งผลให้สถิติในช่วง ค.ศ. 1990–1999 มีอัตราการเกิดก๊าซก่อภาวะเรือนกระจกเพิ่มขึ้นถึง 26% [ที่มา: National Transportation Plan, 1999]
จากข้อกำหนดด้านมลภาวะในแถบนอร์เวย์จึงมีการออกสำรวจและพบว่าประชากรกว่า 750,000 คน ต้องทนทุกข์จากมลภาวะทางเสียงหรือไม่ก็มลภาวะทางอากาศจากการจราจร ซึ่งการสัญจรบนท้องถนนถือเป็นสาเหตุหลักที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในนอร์เวย์ [ที่มา: SFT, 30 June 1998]
นอกจากนี้ ทางสถาบันมะเร็งโลก ในเมืองลียอง ประเทศฝรั่งเศส มีข้อสรุปว่าก๊าซเสียจากรถยนต์ดีเซลมีผลเสี่ยงสูงต่อการก่อมะเร็งในคน แต่สำหรับผลจากรถยนต์เบนซินยังไม่มีการยืนยันข้อสรุปดังกล่าว ทั้งนี้ก็เป็นเพราะว่าอนุภาคหรือฝุ่นในไอเสียจากรถยนต์ดีเซลทำให้โมเลกุล DNA ในสิ่งมีชีวิตเกิดการเสียหาย นำไปสู่การก่อตัวของเซลล์มะเร็ง จากรายงานประจำปีพบว่าประชากรในประเทศนอร์เวย์เสียชีวิตด้วยโรคมะเร็ง ที่มีสาเหตุหลักมาจากอนุภาคในฝุ่นไอเสียของรถยนต์ดีเซล [ที่มา: ศาสตราจารย์ทอร์ สแกนเนอร์ หน่วยพิทักษ์และศึกษาสภาพแวดล้อมในการทำงานที่อาจก่อให้เกิดโรคมะเร็ง โรงพยาบาลเรเดียม เมื่อ 22 กุมภาพันธ์ ปี ค.ศ.1999]
กรุงปักกิ่ง
ในปี ค.ศ. 1992 ทางองค์การอนามัยโลกได้จัดให้กรุงปักกิ่งติดอันดับสอง ในเรื่องมลภาวะทางอากาศสูงในเขตตัวเมือง นับจากนั้นเป็นต้นมาพบว่ายอดการใช้ยวดยานพาหนะกลับเพิ่มสูงขึ้นอีกถึงสองเท่าตัว โดยมียอดการใช้รถยนต์เพิ่มขึ้น 13% ต่อปี การเพิ่มขึ้นของรถยนต์นี้ทำให้การใช้จักรยานในจีนเป็นเรื่องที่เสี่ยงอันตราย ทั้งจากมลภาวะบนท้องถนนรวมทั้งเรื่องความปลอดภัย
ส่วนในกลุ่มประเทศที่กำลังพัฒนาพบว่ามักจะประสบปัญหาเรื่องมลภาวะทางอากาศอย่างมาก เพราะจากผลการสำรวจของ World Bank ในระยะหลังชี้ให้เห็นถึงอัตราการเสียชีวิตที่สูงขึ้น เช่นในประเทศอินเดียมีอัตราการเสียชีวิตของประชากรเนื่องมาจากอากาศเป็นพิษในย่านตัวเมืองกว่า 40,000 คนต่อปี [ที่มา: The Cost of Inaction: เป็นการประเมินจากภาพรวม และดูจากตัวเลขทางเศรษฐกิจของอินเดียที่มีแนวโน้มถดถอย: ข้อมูลจาก World Bank ภาคเอเชียในปี ค.ศ.1995]
ดังนั้นแนวทางในการลดปริมาณก๊าซเสียที่เกิดจากน้ำมือมนุษย์ดูจะมีอยู่สองแนวทางด้วยกัน (ซึ่งให้ประโยชน์ทั้งสองแนวทาง) แนวทางแรกคือการปรับเปลี่ยนวิถีชีวิตให้มนุษย์เราเดินทางด้วยรถยนต์น้อยลง ส่วนทางที่สองคือการใช้เทคโนโลยีเข้าช่วย เช่นการปรับแต่งรถยนต์ให้มีอัตราการปล่อยไอเสียต่อระยะทางลดลง แต่ในรายงานฉบับนี้เป็นการนำเสนอเฉพาะแนวทางที่สองเท่านั้นเพราะต้องการเน้นถึงเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องเป็นสำคัญ
จากเทคโนโลยียานยนต์ในปัจจุบันมีศักยภาพที่ดีพอที่จะพัฒนาให้เป็นเครื่องยนต์ที่ลดการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลงได้ แต่คงลดได้แค่ระดับหนึ่งเท่านั้น เพราะถ้ามีการใช้รถยนต์มากขึ้นจะส่งผลให้ปริมาณก๊าซเสียโดยรวมไม่ลดลงอยู่ดี
ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องพัฒนาเทคโนโลยีให้สามารถรองรับเครื่องยนต์เพื่อใช้กับเชื้อเพลิงชนิดใหม่ ซึ่งขณะนี้กระแสเรื่องพลังงานไฟฟ้าและไฮโดรเจนกำลังมาแรง โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้ามองในแง่ของเชื้อเพลิงไร้มลพิษ โดยที่อุปกรณ์ทุกส่วนในระบบเครื่องยนต์จะไม่ก่อให้เกิดก๊าซเสียขึ้นเลย
เซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้ไฮโดรเจนเป็นตัวนำพลังงานมีศักยภาพที่ดีที่จะช่วยแก้ปัญหาเรื่องมลภาวะทางอากาศได้ เพราะยวดยานชนิดนี้จะไม่ก่อให้เกิดไอเสีย และให้ค่าประสิทธิภาพในการทำงานที่สูงเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ลูกสูบปัจจุบันที่วิ่งได้ระยะทางเท่ากัน ทั้งนี้การเลือกเชื้อเพลิงสำหรับอนาคตจะต้องตอบสนองความต้องการได้สามประการดังนี้ ต้องเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ต้องสามารถทำกำไรได้ และต้องตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคได้
รูปที่ 15 สถิติปริมาณมลภาวะทางอากาศในย่านตัวเมืองสำคัญ
ดูเหมือนว่าแนวความคิดเรื่องพลังงานไฮโดรเจนสำหรับอนาคตนั้นจะได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญต่อระบบขนส่ง [ที่มา: Ogden et al., 1999] แต่ทั้งนี้บางบริษัท เช่น Statoil, Metanex, DaimlerChrysler กลับเห็นว่าเมธานอลต่างหากที่จะสามารถทดแทนการใช้น้ำมัน ทั้งยังสามารถให้บริการได้ในสถานีบริการน้ำมันเชื้อเพลิงในปัจจุบันได้
แต่ถึงอย่างไรก็ตามยังมีบางกลุ่มที่คิดว่ารถยนต์ระบบไฮบริดและระบบไฟฟ้าน่าจะเป็นคำตอบในช่วงการเปลี่ยนแปลงนี้ แต่ยังมีอีกบางส่วน เช่น บริษัท General Motors และ ExxonMobil ที่เห็นว่าควรทำการปรับปรุงเครื่องยนต์สันดาปภายในปัจจุบันให้มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเพื่อรอการมาของยุคไฮโดรเจน [ที่มา: Weiss et al., 2001] ดังนั้นการพิจารณาความเป็นไปได้ต้องดูจากทั้งฐานรากของเทคโนโลยีและปริมาณเงินที่ต้องลงทุนด้วย
แต่ทั้งนี้กลุ่มผู้ผลิตน้ำมันรายใหญ่ เช่น Shell, Norsk Hydro และ Texaco ไม่ต้องทำการลงทุนก่อสร้างสถานีบริการเชื้อเพลิงชนิดใหม่อีกรอบ เพราะนั่นอาจหมายถึงเม็ดเงินจำนวนมหาศาลที่ต้องจมลงไป แต่ก็ไม่อาจปฎิเสธได้เช่นกันว่าในระหว่างนี้เมธานอลคือเชื้อเพลิงที่ควรเลือกส่งเสริมเป็นอย่างยิ่ง แม้ว่าสถานบริการเชื้อเพลิงปิโตรเลียมจะใช้ต้นทุนต่ำ แต่นั่นย่อมหมายถึงรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงต้องติดตั้งตัวกลั่นเมธานอลในตัว ซึ่งคงไม่คุ้มค่าสักเท่าไหร่เพราะระบบยานยนต์จะมีความซับซ้อนมากขึ้น ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการทำงานลดลงด้วย
ณ ขณะนี้การคำนึงถึงปัญหาเรื่องเชื้อเพลิงกับระบบขนส่งคงต้องพิจารณาให้ครอบคลุมและเชื่อมโยงกับปัจจัยที่สำคัญทุกด้าน ตั้งแต่แหล่งพลังงานจนกระทั่งถึงการนำพลังงานไปใช้ตลอดทั้งวงจร นั่นก็หมายความว่าเรื่อง “ตัวนำพลังงาน” ที่สมบรูณ์กำลังอยู่ในความสนใจ
ส่วนการประเมินด้านอื่นที่ต้องคำนึงถึงน่าจะเป็น ต้นทุนการสร้างโครงสร้างเพื่อการบริการเชื้อเพลิงแบบใหม่ ต้นทุนในการผลิตเชื้อเพลิง รวมทั้งต้นทุนของการผลิตและบำรุงรักษายานยนต์ ขณะเดียวกันประเด็นในเรื่องผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจะต้องประเมินออกมาในรูปมูลค่าที่ต้องใช้ในการกำจัดมลพิษตลอดทั้งกระบวนการ ด้วยมุมมองดังกล่าวทำให้ Bellona เห็นตรงกับ Shell Hydrogen ว่าถึงเวลาแล้วที่ต้องทำอะไรสักอย่างแต่ต้อง “ทำทีเดียวและทำให้ถูก” [ที่มา: Shell 2000]
ปัจจุบันนี้ระบบขนส่งถูกกดดันจากทั้งข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นและอัตราภาษีที่สูงขึ้น โดยเฉพาะข้อกำหนดเรื่องยานยนต์ไร้ไอเสีย (ZEV) ทั้งในแคลิฟอร์เนียและในแถบยุโรป ภายใต้โครงการ “Auto-oil Program” ซึ่งข้อบังคับที่กำหนดขึ้นในทั้งสองทวีปมีทิศทางไปในแนวทางเดียวกัน คือต้องเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเป็นสำคัญ
ทั้งนี้อุตสาหกรรมยานยนต์อาจจะไม่ขานรับข้อกำหนดดังกล่าวด้วยความเต็มใจนัก โดยเฉพาะการพัฒนายานยนต์เพื่อประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมเป็นหลัก แต่ขณะนี้กลุ่มผู้ผลิตได้เปลี่ยนแนวทางการดำเนินการและหันกลับมามุ่งพัฒนาเทคโนโลยีเพื่ออนุรักษ์สิ่งแวดล้อมมากขึ้นเป็นลำดับ
โดยแนวโน้มดังกล่าวเป็นไปในแนวทางเดียวกันรวมไปถึงกลุ่มประเทศกำลังพัฒนา ที่ซึ่งเคยได้ชื่อว่าเป็นตลาดรับซื้อรถเก่าราคาถูกในสมัยก่อน ทั้งนี้แนวความคิดเรื่องยานยนต์ไร้ไอเสียได้เกิดขึ้นในแคลิฟอร์เนียตั้งแต่ต้นปี ค.ศ.1990 ภายใต้โครงการชื่อ “Zero Emission Vehicle” หรือ “ZEV Program” รายละเอียดเพิ่มเติมดูได้ที่ http://www.arb.ca.gov/msprog/zevprog/zevprog.htm)
เดิมทีแล้วโครงการ ZEV ตั้งเป้าไว้ว่าภายในปี ค.ศ. 2003 รถยนต์ที่ผลิตออกมาใหม่ต้องมีอย่างน้อย 10% ที่เป็นรถยนต์ไร้ไอเสีย ซึ่งเป็นข้อกำหนดที่ได้รับความเห็นชอบจากหลาย ๆ ฝ่ายในการประชุมในเดือนพฤษภาคม ปี ค.ศ. 2000
แต่ทั้งนี้ต่อมาในเดือนมกราคม 2001 กลุ่มอุตสาหกรรมได้รวมตัวกันกดดันบอร์ดบริหารทรัพยากรทางอากาศของแคลิฟอร์เนีย (CARB) อย่างหนัก โดยเรียกร้องให้มีการยืดหยุ่นการบังคับใช้ข้อกำหนดดังกล่าว ให้เป็นการดำเนินการอย่างค่อยเป็นค่อยไป โดยเริ่มที่ยานยนต์ก่อไอเสียในระดับต่ำ (Partial Zero Emission Vehicle: PZEV) แทนยานยนต์ไร้ไอเสีย ทำให้สถานการณ์เปลี่ยนไป ส่งผลให้ข้อกำหนดดังกล่าวได้ปรับลดความเข้มงวดลง
โดยให้รถยนต์ใหม่ต้องมีอย่างน้อย 4% เท่านั้นที่ต้องเป็นรถไร้ไอเสีย หรือ ZEV โดยเริ่มบังคับใช้ในปี ค.ศ. 2003 ส่วนอีก 6% ให้เป็นรถก่อไอเสียในระดับต่ำหรือ แบบ PZEV ได้ ส่งผลให้ผู้ผลิตรถยนต์สามารถผลิตรถยนต์ภายใต้มาตรฐานไอเสียที่ปล่อยได้ในระดับต่ำ แต่คาดว่าในปี ค.ศ. 2018 ต้องสามารถบังคับใช้ข้อกำหนดโดยการเพิ่มปริมาณรถยนต์ ZEV หรือรถยนต์ไร้ไอเสียให้มากถึง 16%
ในขณะเดียวกันถ้าผู้ผลิตรถสามารถนำรถไฟฟ้าและไฮโดรเจนที่ไร้ไอเสียออกสู่ตลาดได้เร็วก็จะได้รับสิทธิพิเศษก่อนใคร ดังนั้นนอกจากรัฐแคลิฟอร์เนียแล้วยังมีการบังคับใช้ข้อกำหนดเดียวกันนี้ในรัฐ แมซาชูเสต นิวยอร์ก นิวแฮมเชียร์ และมีเอนย์
ดังนั้นในรายงานฉบับนี้จึงได้สรุปเทคโนโลยีที่น่าสนใจของรถยนต์รุ่นใหม่ที่ได้รับการออกแบบโดยบริษัทผู้ผลิตรถชื่อดังทั้งหลาย โดยจะเน้นไปที่การอธิบายถึงข้อกำหนดทางเทคโนโลยี เพราะว่าเทคโนโลยีของเซลล์เชื้อเพลิงไปไกลมากจนใกล้จะถึงขั้นตอนการผลิตสู่ตลาดในอีกไม่นานเกินรอ
การสัญจรทางบก
ในช่วงทศวรรษที่ 1930s วิศวกรชาวเยอรมัน Rudolf Erren ได้ทำการดัดแปลงรถยนต์และรถบรรทุกกว่าพันคันให้ใช้ได้กับพลังงานไฮโดรเจน นอกจากนี้ Erren ยังได้ดัดแปลงรถบัส กระทั่งเรือดำน้ำ และรถไฟ ให้สามารถใช้พลังงานไฮโดรเจนได้เช่นกัน [ที่มา: Hart 1997]
ส่วนทาง BMW เอง ก็ได้มีการพัฒนารถยนต์ไฮโดรเจนต้นแบบขึ้นในระยะ 10 ปีที่ผ่านมา โดยทำการดัดแปลงจากเครื่องยนต์สันดาปภายใน และได้สร้างรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงอัลคาไลน์ต้นแบบขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 1960s และ 1970s
โดยในปี ค.ศ.1993 รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง PEM คันแรกได้ออกวิ่งทดสอบบนถนนเป็นครั้งแรก และในปีเดียวกันนั้นทางบริษัท Energy Partners ได้สร้างรถกอล์ฟเซลล์เชื้อเพลิงขึ้น ส่วนบริษัท Ballard ก็ได้ออกตัวรถบัสเซลล์เชื้อเพลิงมาในเวลาใกล้ ๆ กัน บริษัท Ballard ได้เริ่มพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิง PEM ขึ้นตั้งแต่ปี 1983 นอกจากนี้ ในปี ค.ศ. 1994 และ 1996 Daimler Benz ได้เปิดตัวรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง (Necar I) ในขณะที่ Toyota ก็ได้นำเสนอรถเซลล์เชื้อเพลิงต้นแบบเป็นครั้งแรกเช่นกัน
• รถยนต์
ในหัวข้อนี้เป็นการนำเสนอเทคโนโลยีของรถยนต์ไฮโดรเจนต้นแบบจากผู้ผลิตชั้นนำทั้งหลาย รวมไปถึงเหตุผลในการออกแบบโครงสร้าง การเก็บไฮโดรเจน และระยะทางที่วิ่งได้ต่อเชื้อเพลิงหนึ่งถัง
- Ford
รถ Ford P2000 ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิงได้เปิดตัวไปในปี ค.ศ.1998 ซึ่งเป็นการออกแบบให้รถมีประสิทธิภาพเท่ากับรถ Ford รุ่น Taurus รถไฮโดรเจนดังกล่าวอาศัย “Stack” หรือชุดของเซลล์เชื้อเพลิงที่สามารถผลิตกำลังได้ 75 kW และจุก๊าซไฮโดรเจนได้ 1.4 kg ในถังเก็บความดันสองถัง สามารถรองรับให้รถวิ่งได้ระยะทาง 160 km ต่อการจุเชื้อเพลิงเต็มถัง ทั้งนี้ตัวถังรถทำด้วยวัสดุชนิดเบา เช่น อะลูมิเนียม แมกนีเซียม และโลหะผสม ซึ่งน้ำหนักที่เบานี้ช่วยให้รถยนต์ประหยัดเชื้อเพลิงได้มากขึ้น
ต่อมาในปี ค.ศ. 2000 Ford ได้ออกตัวรถไฮโดรเจนอีกรุ่นที่ออกแบบมาเพื่อเจาะกลุ่มลูกค้าในแถบยุโรปเป็นหลัก สามารถเก็บไฮโดรเจนภายใต้ความดันได้ถึง 2 kg โดยชุดเซลล์เชื้อเพลิงนี้มีขนาด 75 kW ทำให้รถวิ่งได้ไกลถึง 160 km ให้อัตราเร็วสูงสุด 130 km/h และมีอัตราเร่งจาก 0 ถึง 80 km/h ใน 8.8 วินาที [ที่มา: Hyweb 2001]
- General Motors
สำหรับบริษัท GM เลือกที่จะใช้ตัวถัง Opel’s Zafira Station Wagon มาดัดแปลงเป็นรถไฮโดรเจน HydroGen 1 เปิดตัวไปเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ ปี ค.ศ.2000 ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิงขนาด 80 kW และใช้มอเตอร์ไฟฟ้า 55 kW ที่ให้ทอร์คสูงสุด 305 Nm (นิวตัน-เมตร) แทนเครื่องยนต์ปัจจุบัน
โดยรถมีน้ำหนักรวมทั้งหมด 1,575 kg ซึ่งหนักกว่ารถยนต์เบนซินขนาดมาตรฐานเล็กน้อย ที่หนักเพียง 1,425 kg โดย HydroGen 1 ให้อัตราเร่งจาก 0 ถึง 100 km/h ภายใน 16 วินาที ส่วนถังบรรจุขนาด 75 ลิตรสามารถจุไฮโดรเจนเหลวได้ 5 kg ทำให้รถวิ่งได้ไกลถึง 400 km แต่เบาะหลังจะต้องถูกยกสูงขึ้น 30 เซนติเมตรจากระดับเดิมของรถ Zafira มาตรฐาน รวมทั้งพื้นตัวถังก็ต้องถูกยกสูงขึ้นอีก 10 เซนติเมตรเช่นกัน
ดังนั้นเวอร์ชัน 3 คือ HydroGen3 ที่ได้ออกสู่สายตาไปเมื่อเดือนกันยายน ปี ค.ศ.2001 มีความพิเศษกว่าตรงที่ขนาดของเซลล์เชื้อเพลิงและเครื่องยนต์ที่มีความกะทัดรัดมากขึ้น เพื่อเพิ่มเนื้อที่ในห้องโดยสารให้กว้างเท่ากับรถ Zafira มาตรฐาน ส่วนงานพัฒนาเพื่อการการสตาร์ทรถ Opel ภายใต้ภาวะเย็นจัดที่ระดับ -20 ๐C ก็ประสบผลสำเร็จเช่นกัน
โดยเป้าหมายต่อไปคือการพัฒนาให้รถสามารถสตาร์ทได้ที่ระดับอุณหภูมิ -40 ๐C ส่วน Opel’s Zafira HydroGen 1 อยู่ในการทดสอบภายใต้สภาพแวดล้อมที่เลวร้ายต่าง ๆ เพื่อดูสมรรถนะ ทั้งนี้ทาง GM และ Toyota ได้เห็นพ้องและร่วมกันทำข้อตกลงเพื่อการพัฒนารถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง
ในอนาคตอันใกล้นี้บริษัท GM มองว่าที่สุดของความท้าทายคือการก่อสร้างโครงสร้างสาธารณูปโภคหรือสถานีเพื่อการให้บริการเชื้อเพลิงไฮโดรเจน รวมทั้งการลดต้นทุน และการพัฒนาถังบรรจุให้มีความกะทัดรัดและมีน้ำหนักเบาลง ดังนั้นโดยภาพรวมแล้วแสดงให้เห็นว่าทางบริษัท GM ก็มองว่า “ไฮโดรเจน” คือเชื้อเพลิงในอนาคตที่สำคัญ เพราะเครื่องยนต์ที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงและไฮโดรเจนจะให้ประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงชนิดอื่น
และการสันดาปไฮโดรเจนก็ไม่สร้างไอเสีย ให้เพียงแค่น้ำเท่านั้น นอกจากไม่สร้างมลภาวะทางอากาศแล้ว ยังไม่สร้างมลภาวะทางเสียง หรือแทบจะไม่มีเสียงเลยก็ว่าได้ ที่สำคัญยังให้ความรู้สึกที่ดีเยี่ยมในการขับขี่ [ที่มา: Opel, 2000]
- DaimlerChrysler
ในส่วนของ Daimler Benz ได้นำเสนอ Necar 1 ในปี ค.ศ.1994 ซึ่งเป็นรถบรรทุกขับเคลื่อนด้วยชุดเซลล์เชื้อเพลิงทดสอบ และตามมาด้วยการเปิดตัว Necar 2 ในปี ค.ศ.1996 ซึ่งเป็นรถมินิแวน 6 ที่นั่งขับเคลื่อนด้วยก๊าซไฮโดรเจนอัดเช่นเดียวกับ Necar 1 ในปีถัดมา คือ ปี 1997 ก็ได้ออกตัว Necar 3 แต่เป็นรถ A-Class Mercedes ที่มีเพียงสองที่นั่งและใช้เมธานอลเป็นเชื้อเพลิง
หลังจากนั้นอีกสองปี Necar 4 ซึ่งเป็นรถยนต์ไฮโดรเจนได้ถูกนำออกแสดงพร้อมกับ Necar 5 ในปี ค.ศ.1999 เดือนมีนาคม และในปี ค.ศ. 2000 ตามลำดับ ซึ่ง Necar 5 เป็นรถที่ต้องติดตั้งระบบกลั่นเมธานอลเป็นไฮโดรเจนในตัว
ถ้าเทียบระหว่าง Necar 4 กับ Necar 5 จากรูปร่างภายนอกคงไม่สามารถแยกความแตกต่างได้ เพราะว่ารถทั้งสองรุ่นต่างกันเพียงแค่ประเภทของเชื้อเพลิงที่ใช้เท่านั้น แต่สำหรับองค์กร Bellona เห็นว่าเมธานอลนั้นไม่เหมาะแก่การนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในยานยนต์เพราะว่าให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณที่สูง ดังนั้นในส่วนต่อไปของรายงานฉบับนี้จึงเน้นเฉพาะ Necar 4
Necar 4 เป็นรถ Mercedes A-Class ใช้เซลล์เชื้อเพลิงขนาด 70 kW ในการขับเคลื่อน ซึ่งติดตั้งอยู่ระหว่างช่องว่างท้ายรถ ช่องว่างดังกล่าวออกแบบมาสำหรับการจัดวางแบตเตอรี่ไฟฟ้าของรถยนต์ โดยรถรุ่นนี้มี 5 ที่นั่ง สมรรถนะในการขับเคลื่อนดีเยี่ยม และมีเนื้อที่ภายในห้องโดยสารเท่ากับรถ A-Class ปกติ
ส่วนถังจุไฮโดรเจนเหลวติดตั้งอยู่ภายใต้ห้องโดยสาร ถังเก็บไฮโดรเจนมีความจุ 5 kg และวิ่งได้ 450 km ต่อเชื้อเพลิง 1 ถัง ส่วนมอเตอร์ไฟฟ้าผลิตกำลังได้ที่ 55 kW ให้อัตราเร็วสูงสุด 145 km/h และอัตราเร่งจาก 0 ถึง 50 km/h ใน 6 วินาที ซึ่งถ้าเทียบกับรถยนต์เบนซินขนาด 60 kW จะเร่งได้ในเวลา 4 วินาที
ส่วนรถยนต์เบนซินขนาด 44 kW จะเร่งได้ในเวลา 6 วินาที สำหรับ Necar 4 มีอัตราเร่งจาก 0 ถึง 100 km/h ในเวลา 26.3 วินาที เทียบกับรถยนต์เบนซินซึ่งเร่งได้ในเวลา 12.9 วินาที และรถดีเซลที่เร่งได้ในเวลา 18 วินาที ทั้งนี้ Necar 4 มีน้ำหนักรวมหนักกว่ารถเบนซินขนาดเดียวกันอยู่ 300 kg
อย่างไรก็ตามทาง DaimlerChrysler ยังเชื่อมั่นว่าสามารถจะปรับให้น้ำหนักรถลดลงได้อีก หลังจากการทดลองวิ่งจริงกว่า 10,000 km ในเวลา 380 ชั่วโมง Necar 4 ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนไป 1.1 kg ต่อระยะทาง 100 km หรือเทียบเท่ากับการใช้น้ำมันเบนซิน 4 ลิตร ต่อการวิ่ง 100 km เมื่อเทียบกับรถ A-class มาตรฐาน ภายใต้สภาวะทดสอบเดียวกัน จะสิ้นเปลืองน้ำมันเบนซินในอัตรา 7.1 ลิตร ต่อการวิ่งในระยะ 100 km
สำหรับค่าประสิทธิภาพรวมของ Necar 4 ในการใช้พลังงานไฮโดรเจนอยู่ที่ 37.7% (คิดเป็นค่าประสิทธิภาพทั้งกระบวนการตั้งแต่การป้อนเชื้อเพลิงจากถังบรรจุถึงการขับให้ล้อหมุน) ส่วนรถ A-Class มาตรฐานที่ใช้น้ำมันเบนซินจะให้ค่าประสิทธิภาพที่ 16–18% ส่วนรถดีเซลจะให้ค่าประสิทธิภาพ 22–24% รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงนี้ให้แฟกเตอร์ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสูงถึง 62.2%
DaimlerChrysler ยังได้สรุปประโยชน์สูงสุดของการใช้เซลล์เชื้อเพลิงไว้ดังนี้
- ให้ค่าประสิทธิภาพของการใช้พลังงานสูง
- ไร้ไอเสียถ้าใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง
- มลภาวะทางเสียงต่ำมาก
- ให้ความสะดวกสบายสูงกว่า
ทั้งนี้ทาง DaimlerChrysler เห็นว่าในบรรดาพลังงานทางเลือกทั้งหมด ไฮโดรเจนดูจะมีอนาคตที่สดใสกว่าเพื่อน เพียงแต่ต้องลงทุนเพิ่มเติมอีกประมาณ 1.35 พันล้านเหรียญสหรัฐเพื่อพัฒนาให้ได้รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงเต็มรูปแบบ และคาดว่าน่าจะนำออกจำหน่ายได้ไม่เกินปี ค.ศ.2004 [ที่มา: Friedmeier 2000] ส่วนเรื่องราคาของรถเซลล์เชื้อเพลิงน่าจะมีราคาใกล้เคียงกับรถ A-Class เครื่องยนต์ดีเซล [ที่มา: Calstart 1999]
- BMW
BMW 750 hl เป็นรถรุ่นถัดมาจาก BMW’s 7-Series ที่ใช้เครื่องยนต์แบบ V12 กับเชื้อเพลิงหลักที่เป็นไฮโดรเจนเหลว แต่สามารถสวิตช์กลับมาใช้น้ำมันเบนซินได้ในกรณีที่ไฮโดรเจนหมด
ด้วยถังจุไฮโดรเจนที่หุ้มด้วยฉนวนชั้นยอดจึงจุไฮโดรเจนได้เพียงพอที่รถจะสามารถวิ่งได้ถึง 350 km ทั้งนี้รถรุ่นซีรี่ส์ 7 ยังประกอบด้วยถังน้ำมันเบนซินขนาดปกติที่รถจะใช้ในการวิ่งได้อีกถึง 500 km ในอนาคตการเติมไฮโดรเจนมีแนวโน้มที่จะใช้หุ่นยนต์อัตโนมัติในการให้บริการ โดยหุ่นยนต์บริการที่ว่านี้ถูกผลิตขึ้นครั้งแรกในประเทศเยอรมนี และมีการนำไปให้บริการในปั๊ม ณ เมืองมิวนิค ซึ่งมีแนวโน้มที่จะขยายการบริการเติมไฮโดรเจนด้วยหุ่นยนต์ในอีกหลาย ๆ เมือง ทั้งในเยอรมนีและอิตาลี [ที่มา: Hyweb 2001]
รถไฮโดรเจน BMW 750 hl ผลิตขึ้นเพียง 15 คันเท่านั้น และถูกนำออกจำหน่ายพร้อม ๆ กับ BMW 7 Series รุ่นถัดไป [ที่มา: BMW 2000]
ทั้งนี้ BMW ยังได้สนใจพัฒนารถยนต์รุ่นเล็กอย่าง Mini ให้เป็นรถไฮโดรเจนเช่นกัน ต่อมาในปี ค.ศ.2001 จึงได้ทำการเปิดตัวรถรุ่นดังกล่าว แต่มีราคาค่อนข้างสูงและสูงกว่าราคารถเบนซินรุ่นเดียวกันประมาณ 5% แต่ภายใต้การสันดาปในกระบอกสูบที่สภาวะความร้อนสูงจะก่อให้เกิด NOx ขึ้น (ในส่วนที่มีการสวิตช์กลับมาใช้น้ำมัน) แต่ถ้าผสมไฮโดรเจนเข้าไปในเชื้อเพลิงในอัตราส่วนที่ต่ำจะสามารถปรับลดอัตราการเกิดของ NOx ได้
ขณะนี้ปริมาณ NOx ที่เกิดจากการสันดาปของรถไฮโดรเจนรุ่นนี้ยังไม่มีการเก็บข้อมูลอย่างชัดเจน ดังนั้นจึงไม่สามารถเปรียบเทียบกับรถยนต์เบนซินปกติได้ แต่เครื่องยนต์เซลล์เชื้อเพลิงรุ่นนี้ให้ค่าประสิทธิภาพในการทำงานสูงกว่ารถยนต์เบนซินรุ่นเดียวกัน ดังนั้นจึงมีแนวโน้มในการนำเครื่องยนต์สันดาปภายในปกติมาดัดแปลงให้ใช้กับเชื้อเพลิงไฮโดรเจนได้
- Toyota
รูปที่ 16 กราฟแสดงค่าเปรียบเทียบประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง (คำนวณตั้งแต่ออกจากถังบรรจุเชื้อเพลิงถึงการขับให้ล้อหมุน) ระหว่างเครื่องยนต์เบนซินสันดาปภายใน กับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน ของรถ Kluger V
รูปที่ 17 โตโยต้า FCHV–4 ซึ่งเป็นรถรุ่น Kluger V/Highlander Model (หรือเรียกอีกอย่างว่า “Sports Utility Vehicle” –SUV) มี 5 ที่นั่ง
โตโยต้าคือผู้ผลิตรถไฮบริดแบบแมสโปรดักชั่นออกสู่ตลาดเป็นเจ้าแรก ซึ่งเป็นรถรุ่น Prius ที่ทำยอดขายได้กว่าหลายหมื่นคัน การเปิดตลาดรถเซลล์เชื้อเพลิงในปี ค.ศ.2003 ประสบความสำเร็จได้เพราะทางบริษัทได้ทุ่มทุนมหาศาลในการพัฒนาเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งส่งให้ผลที่ได้ประสบความสำเร็จจากการทดสอบซ้ำจนเกิดความเชื่อมั่น ดังนั้นด้วยหลายเหตุผลประกอบกันทำให้เชื่อว่ารถเซลล์เชื้อเพลิงน่าจะได้รับความสำเร็จ
ส่วนถังบรรจุไฮโดรเจนในรถไฮโดรเจนรุ่นแรกที่โตโยต้าเลือก ทำจากโลหะไฮไดรด์ใช้ในรถต้นแบบรุ่น FCHV-4 ที่พัฒนาขึ้นจากรถรุ่น Kluger V ขับเคลื่อนด้วยก๊าซไฮโดรเจนอัดที่ 250 บาร์ สำหรับรถรุ่น FCHV-4 นี้ คาดว่าจะได้รับการผลิตขึ้นไม่เกิน 30–50 คัน ในช่วงปี ค.ศ.2003 โดยเครื่องยนต์ที่ใช้เป็นแบบไฮบริดเช่นเดียวกับที่ใช้ในรถรุ่น Prius
โดยสรุปการปรับแต่งดังกล่าวเป็นการทดแทนเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยชุดของเซลล์เชื้อเพลิง (Stack) และเปลี่ยนถังน้ำมันให้เป็นถังบรรจุไฮโดรเจนแทน แต่ระบบไฮบริดจำเป็นต้องมีชุดแบตเตอรี่ช่วยในการทำงาน รถไฮบริดจึงมีดีไซน์ที่ไม่ใหญ่มากทั้งยังช่วยประหยัดพลังงานในขณะเบรกด้วย
ถ้าจุก๊าซไฮโดรเจนอัดเต็มถังรถจะวิ่งได้ 250 km ซึ่งชุดเซลล์เชื้อเพลิงที่ผลิตขึ้นโดยโตโยต้าให้กำลังมากถึง 90 kW ส่วนมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นแบบแม่เหล็กถาวร ให้กำลังสูงสุด 80 kW ให้ทอร์คที่ 260 Nm และให้อัตราเร็วสูงสุดที่ 150 km/h รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงดังกล่าวถูกนำมาทดสอบเปรียบเทียบกับรถยนต์เบนซินรุ่น Kluger V ผลปรากฏว่ารถยนต์เบนซินให้ค่าประสิทธิภาพในการใช้เชื้อเพลิงได้เพียงแค่ 16% ส่วนรถยนต์ไฮโดรเจนให้ค่าประสิทธิภาพสูงถึง 48%
[ที่มา: Toyota, 2001] และในเดือนมิถุนายน ปี ค.ศ.2001 มีการนำรถไฮโดรเจนจำนวนหนึ่งทดลองวิ่งจริงบนถนนในประเทศญี่ปุ่น
สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.
ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด
Thailandindustrycom_official
