พลังงานไฮโดรเจน Hydrogen Energy หนังสืออิเล็กทรอนิกส/แบบปฏิสัมพันธ/
พลังงานไฮโดรเจน Hydrogen Energy ไฮโดรเจน ถือเป&นธาตุที่มีปริมาณอยู5มากที่สุดในจักรวาลเท5าที่เรามีการตรวจสอบได@ และสามารถคงตัว อยู5ได@ทั้ง 3 สถานะ คือของแข็ง ของเหลว และกKาซ ไฮโดรเจนถือเป&นสารที่มีความไวไฟ และต@องการความระมัดระวังในการจัดเก็บ โดยมักอยู5ในรูปแบบถัง และรูปแบบของเหลว ในอุณหภูมิต่ำ หรือการแปรรูปเป&นแอมโมเนียเพื่อจัดเก็บก็สามารถทำได@เช5นกัน
พลังงานไฮโดรเจน Hydrogen Energy การนำเอากKาซไฮโดรเจนมาใช@เป&นเชื้อเพลิง แทนเชื้อเพลิงฟอสซิลที่เป&นสารประกอบ ไฮโดรคารTบอน(สารประกอบคารTบอนกับ ไฮโดรเจน CxHx) มันจะไม5มีทั้งเขม5าไอเสีย และกKาซคารTบอนไดออกไซดTที่เป&นกKาซเรือน กระจกออกมาจากการใช@งานเลย จัดได@ว5า เป&นพลังงานสะอาดในอุดมคติ
ไฮโดรเจน : พลังงานแห2งอนาคต เมื่อเอ&ยถึงพลังงานทางเลือกสำหรับอนาคต ย&อมมี“พลังงานไฮโดรเจน” (Hydrogen, H2) รวมอยู& ดPวยอย&างแน&นอน ทั้งนี้เพราะ ไฮโดรเจนสามารถสังเคราะหTไดPจากวัตถุดิบตามธรรมชาติหลากหลาย ประเภท และเมื่อเกิดการเผาไหมP ก็จะมีเพียงน้ำและออกซิเจนเท&านั้นที่เป^นผลพลอยไดP ซึ่งแตกต&างจาก เชื้อเพลิงอื่น ๆ ที่ใหPกaาซคารTบอนไดออกไซดTซึ่งส&งผลกระทบโดยตรงต&อการทำใหPโลกรPอนขึ้น (Global warming) นอกจากนี้ ไฮโดรเจนยังใหPค&าพลังงานเชื้อเพลิงที่สูงกว&าค&าพลังงานชนิดอื่น ไม&ก&อใหPเกิดกลุ&ม ควันฝุkนละออง และสามารถประยุกตTใชPกับงานที่ใชPพลังงานดั้งเดิมไดP รวมทั้งยังสามารถนำไปผลิต กระแสไฟฟmาโดยปmอนเขPาเซลลTเชื้อเพลิง (Fuel cell) ไดPดPวย
ไฮโดรเจน : พลังงานแห2งอนาคต ไฮโดรเจน เป^นธาตุที่เบาที่สุดและเป^นองคTประกอบของน้ำ (H2O) ที่มีมากที่สุดบนโลก นอกจากนี้ยัง เป^นธาตุที่ รวมอยู&ในโมเลกุลของสารประกอบอื่นๆ เช&น สารประกอบจําพวกไฮโดรคารTบอน (HC) ซึ่งเป^น ผลิตภัณฑTของปvโตรเลียมที่มีความสําคัญสําหรับการพัฒนาทางเศรษฐกิจของประเทศ คุณสมบัติทั่วไป ของไฮโดรเจน คือไม&มี สี ไม&มีกลิ่น ติดไฟง&าย มีความสะอาดสูง ไม&เป^นพิษและเป^นมิตรกับสิ่งแวดลPอม ไฮโดรเจนจึงถูกคาดหมายและไดPรับยอมรับว&าจะเป^นแหล&งของพลังงานเชื้อเพลิงที่สำคัญอย&างมากใน อนาคต โดยประเทศที่พัฒนาแลPวทั่วโลก เช&น สหรัฐอเมริกา เยอรมนี อังกฤษ และ ญี่ปุkน ไดPมีการวิจัย และพัฒนาในเรื่องนี้อย&างต&อเนื่อง ล&าสุด นครลอสแองเจลิสไดPประกาศแผนงานปลดระวางโรงไฟฟmาถ&านหิน เพื่อหันมาสรPางโรงไฟฟmาจาก พลังงานสะอาดในรัฐยูทาหT โดยเฟสแรกจะใชPพลังงานเชื้อเพลิงจากกaาซธรรมชาติซึ่งจะเปvดดำเนินการ ในป} 2025 และจะเปลี่ยนมาใชPพลังงานไฮโดรเจนอย&างสมบูรณTในป} 2045 ซึ่งจะทำใหPโรงไฟฟmาแห&งนี้ กลายเป^นโรงไฟฟmาพลังงานไฮโดรเจนแห&งแรกในสหรัฐอเมริกา
ไฮโดรเจนและการใช0งานพลังงานไฮโดรเจน การใช&พลังงานไฮโดรเจน • ไฮโดรเจนเป*นพลังงานทดแทนมีการใช7งานมาตั้งแต:ศตวรรษที่ 18 แล7ว และยังมีการประยุกตEใช7งานมาอย:าง ต:อเนื่องในรูปแบบต:างๆ ทั้งในยานพาหนะและในครัวเรือน โดยในปMจจุบันไฮโดรเจนมักถูกใช7งานในสองรูปแบบ หลักๆ คือ • ใช7งานจุดระเบิดในเครื่องยนตEสันดาป • ในรูปแบบของเซลลEเชื้อเพลิง • ตัวอย:างที่ชัดเจนที่สุดของการใช7งานพลังงานไฮโดรเจนคือ “จรวด” ที่สมัยก:อนใช7พลังงานที่มาจากไฮโดรเจนเป*น หลักนั่นเอง นอกเหนือจากนั้นคืออยู:ในรูปแบบของเซลลEเชื้อเพลิง เพื่อประยุกตEเข7าใช7กับอุปกรณEต:างๆ
เชื้อเพลิงที่นำมาใช2ในกระบวนการผลิตพลังงานไฮโดรเจน
เชื้อเพลิงที่นำมาใช2ในกระบวนการผลิตพลังงานไฮโดรเจน พลังงานไฮโดรเจน เกิดจากการแยกโมเลกุลของน้ำออกเป=น ไฮโดรเจน และ ออกซิเจน โดยเชื้อเพลิงที่นำมาใชPในกระบวนการผลิตพลังงานไฮโดรเจนในปÅจจุบันมาจาก 3 แหล&งหลัก คือ 1.จากเชื้อเพลิงฟอสซิล เช&น กaาซธรรมชาติ ถ&านหิน และ น้ำมันปvโตรเลียม 2. จากแหล&งพลังงานหมุนเวียน เช&น ชีวมวล พลังงานน้ำ และ พลังงานลม 3. จากพลังงานนิวเคลียรT ปÅจจุบัน กระบวนการผลิตพลังงานไฮโดรเจนที่ใหญ&ที่สุด ก็คือ การเปลี่ยนรูปสารไฮโครคารTบอนดPวยไอน้ำ (Steam reforming of hydrocarbons) แต&กระบวนการผลิตในรูปแบบนี้ก็ยังส&งผลใหPมีการปล&อย กaาซคารTบอนไดออกไซดTในปริมาณมาก ดังนั้น การผลิตพลังงานไฮโดรเจนที่เป^นพลังงานสะอาดอย&าง แทPจริง (Green Hydrogen) จึงตPองใชPเชื้อเพลิงในกระบวนการผลิตที่ไม&ก&อใหPเกิดกaาซ คารTบอนไดออกไซดTเท&านั้น
เทคโนโลยีการผลิตก<าซไฮโดรเจน
เทคโนโลยีการผลิตก/าซไฮโดรเจน การผลิตก(าซไฮโดรเจนเพื่อใช7งานจะถูกแบ>งเป@น 3 เทคโนโลยีหลัก ดังนี้ • Thermal Process การใช7พลังงานความร7อนกับแหล>งพลังงานเพื่อให7กำเนิดก(าซไฮโดรเจน • Electrolytic Process การแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำด7วยกระแสไฟฟ^า • Photolytic Process การใช7พลังงานแสงอาทิตย_เพื่อแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำ ไม>ว>าจะเป@นวิธีไหน การผลิตไฮโดรเจนจำนวนมากเพื่อให7เพียงพอกับการใช7งานยังมีความยุ>งยาก และต7นทุนที่ค>อนข7างสูง ยิ่งรวมกับการใช7งานร>วมกับเซลล_เชื้อเพลิง ที่ต7องการตัวเร>งปฏิกิริยาภายใน ราคาแพง ยิ่งส>งผลให7ต7นทุนของพลังงานชนิดนี้สูงขึ้นไปอีกเมื่อเปรียบเทียบกับพลังงานประเภทอื่นๆ นี่จึงเป@นปgจจัยแรกที่ทำให7พลังงานชนิดนี้ไม>ได7รับความนิยม
วิธีการผลิตก+าซไฮโดรเจน Steam Methane Reforming (SMR) • วิธีนี้จะใช+ก-าซธรรมชาติเข+าทำ ปฏิกิริยากับไอน้ำที่อุณหภูมิและ ความดันสูงรJวมกับตัวเรJงปฏิกิริยา จนได+ผลิตภัณฑMออกมาเปNน ก-าซคารMบอนไดออกไซดMกับไฮโดรเจน ซึ่งก-าซไฮโดรเจนสJวนใหญJที่ผลิตใช+ อยูJในปTจจุบันนั้นจะผลิตด+วยวิธีนี้ เนื่องจากมีต+นทุนต่ำที่สุด
วิธีการผลิตก2าซไฮโดรเจน Gasification • วิธีนี้จะคล+ายกันกับ SMR แตJใช+เชื้อเพลิงไฮโดรคารMบอน ในรูปของแข็งเข+าทำปฏิกิริยากับ ก-าซออกซิเจนและไอน้ำที่อุณหภูมิสูง ได+ผลผลิตเปNนก-าคารMบอนไดออกไซดM กับไฮโดรเจนเชJนเดียวกัน แตJวิธีนี้จะมีต+นทุนสูงกวJา SMR
วิธีการผลิตก+าซไฮโดรเจน Electrolysis • Electrolysis หรือ กระบวนการแยกน้ำด+วยไฟฟ\านั่นเอง ซึ่งถ+าไฟฟ\าที่ใช+ในการผลิตนั้นได+มา จากพลังงานหมุนเวียนหรือพลังงาน นิวเคลียรMแล+วไฮโดรเจนที่ผลิตได+นี้จะ ถือวJาเปNน Green Hydrogen ที่เปNน พลังงานสะอาดอยJางที่เราต+องการ แตJก็ต+องแลกมาด+วยต+นทุนการผลิตที่ สูง
วิธีการผลิตกKาซไฮโดรเจน Solar Thermochemical Hydrogen • Solar Thermochemical Hydrogen เปNนวิธีการที่ใช+ความร+อนสูงจาก พลังงานแสงอาทิตยMแบบรวมแสงใน การแยกน้ำให+เปNนก-าซออกซิเจนกับ ไฮโดรเจน
กaาซไฮโดรเจนที่ผลิตดPวยกระบวนการต&าง ๆ จึงมีการแยกประเภทเพื่อบ&งบอกว&าเป^นไฮโดรเจน ที่ผลิตมาจากกระบวนการผลิตแบบใดเป^นมิตรต&อสิ่งแวดลPอมแค&ไหน
การแยกประเภทเพื่อบ6งบอกว6าเป9นไฮโดรเจน ที่ผลิตมาจากกระบวนการผลิตแบบใดเป9นมิตรต6อสิ่งแวดลBอมแค6ไหน • จะเห็นไดPว&า Gray กับ Brown Hydrogen นั้นก็ยังมี การปล&อยกaาซคารTบอนไดออกไซดTออกมาจาก กระบวนการผลิต ส&วน Blue hydrogen นั้นจะมีการ ดักจับแยกเอากaาซคารTบอนไดออกไซดTออกมาเก็บไวP ไม&ปล&อยสู&บรรยากาศซึ่งก็จะเป^นมิตรต&อสิ่งแวดลPอม มากขึ้นแต&ย&อมแลกมาดPวยตPนทุนที่สูงขึ้นดPวย • ส&วนไฮโดรเจนที่ผลิตดPวยกระบวนการ Electrolysis จะเป^น Green Hydrogen ไดPก็ต&อเมื่อพลังงานไฟฟmา ที่นำมาผลิตไฮโดรเจนนี้มาจากพลังงานหมุนเวียนเช&น ลม แสงอาทิตยT พลังน้ำหรือพลังงานนิวเคลียรT ถPา ไฟฟmาที่นำมาผลิตไฮโดรเจนมาจากโรงไฟฟmาที่ใชP เชื้อเพลิงฟอสซิลก็จะยังไม&ถือว&าเป^น Green Hydrogen ซึ่งเชื้อเพลิงสะอาดอย&างที่เราตPองการ
Hydrogen Fuel Cell • ป7จจุบันก็ได<มีการนำไฮโดรเจนมาประยุกต/ใช<งานรGวมกับเซลล/ เชื้อเพลิง(Fuel Cell) ในการนำไฮโดนเจนมาผลิตไฟฟUาจGาย ให<กับมอเตอร/ไฟฟUาที่ใช<ในการขับเคลื่อนรถ โดยรถยนต/ที่ใช< เชื้อเพลิงไฮโดรเจนรGวมกับ Fuel Cell นี้จะเรียกวGา FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) • การทำงานของ Hydrogen Fuel Cell นี้จะใช<ไฮโดรเจนเข<าไป ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ โดยการทำปฏิกิริยาจะเกิดใน ตัวเซลล/เชื้อเพลิงได<ผลผลิตเปhนพลังงานไฟฟUาและน้ำ ดังนั้นสิ่งที่ ปลGอยออกมาจากทGอไอเสียของรถ FCEV นั้นก็จะมีเพียงอากาศ และน้ำเทGานั้นสGวนพลังงานไฟฟUาที่ได<มาก็จะถูกนำไปจGายให<กับ มอเตอร/เหมือนกับรถ BEV(Battery Electric Vehicle) รถไฟฟUาที่ใช<แบตเตอรี่ในการเก็บและจGายไฟฟUาให<กับมอเตอร/ โดยไมGมีเครื่องยนต/เลยนั้นเอง
ศักยภาพการใช+งานไฮโดรเจน
ศักยภาพการใชBงานไฮโดรเจน ระบบกักเก็บพลังงาน • นอกจากการใชPงานในอุตสาหกรรมและภาคขนส&งแลPว ไฮโดรเจนยังมีศักยภาพในการประยุกตT ใชPเป^นระบบกักเก็บพลังงานเพื่อเสริมความมั่นคงใหPกับการผลิตไฟฟmาดPวยพลังงานหมุนเวียน โดยนำเอาพลังงานไฟฟmาส&วนเกินจากระบบนำมาผลิตกaาซไฮโดรเจนอัดเก็บไวP และเมื่อมีความตPองการใชPไฟฟmาก็จะเอากaาซไฮโดรเจนที่เก็บไวPมาทำปฏิกิริยาใน Fuel Cell เพื่อผลิตกระแสไฟฟmาส&งเขPาระบบ • เริ่มมีใชPงานแลPวกับการผลิตไฟฟmาแบบผสมผสานระหว&างพลังงานลมและระบบกักเก็บพลังงาน ดPวยกaาซไฮโดรเจนและ Fell Cell เพื่อเสริมเสถียรภาพในการผลิตไฟฟmาจากพลังงานลม ใหPมีความมั่นคงและมีเสถียรภาพต&อระบบไฟฟmา
ศักยภาพการใชBงานไฮโดรเจน นิวเคลียร<ฟ>วชั่น • ไฮโดรเจนนั้นยังมีศักยภาพที่จะมาปลดปล&อยมนุษยชาติใหPเป^นอิสระดPานพลังงาน ดPวยการนำมาใชPเป^น เชื้อเพลิงนิวเคลียรTแบบฟvวชั่น ซึ่งถือไดPว&าเป^นความฝÅนอันต&อเนื่องยาวนานของมนุษยTนับตั้งแต&ที่เรามี ความรูPดPานพลังงานนิวเคลียรT • ตัวอย&างศักยภาพของพลังงานนิวเคลียรTฟvวชั่นที่ใชPไฮโดรเจนเป^นเชื้อเพลิงนั้นมีใหPเห็นอยู&แลPวทุกวัน ตั้งแต&ตื่นนอนตอนเชPายันพระอาทิตยTตก เพราะดวงอาทิตยTนั่นแหละคือเตาปฏิกรณTนิวเคลียรTฟvวชั่น ในธรรมชาติที่ใหPพลังงานแก&ทุกชีวิตบนโลกมาอย&างต&อเนื่องยาวนานกว&า 4,600 ลPานป} และจะยังคงส&องสว&างเจิดจรัสไปอีก 5,000 ลPานป}
ศักยภาพการใช+งานไฮโดรเจน นิวเคลียร9ฟ;วชั่น ปTจจุบันการพัฒนาเทคโนโลยี นิวเคลียรMฟhวชั่นเริ่มใกล+เคียงความ จริงแล+ว อีกไมJนานหนึ่งใน Mega Project ในการกJอสร+างเตาปฏิกรณM นิวเคลียรMฟhวชั่นเพื่อการทดสอบ เดินเครื่องสำหรับผลิตไฟฟ\าเครื่อง แรกของโลกก็จะแล+วเสร็จ (โครงการ ITER)
โครงการ ITER • โครงการ ITER เป^นหนึ่งในโครงการความร&วมมือระหว&างประเทศใชPเวลาพัฒนานานกว&า 50 ป} มีเจ็ดประเทศสมาชิกหลัก คือ สหรัฐอเมริกา จีน ญี่ปุkน เกาหลีใตP รัสเซีย อินเดีย และสหภาพยุโรป (นับรวมเป^นหนึ่งสมาชิก) วัตถุประสงคTเพื่อแสดงใหPเห็นว&าเราสามารถรักษาเสถียรภาพกระบวนการ นิวเคลียรTฟvวชั่นในพลาสมาไดPโดยการสรPางปฏิกิริยานิวเคลียรTฟvวชั่นในพลาสมาที่ถูกกักขังดPวย สนามแม&เหล็กเพื่อใชPในการผลิตไฟฟmา โดยขPอมูลที่ไดPจากเตาปฏิกรณTฟvวชั่นนี้จะถูกใชPในการออกแบบ และสรPางเตาปฏิกรณTนิวเคลียรTฟvวชั่นสำหรับการผลิตไฟฟmาในอนาคต ซึ่งถPาทำสำเร็จจะเป^นการพลิก อนาคตดPานพลังงานของมนุษยชาติอย&างแน&นอน • เพราะเตาปฏิกรณTชนิดนี้ใชPไฮโดรเจนเป^นเชื้อเพลิงซึ่งมีอยู&แลPวอย&างมหาศาลบนโลกในรูปของน้ำ และ ไม&มีปÅญหาการจัดการกากเชื้อเพลิงนิวเคลียรTเหมือนกับโรงไฟฟmานิวเคลียรTที่มีอยู&ในปÅจจุบัน เนื่องดPวย ผลผลิตที่ไดPจากเตาปฏิกรณTนิวเคลียรTฟvวชั่นนี้ไม&ก&อใหPเกิดสารกัมมันตรังสีใหPเราตPองจัดการภายหลัง
ปTจจุบันนอกจากโครงการ ITER ที่กำลังกJอสร+างในประเทศฝรั่งเศส ยังมีเครื่องปฏิกรณMฟhวชั่นอีกหลาย เครื่องที่เริ่มเดินเครื่องแล+ว โดยมีจีนที่เริ่มก+าวเข+ามาเปNนหนึ่งใน ผู+นำการพัฒนาเทคโนโลยีนิวเคลียรM ฟhวชั่น
พลังงานไฮโดรเจนกับประเทศไทย ในช&วงเวลาปÅจจุบันประเทศไทยมีการใชPพลังงานไฮโดรเจนอยู&พอสมควร โดยเฉพาะการใชPงาน ในการผลิตกระแสไฟฟmา โดยพลังงานไฮโดรเจนจะทำหนPาที่สนับสนุนการผลิตกระแสไฟฟmาพลังงานลม เพื่อเพิ่มความเสถียรในการผลิตกระแสไฟฟmา นอกเหนือจากโรงงานไฟฟmาแลPว ประเทศไทยเองก็มีการทำโรงงานไฮโดรเจนและรถยนตTไฮโดรเจน เช&นกัน รวมถึงมีแผนการใชPเป^นหนึ่งในพลังงานทดแทนอีกดPวย ซึ่งในส&วนนี้อาจตPองมีการพิจารณากันว&า ในระยะยาวแลPว แผนการเดิมที่มีการวางไวPจะมีการเปลี่ยนแปลงหรือไม& เนื่องจากการเขPามาของรถยนตT ไฟฟmาและพลังงานแสงอาทิตยTที่อาจมีความคุPมค&ามากกว&าในระยะยาว เพราะสุดทPายแลPว ไม&ว&าจะมีความนิยมหรือไม& พลังงานไฮโดรเจนยังเป^นเพียง “ทางเลือก” ของ พลังงานทดแทนเท&านั้น ซึ่งก็ตPองติดตามกันว&าทPายสุดแลPว พลังงานประเภทใดกันแน&ที่จะขึ้นมาเป^น “พลังงานหลัก” ของโลกในอนาคต
โรงไฟฟ5าเซลล8เชื้อเพลิงไฮโดรเจนแห?งแรกในประเทศไทย
โรงไฟฟ&าเซลล+เชื้อเพลิงไฮโดรเจนแห8งแรกในประเทศไทย การผลิตไฟฟXาพลังงานหมุนเวียนจากกังหันลม และแปรสภาพมาเป*นการกักเก็บพลังงานในรูปของก[าซ ไฮโดรเจน ที่นับว:าเป*นนวัตกรรมพลังงานรูปแบบใหม: (Fuel Cell) ที่กฟผ.กำลังนำร:องให7ที่โรงไฟฟXาลำตะคองฯ เป*นต7นแบบนำไปสู:การผลิตพลังงานในรูปเดียวกัน ที่โรงไฟฟXาแห:งอื่นๆ
โรงไฟฟ=าเซลล9เชื้อเพลิงไฮโดรเจนแหDงแรกในประเทศไทย นวัตกรรมตPนแบบของระบบกักเก็บพลังงานจับคู&กับการผลิตไฟฟmาจากพลังงานลม จะเป^นตัวช&วยลด ขPอจำกัด และแกPปÅญหาความไม&เสถียรของการผลิตไฟฟmาจากกังหันลม หรือการจ&ายไฟฟmาไดPเพียงบาง ช&วงเวลา จะเป^นประโยชนTต&อการส&งเสริมการใชPพลังงานหมุนเวียนในอนาคตของไทย ซึ่งโครงการกังหัน ลมผลิตไฟฟmาลำตะคอง ระยะที่ 2 ตั้งอยู&บริเวณพื้นที่อ&างเก็บน้ำบนเขายายเที่ยง นับเป^นพื้นที่ที่มีศักยภาพ พลังงานลมในการผลิตไฟฟmามากที่สุดในประเทศไทย ทำใหPกฟผ.ติดตั้งกังหันลมจำนวน 12 ตPน กำลัง ผลิตรวม 24 เมกะวัตตT หรือตPนละ 2เมกะวัตตT ซึ่งเริ่มจ&ายไฟฟmาดPตั้งแต&วันที่ 13 ธันวาคมป}ที่แลPว แต& ไฟฟmาที่ผลิตไดPจากกังหันลม มีขีดจำกัด ไม&สามารถผลิตกระแสไฟไดPสม่ำเสมอ ทำใหP กฟผ. ตัดสินใจต&อ ยอดนำระบบพัฒนาเสถียรภาพการผลิตไฟฟmาจากกังหันลม (Wind Hydrogen Hybrid) ซึ่งเป^น เทคโนโลยีกักเก็บพลังงานไฟฟmาจากกังหันลมในรูปของกaาซไฮโดรเจน เพื่อนำมาจับคู&กับเซลลTเชื้อเพลิง (Fuel Cell) ผลิตไฟฟmาขนาด 300 กิโลวัตตT สำหรับจ&ายไฟฟmาใหPกับศูนยTการเรียนรูP กฟผ. ลำตะคอง
ประเทศไทย ถือเป^นประเทศแรกในเอเชีย ที่นำเอานวัตกรรม ดังกล&าวมาใชPกักเก็บพลังงานไฟฟmาจากกังหันลม มาทำเป^นพลังงานไฮโดรเจนและเซลลTเชื้อเพลิง ผลิตกระแสไฟฟmา เพราะประเทศอื่นมีการนำการนำพลังงานจาก โซลารTเซล หรือพลังงานหมุนเวียน มาทำเป^น ไฮโดรเจนแลPว แต&ยังไม&มีการนำไฟฟmาที่ไดPจาก กังหันลม มาทำเป^นไฮโดรเจน อย&างที่เรียกว&า ไฮบริด ซึ่งวิธีการนี้จะช&วยใหPสามารถจ&ายไฟฟmา ไดPตลอด 24 ชั่วโมง รวมถึงจะใชPเป^นแหล&งเรียนรูP สำคัญในดPานการพัฒนาระบบกักเก็บพลังงาน หมุนเวียน
พลังงานจากลมมีข&อจำกัด การผลิตไฟจากกังหันลมถัวเฉลี่ยจะผลิตไดPประมาณ 30% ของทั้งป} เพราะลมไม&ไดPมาสม่ำเสมอ มักมาช&วงหัวค่ำหรือกลางคืน หรือลมมาแรง ผลิตไฟไดPมาก แต&เราก็ไม&มีที่เก็บไฟ และถPาลมอ&อน ไป ก็ไม&สามารถผลิตกระแสไฟไดPอีก ซึ่งการที่เราจะนำพลังงานที่ก็าซไฮโดรเจน นำมาเป^นไปพลังงาน หมุนเวียนใชPที่ศูนยTการเรียน เพราะที่นี่จะใชPไฟจากกังหันลมไม&ไดP ทั้งหมด เพราะไฟจากกังหันยังไม&มีความเสถียรพอ มีบางช&วงอ&อน แต&ในศูนยTมีการแสดงวิดีทัศนT ถPาไฟไม&พอ ไฟไม&สม่ำเสมอ ก็จะมี ปÅญหา จึงนำไปสู&การนำพลังงานไฟฟmาบางส&วนมาผลิตเป^นกaาซ ไฮโดรเจน และนำมาใชPที่ศูนยTการเรียนรูP ฯ
ระบบ Wind Hydrogen Hybrid ระบบ Wind Hydrogen Hybrid มีหลักการทำางานคือ เมื่อกังหันลมผลิตไฟฟEา สGวน หนึ่งจะจGายเขMาระบบโรงไฟฟEา อีกสGวนหนึ่งจะจGายเขMาที่เครื่องแยกน้ำดMวยไฟฟEา นำ กRาซไฮโดรเจน (H2) ที่ไดMไปผGานระบบการบีบอัดดMวยแรงดัน แลMวนำไปกักเก็บไวMในถัง กักเก็บ เมื่อมีความตMองการใชMไฟฟEาก็จะนำกRาซไฮโดรเจน ที่กลายเป]นเซลล^เชื้อเพลิง แลMว ในกำลังผลิต 300 กิโลวัตต^ เปลี่ยนเป]นกระแสไฟฟEาจGายไฟฟEาเขMาศูนย^การเรียนรูM ลำตะคอง นอกจากนี้ พลังงานจากไฮโดรเจนที่เป]น พลังงานเชื้อเพลิงสามารถใชMไดM 10 ชั่วโมง มี ขMอดีเป]นมิตรกับสิ่งแวดลMอม ตรงที่ไมGมีการใชMสารเคมี หรือปลGอยมลพิษทางอากาศหรือ น้ำ อุปกรณ^บางสGวนไมGกGอใหMเกิดขยะ โดยในสGวนที่เป]นElectrolyzerมีอายุการใชMงาน 8-10 ปo , Fuel Cell 3 ปo เมื่อหมดอายุการรใชMงานตัว Catalyst ของ Fuel Cell สามารถปรับสภาพนำไปใชMใหมGไดM ทำใหMไมGตMองกำจัดเป]นขยะ สGวนแผGน Polymer Electrolyte Membrane ตMองเปลี่ยนและกำจัดไป
ระบบพัฒนาเสถียรภาพการผลิตไฟฟXาจากกังหันลม Wind Hydrogen Hybrid จะสามารถลดการใช<น้ำมันเชื้อเพลิงในการผลิตไฟฟUาได<ประมาณ 109.26 ล<านลิตร/ปt 2. ลดการปลGอยกuาซ คาร/บอนไดออกไซด/ (CO2) ได<ประมาณ 264,148 ตัน/ปt สามารถผลิตไฟฟUาได< 453.85 ล<านหนGวย/ปt นับเปhนการตอบสนองนโยบายภาครัฐโดยการนำาพลังงานหมุนเวียนที่มีอยูGในประเทศมาใช<ให<เกิดประโยชน/สูงสุด อีกทั้งยังเปhนแหลGงศึกษาข<อมูลด<านพลังงานทดแทนให<กับนักเรียน นักศึกษา และผู<สนใจทั่วไป
การปฏิวัติไฮโดรเจนสีเขียว
การปฏิวัติไฮโดรเจนสีเขียว • ชิลี ลงทุนในโครงสร7างพื้นฐานด7านไฮโดรเจนเนื่องจากทรัพยากรลมที่เหมาะสมที่สุด • ซาอุดีอาระเบีย กำลังสร7างโรงงานพลังงานสีเขียวและแอมโมเนียที่ใหญ>ที่สุดในนีโอม ซึ่งได7รับการขนานนามว>าเป@น “เมืองแห>งอนาคต” นอกจากนี้ ACWA Power บริษัทพลังงานของซาอุดิอาระเบีย ได7ลงนามในข7อตกลงกับ Air Products บริษัทอุตสาหกรรมเคมีของสหรัฐฯ เพื่อสร7างโรงงาน ซึ่งจะใช7พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย_ ทั่วทั้งทะเลทราย และคาดว>าจะขับเคลื่อนซาอุดิอาระเบียสู>การปลอดคาร_บอนในอนาคต
การปฏิวัติไฮโดรเจนสีเขียว •สหภาพยุโรป ประกาศความตั้งใจที่จะขยายการลงทุนในไฮโดรเจนสีเขียวขนาดใหญ> 550 พันล7านเหรียญ ซึ่งเป@นส>วนหนึ่งของแผนพัฒนาพลังงานสะอาด เช>นเดียวกับคณะกรรมาธิการ Electrolyzers ได7ประกาศกลยุทธ_ด7านไฮโดรเจนที่เรียกร7อง ให7มีการลงทุนไฮโดรเจนสีเขียวมูลค>า 430 พันล7านดอลลาร_ภายใน พ.ศ. 2573 •เยอรมนี มีไฮโดรเจนอยู>ในแผนพลังงานมาตั้งแต> พ.ศ.2549 รัฐบาลได7จัดสรรเงินทุนจำนวนมากให7แก> โครงการ “National Hydrogen Strategy” เพื่อพัฒนาอุตสาหกรรมไฮโดรเจน และสนับสนุนการใช7งานไฮโดรเจนในอุตสาหกรรมต>างๆ ซึ่งทำเงินได7ถึง 7 พันล7านยูโร สำหรับการเปÑดตัวไฮโดรเจนสีเขียวในเยอรมนี และอีก 2 พันล7านยูโรสำหรับพันธมิตรระหว>าง ประเทศ
การปฏิวัติไฮโดรเจนสีเขียว •สเปน ได7ประกาศโครงการที่จะเปÑดตัวอิเล็กโทรไลเซอร_4 ตัวที่จะบรรลุเป^าหมาย 20% ของไฮโดรเจนสีเขียวภายใน ค.ศ. 2030 ประเทศสเปนมีภูมิทัศน_และรูปแบบสภาพอากาศ ในอุดมคติสำหรับการผลิตไฮโดรเจนด7วยพลังงานแสงอาทิตย_และพลังงานลม •ญี่ปุKน โรงงานไฮโดรเจนสีเขียวที่ใหญ>ที่สุดแห>งหนึ่งของโลกเพิ่งเปÑดใหม>ใกล7กับฟุกุชิมะ ซึ่งเกิดภัยพิบัตินิวเคลียร_หลังแผ>นดินไหวและสึนามิใน พ.ศ. 2554 ญี่ปุáนได7จ>ายเบี้ยประกันภัย สำหรับไฮโดรเจนสีเขียวมากกว>าไฮโดรเจนธรรมดา และญี่ปุáนประกาศเป^าหมายการปล>อยมลพิษ เป@นศูนย_ภายในปà ค.ศ. 2050
ข0อดีของพลังงานไฮโดรเจน •เปLนพลังงานสะอาด •การใชNงานเทียบเทOาพลังงานน้ำมัน •สามารถประยุกต<ใชNไดNหลากหลาย
ข0อจำกัดของพลังงานไฮโดรเจน
ข0อจำกัดของพลังงานไฮโดรเจน • ไฮโดรเจนเป=นสิ่งที่จัดเก็บและขนสFงยาก เนื่องจากไฮโดรเจนเป=นธาตุแรกในตารางธาตุ มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และยังมี คุณสมบัติในการกัดกรFอน จึงทำให&ยากที่จะเก็บและขนสFง โครงการสร&างโรงไฟฟOา ของนครลอสแองเจลีสจึงวางแผนแก&ปRญหาด&วยการใช& Salt Dome ซึ่งเป=นชั้นหิน เกลือใต&ดินที่สามารถสร&างโพรงกันรั่วซึมสำหรับกักเก็บก]าซไฮโดรเจนได&เป=นอยFาง ดีโดยโครงการนี้มีแผนที่จะสร&าง Salt Dome ให&ได&ถึง 100 แหFง ภายในปa 2045
ข0อจำกัดของพลังงานไฮโดรเจน •การผลิตไฮโดรเจนจากเชื้อเพลิงสะอาดมีตNนทุนสูง ต&นทุนหลักในการผลิต Green Hydrogen ก็คือ Electrolyzer ซึ่งเป=นอุปกรณoที่ใช&ใน กระบวนการผFานกระแสไฟฟOาเพื่อแยกน้ำออกเป=นไฮโดรเจนและออกซิเจน อยFางไรก็ดี ในปRจจุบันเทคโนโลยีนี้มีราคาลดลงกวFา 40% จากเมื่อ 5 ปaที่แล&ว และคาดวFาราคาจะปรับ ลดลงอีก 1 ใน 3 ภายในปa 2025 โดยบริษัทวิจัยและที่ปรึกษาด&านพลังงาน Wood Mackenzie ระบุวFา การผลิต Green Hydrogen จะเพิ่มขึ้นอีก 12 เทFาในชFวง 5 ปa ข&างหน&า ในขณะที่ต&นทุนการผลิตจะต่ำลง นอกจากนี้ สำนักวิจัย BloombergNEF ยังคาดการณoวFา ราคา Green Hydrogen อาจจะ ลดลงเหลือแคF 1.4 ดอลลารoสหรัฐ/กิโลกรัม ในปa 2030 จากระดับ 2.5-6.8 ดอลลารoสหรัฐ/ กิโลกรัม ในปRจจุบัน ซึ่งถือเป=นระดับราคาที่พอจะแขFงขันในตลาดได&
ข0อจำกัดของพลังงานไฮโดรเจน • ไฮโดรเจนมีคุณสมบัติที่ตFางจากก]าซธรรมชาติ แม7ว>าไฮโดรเจนและก(าซธรรมชาติจะมีคุณสมบัติในการเผาไหม7แล7วให7ความร7อนที่สามารถนำไปใช7 ในอุตสาหกรรมได7เหมือนกัน แต>การเปลี่ยนจากก(าซธรรมชาติมาใช7พลังงานไฮโดรเจน จำเป@นต7อง ใช7เทคโนโลยีขั้นสูงขึ้นเพื่อให7ได7ประสิทธิภาพเท>าเดิม อย>างไรก็ดี ผู7พัฒนาโครงการโรงไฟฟ^ายูทาห_มั่นใจว>า จะสามารถหาวิธีผลิตกระแสไฟฟ^าจากพลังงาน ไฮโดรเจนในสเกลขนาดใหญ>ให7มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นได7อีก ก>อนที่จะเปÑดดำเนินการโรงไฟฟ^าตาม กำหนด ความมุ>งมั่นพยายามของผู7พัฒนาเทคโนโลยีด7านนี้ ได7เปÑดประเด็นเรื่องการใช7พลังงานไฮโดรเจนเพื่อ ลดการปล>อยก(าซคาร_บอนไดออกไซด_สำหรับกลุ>มอุตสาหกรรมที่ต7องใช7พลังงานความร7อนสูงและ สร7างก(าซคาร_บอนไดออกไซด_ในปริมาณมาก เช>น เหล็ก ปูนซิเมนต_ กระจก และเคมีภัณฑ_ โดยหลาย บริษัทในอุตสาหกรรมนี้กำลังเรียกร7องให7มีแหล>งพลังงานทางเลือกพร7อมใช7ในราคาที่คุ7มค>าต>อการ ลงทุน
สาเหตุที่พลังงานไฮโดรเจนไมCถูกยกเปHนพลังงานหลัก •ไฮโดรเจนถึงเปLนพลังงานทดแทนที่ยังคงถูกจับตามองจากหลายๆ บริษัท ยกตัวอยOางเชOน Toyota ที่ยังคงเล็งเห็นประสิทธิภาพการใชNงานพลังงาน ชนิดนี้อยูO ทวOามันก็ไมOอาจกNาวขNามไปเปLน “พลังงานหลัก” ในหมูOมวล พลังงานทดแทนไดN •สาเหตุของเรื่องนี้มีอยูO 2 ปcจจัยใหญOๆ นั่นคือกรรมวิธีการผลิตก2าซไฮโดรเจน เพื่อใชNงาน และการสนับสนุนการใชNงานพลังงานประเภทนี้