Hydrogen Fuel Cell “พลังงานแห่งอนาคต” ชัวร์ หรือ มั่ว?

ที่บ้านเรากำลังฮิต รถยนต์พลังงานไฟฟ้า แต่ที่จีนกำลังไปอีกขั้นด้วยการพูดถึง Hydrogen Fuel Cell คำถามไม่ใช่ว่าจะมีประสิทธิภาพไหม แต่อยู่ที่ “มันคือพลังงานแห่งอนาคต” ชัวร์ หรือ มั่วนิ่ม

เมื่อพี่จีนพูดถึงอะไรก็เป็นข่าว หลังจาก บูม! กระแสของรถไฟฟ้าสำเร็จจนส่งออกทำเงินไปได้มากมาย รอบนี้จีนเริ่มกลับมาพูดถึงพลังงาน Hydrogen Fuel Cell ซึ่งในเนื้อความขอใช้คำว่า เชื้อเพลิงพลังงานไฮโดรเจน ทำให้กระแสโลกกลับมาโหมกระพืออีกครั้ง แต่จะเป็นอย่างนั้นจริงหรือไม่ ยังเป็นเรื่องที่ต้องรอดู เพราะทั้งเยอรมันและญี่ปุ่นเคยพยายามเล่นเรื่องนี้มานับสิบปี แต่ดูเหมือนจะไม่ค่อยได้ยินเสียงตอบรับจากตลาดเท่าไหร่

การนำเอา “ไฮโดรเจน” มาใช้เป็นพลังงานเชื้อเพลิงเพื่อการขับเคลื่อนเศรษฐกิจ ถูกหยิบยกขึ้นมาเป็นประเด็นอีกครั้งในช่วงปี 2020 ไฮไลต์สำคัญที่คนจับตา ก็คือในช่วงพิธีเปิดโอลิมปิคฤดูร้อนของปีนั้น ที่มีการนำเชื้อเพลิง “พลังงานไฮโดรเจน” มาใช้สำหรับคบเพลิงในช่วงพิธีเปิดและปิด บางกระแสมองว่าเรื่องนี่อาจจะเป็นการ Tie-in ของผู้สนับสนุนการจัดงานบางรายหรือไม่ แต่ก็มีบางกระแสที่เริ่มคิดตามว่า “หรือเราควรหันกลับมาให้ความสำคัญกับไฮโดรเจนในฐานะของเชื้อเพลิงที่ให้ประโยชน์อย่างยิ่งต่อมวลมนุษยชาติ” และความพีคของเรื่องนี้ก็คือ ไฮโดรเจน นับเป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดกว่าเชื้อเพลิงใดๆ ที่เคยมีมานั่นเอง

ด้วยแนวโน้มนี้ ทำให้จีน กระโดดเข้ามาจับกระแสนี้ต่อทันที โดยจีนเป็นหนึ่งในประเทศที่ให้ความสนใจกับพลังงานไฮโดรเจน ในแง่มุมของการนำมาเป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์โดยเฉพาะ ซึ่งจีนเองได้มีการค้นคว้าวิจัยแหล่งพลังงานสะอาดใหม่ๆ อยู่เรื่อยมา รวมถึงพลังงานไฮโดรเจน เพื่อเป็นพลังงานทางเลือก ที่ช่วยลดการพึ่งพาพลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล และเพื่อให้บรรลุเป้าหมายด้านคาร์บอน

ไฮโดรเจน ถูกกำหนดให้เป็น 1 ใน 6 อุตสาหกรรมแห่งอนาคต ที่บรรจุในแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติระยะ 5 ปี ฉบับที่ 14 (ปี 2021-2025) พร้อมกันนี้ยังได้มีการส่งเสริมการพัฒนาของอุตสาหกรรมรถยนต์พลังงานไฮโดรเจน หรือยานยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell Electric Vehicle หรือ FCEV) ควบคู่ไปด้วย

หลักการของเครื่องยนต์ Hydrogen Fuel Cell

ทฤษฎีของการนำเอา ไฮโดรเจน มาเปลี่ยนเป็นพลังงานในรูปแบบไฟฟ้า ก็คือการนำเอา ไฮโดรเจน จำนวน 2 อะตอม มารวมกับออกซิเจนในอากาศ 1 อะตอม โดยการรวมกันนี้จะก่อให้เกิดการปล่อยพลังงานไฟฟ้าออกมา แต่การจะเลียนแบบธรรมชาติได้นั้นจะต้องมีอุปกรณ์ที่เรียกว่า เซลล์เชื้อเพลิง หรือ cell stack บวกกับกระบวนการทางเคมีเพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้า และสารเคมีเหลือทิ้งในรูปแบบของ “น้ำบริสุทธิ์” (H₂O)

ปัญหาก็คือเซลล์เชื้อเพลิงเดี่ยวใน 1 เซลล์ มีความสามารถในการผลิตกำลังได้น้อยมาก จึงต้องทำการรวมแพคเซลล์เข้าไว้ด้วยกัน หรือที่เรียกว่า Fuel-cell stack จากนั้นกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จะถูกนำไปกักเก็บเอาไว้ในแบตเตอรี่ ก่อนส่งไปให้มอเตอร์ไฟฟ้าหมุนล้อเป็นลำดับสุดท้าย

ทำให้ในทางทฤษฎี รถ FCEV ไม่จำเป็นต้องมีแบตเตอรี่ที่มีความจุมาก เนื่องจากสามารถเพิ่มขนาดถังบรรจุไฮโดรเจนเพื่อทำการผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่อง บวกกับจำนวนของ cell stack ในการผลิตกระแสไฟฟ้าที่มากพอต่อการกินกระแสไฟฟ้าของมอเตอร์ผ่านแบตเตอรี่ หรือมีบางรายเลือกใช้ตัวเก็บประจุเข้ามาผสมเนื่องจากปล่อยกระแสไฟฟ้าได้แรงและเร็วกว่า ในกรณีที่ใช้กับรถที่ต้องการพลังการขับเคลื่อนของมอเตอร์ระดับสูง

Hydrogen Fuel Cell ไม่ใช่เรื่องใหม่ แค่ไม่ค่อยมีคนสนใจ

ว่ากันตามจริง การนำเอาพลังงานจาก ไฮโดรเจน มาสู่อุตสาหกรรมยานยนต์นั้นไม่ใช่เรื่องใหม่อะไร ในยุคปี 2000 นั้นหัวหอกสำคัญของวงการอุตสาหกรรมยานยนต์ญี่ปุ่นอย่าง Toyota และ Honda เองก็ได้ผลักดันการเกิดของ FCEV มาจนถึงช่วงสามปีที่ผ่านมาก่อนที่ COVID-19 จะระบาด ดูเหมือนฝ่ายหลังจะยกธงขาวไปซะก่อน เหลือเพียงพี่ใหญ่อย่าง Toyota ที่ยังคงผลักดันและไม่ถอดใจกับรถที่พัฒนามาเป็น 10 ปี แต่ก็ยังไม่มีการวางขายอย่างจริงจัง และที่วิ่งอยู่ในปัจจุบัน ก็อยู่ในรูปของรถเช่าสำหรับองค์กรบางแห่ง ที่เห็นมากสุดจะอยู่ในญี่ปุ่นเป็นส่วนใหญ่ ส่วนในอเมริกาก็มีจำนวนน้อยมาก และประเทศอื่นนั้นแทบไม่ต้องพูดถึงกันเลยทีเดียว

ในฟากของยุโรป ที่เห็นก็จะมี BMW ที่ออกรถยนต์ไฮโดรเจนของตัวเองเหมือนกัน เพียงแต่แนวคิดของ BMW นั้นแปลกและแตกต่างจากแบรนด์อื่นๆ ตรงที่บริษัทเลือกพัฒนาโดยใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบ V12 ขนาดความจุ 6,000 cc. ที่ติดตั้งอยู่ในรถยนต์นั่งขนาดใหญ่ที่สุดของบริษัทฯ อย่าง BMW Series7

จะว่าไป ไฮโดรเจน ถือเป็นเชื้อเพลิงที่มีการนำมาใช้นานแล้ว เพราะขนาด NASA ก็ยังนำเอาแนวคิดการผลิตกระแสไฟฟ้าแบบใช้ cell stack ไปใช้ในยานอวกาศเช่นกัน แต่กลับไม่ได้รับความนิยมในการนำรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงมาใช้งานอย่างจริงจัง

ปัจจัยแรกก็คือ รถยนต์พลังงานไฮโดรเจน นั้นมีราคาแพงมาก ตัวอย่าง Toyota Mirai รุ่นแรกซึ่งเป็นรถขนาด Compact เทียบได้กับ Toyota Corolla บ้านเรา ในฝั่งยุโรปนั้นตั้งราคาขายเริ่มต้นที่ 2,556,000 บาท ซึ่งหากเทียบกับรถยนต์รุ่นเดียวกันแล้วราคาของรถยนต์พลังงานไฮโดรเจนนั้น แพงกว่าถึงเท่าตัว ซึ่งราคาในญี่ปุ่นก็จะแพงกว่าเล็กน้อย แต่ประเด็นหลักไม่ใช่เรื่องราคาซะทีเดียว แต่เป็นเรื่องสำคัญและค่อนข้างน่ากังวลอยู่

เพราะการเป็นรถยนต์ที่ใช้ ไฮโดรเจน เป็นเชื้อเพลิง แม้ว่าการเติม ไฮโดรเจน ในรูปแบบของก๊าซเหลว (คล้ายๆ กับก๊าซปิโตรเลียมเหลว หรือก๊าซหุงต้มในบ้านเรา) จะมีระยะทางต่อการเติมหนึ่งครั้งก็วิ่งได้ไกล แต่ด้วยการเป็นก๊าซที่ค่อนข้างอันตรายและเสี่ยงต่อการระเบิดง่าย ทำให้หลายเมืองโดยเฉพาะในเมืองหลวงอย่างกรุงโตเกียวนั้นไม่อนุญาตให้มีการตั้งปั๊มเติมไฮโดรเจน ทำให้ต้องขับรถมาเติมนอกเมือง หากต้องการใช้รถพลังงานไฮโดรเจน และจนถึงปัจจุบันก็ไม่มีการขยายปั๊มเพิ่มมากนัก ทำให้ค่อนข้างลำบากต่อการใช้งาน

ความกังวลคืออุปสรรค

เริ่มด้วยเรื่องน่ากังวลน้อยที่สุดของการนำเอา ไฮโดรเจน มาเปลี่ยนเป็นตัวแทนของเชื้อเพลิงฟอสซิลในวันนี้ หรือในอีกไม่เกิน 10 ปีนี้ เรื่องแรกก็คือ ราคา โดยเฉลี่ยแล้ว ราคาของไฮโดรเจนอยู่ที่ประมาณกิโลกรัมละ 2-3 บาท แม้ว่าสำหรับรถยนต์โดยสารจะไม่ได้แพงมากเกินไปก็ตาม แต่ถ้านำมาใช้กับภาคอุตสาหกรรมขนส่งนั้น ต้องสามารถกดราคาลงต่ำกว่านั้นให้ได้ ในลักษณะเดียวกับที่อุตสาหกรรมขนส่งในบ้านเราเรียกร้องให้ราคาน้ำมันดีเซลต่ำกว่า 30 บาท โดยมีการวิเคราะห์ในประเทศจีนว่าตัวเลขราคาของ ไฮโดรเจนเหลว จะต้องลงมาอยู่ที่กิโลกรัมละ 40 หยวนหรือประมาณที่ กิโลเมตรละ 1.1-1.76 บาท จึงจะสามารถสะท้อนถึงต้นทุนที่เหมาะสมสำหรับการเปลี่ยนสู่ยุคของไฮโดรเจน

อีกเรื่องที่น่ากังวลกว่าก็คือ ไฮโดรเจน นั้นถือเป็นก๊าซที่มีความอ่อนไหวสูงและพร้อมกลายเป็นวัตถุไวไฟได้ทุกเมื่อ และแม้จะเบากว่าอากาศ แต่เมื่อเกิดการระเบิดแล้วปฏิกิริยารุนแรงมาก หากนึกไม่ออกให้ลองคิดเล่นๆ ว่า โลกห่างจากดวงอาทิตย์มากขนาดไหน แต่การระเบิดของไฮโดนเจนบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์นั้นสามารถส่งผลทั้งเรื่องแสงและความร้อนมาถึงโลกได้ ฉะนั้น จึงค่อนข้างแน่นอนว่า หากเกิดระเบิดที่สถานีเติมก๊าซ ไฮโดรเจน จะนำไปสู่ความเสียหายครั้งใหญ่แน่นอน

ความเชื่อมั่นยังมีให้เห็น

แม้ ไฮโดรเจนจะเป็นเทคโนโลยีที่มีมานานแล้ว มีต้นทุนสูง บวกกันมีความเสี่ยงและอันตราย แต่ดูเหมือน ไฮโดรเจน จะยังถูกวางให้เป็นเทคโนโลยีด้านพลังงานสำหรับอนาคตอยู่ ซึ่งไม่มีใครสามารถบอกเงื่อนไขของเวลาได้ ว่าเมื่อไหร่

อย่างไรก็ตาม ก็ยังมีฟากของผู้ผลิตโซลูชั่นด้านพลังงานที่เล็ง ไฮโดรเจน ให้เป็นพลังงานสีเขียวมานานพอควร อย่าง GE ที่ได้มีการพัฒนา Hydrogen Fueled Turbines กังหันผลิตไฟฟ้าพลังงานไฮโดรเจน ที่คิดค้นมาแล้วถึง 30 ปี ซึ่งเทคโนโลยีของ GE นั้นจะคล้ายกับทาง BMW ซึ่งเป็นการนำเอาไฮโดรเจนเข้าห้องสันดาป หรือกระทั่งบริษัทผู้ผลิตระบบพลังงานสำหรับโรงงานอุตสาหกรรมอย่าง MAN ที่พยายามสร้างโซลูชั่นในการนำเอาคาร์บอนจากกระบวนการผลิต เข้าสู่กระบวนแยกไฮโดนเจน เพื่อเป็นเชื้อเพลิงสำหรับสร้างพลังงานไฟฟ้า และป้อนกลับสู่ระบบอีกที

หลายคนมองว่า การเข้ามาของรัฐบาลจีนที่ประกาศให้ ไฮโดรเจน เป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมแห่งอนาคต พร้อมการเปิดตัวรถยนต์แบบ FCEV ของค่ายรถแบรนด์หลักของจีน อาจเข้ามาช่วยเสริมความมั่นใจของแบรนด์อย่าง Toyota ได้ เพราะสุดท้าย เราก็อาจได้เห็นความร่วมมือระหว่างค่ายญี่ปุ่นและจีนเกิดขึ้นในระยะเวลาอันสั้น

กลับมาที่ประเทศไทย ปัจจุบัน เรายังคงเฝ้ามองดูการเดินทางของยานยนต์ไฟฟ้ากันอยู่ และดูเหมือนภาพเทคโนโลยีของยานยนต์ไฮโดรเจนในวันนี้อาจจะยังไม่นิ่ง และยังเป็น ‘พลังงานไฮโดรเจนสีเทา’ อยู่ เพราะยังผลิตโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล อย่างก๊าซธรรมชาติ และถ่านหิน

ฉะนั้น ระหว่างรอการมาของ ไฮโดรเจนสีเขียว เราอาจจะฆ่าเวลาด้วยการเฝ้ามอง และลุ้นกับการพัฒนาสถานีชาร์จรถไฟฟ้ากันไปพลางๆ เพราะคุณภาพ และเสถียรภาพ ความยั่งยืน ความปลอดภัย ยังไงก็สำคัญกว่าความรีบเร่งเสมอ