พลังงานไฮโดรเจน เหล้าเก่าในขวดเก่า ของวงการยานยนต์ไฟฟ้า
น่าแปลกใจมากที่ช่วงนี้มีข่าวคราวจากวงการรถยนต์ทั้งฝั่งญี่ปุ่นและฝั่งยุโรปที่ออกมาออกมาเหมือนจะพยายามเสนอว่าไฮโดรเจนคือทางออกของโลก ไม่ใช่รถยนต์ไฟฟ้า (เพราะค่ายเหล่านั้น ตาม EV จากค่ายจีนไม่ทัน?) บางคนพาดหัวข่าว เช่น “BMW หันไปไฟกัสไฮโดรเจน” และเตรียมเปิดตัวรถยนต์พลังงานไฮโดรเจนในปี 2024 ได้แก่ BMW iX5 Hydrogen บางคนพูดเกินเลยถึงขนาดว่ามีการพัฒนาเครื่องยนต์ไฮโดรเจนของ ค่ายบีเอ็มดับเบิ้ลยู เพราะเห็นว่ามันคือทางเลือกที่ดีว่ารถยนต์ไฟฟ้าในอนาคต แต่พออ่านข่าวเจาะลึกลงไปแล้วก็จะพบความจริงว่าไม่ได้มีอะไรใหม่เกิดขึ้นเลย เพราะสิ่งที่สื่อพยามนำเสนอเหมือนว่าเป็นของใหม่นั้น แท้จริงแล้วก็คือเหล้าเก่า ในขวดเก่า เป็นคอนเซ็ปเก่าของรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้ก๊าซไฮโดรเจนเป็นวัตถุดิบในการผลิตไฟฟ้า ถ้าใครติดตามข่าวคราวมาอย่างต่อเนื่อง จะพบว่าทั้งค่ายยุโรปและค่าญี่ปุ่นไม่ว่าจะเป็น BMW, Toyota หรือแม้แต่ Honda ก็ทำรถยนต์ประเภทนี้ออกมาขายนานแล้ว และ มีการเปิดตัวขายสู่สาธารณะมาพักใหญ่แต่ไม่ประสบความสำเร็จ
ถ้าจะย้อนประวัติศาสตร์กันหน่อย แนวคิดของเซลล์เชื้อเพลิงได้ถูกสาธิตครั้งแรกโดย Humphry Davy ตั้งแต่ปี 1801 แต่การคิดค้นเซลล์เชื้อเพลิงที่ทำงานได้ครั้งแรกถูกให้เครดิตกับ William Grove นักชีวเคมีนักกฎหมาย และ ยังเป็นนักฟิสิกส์ด้วย โดยการทดลองของ Grove ด้วยสิ่งที่เขาเรียกว่า “Gas Voltaic Battery” หรือพูดภาษาไทยง่ายๆ ก็คือ “แบตเตอรี่ที่ผลิตแรงดันไฟฟ้าได้จากก๊าซ” ซึ่งเขาได้พยายามพิสูจน์หลักการของเขาในปี 1842 ว่ากระแสไฟฟ้าสามารถถูกผลิตขึ้นมาจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างไฮโดรเจนและออกซิเจนบนตัวช่วยแผ่นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นแพลทินัม และ ต่อมาในช่วงตั้งแต่ปี 1939 จนถึงปี 1959 วิศวกรชาวอังกฤษ Francis Thomas Bacon ได้ขยายงานของ Grove โดยสร้างและสาธิตเซลล์เชื้อเพลิงที่เป็นต้นกำเนิดของเซลเชื้อเพลิง (Fuel Cell) ปัจจุบันที่พวกเรากำลังตื่นเต้นกันอยู่ โดยเขาเรียมันกว่า “Alkaline Fuel Cell” และได้กล่าวถึงความสามารถในการทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงโดยรวม ซึ่งหลักการง่ายๆ ก็คือการใส่ก๊าซไฮโดรเจน (H2) เข้าไปที่ขั้วด้านหนึ่ง และใส่ออกซิเจน (O) เข้าไปที่ขั้วอีกด้านหนึ่ง ของเซลเชื้อเพลิง ซึ่งจะทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าที่ขั้วทั้งสอง ทำให้เกิดอิเล็กตรอนอิสระวิ่งไปตามสายไฟฟ้าเมื่อเรามีการต่อขั้วไฟฟ้าทั้งสองด้านไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งก็คือไฟฟ้าที่เราจะเอามาใช้กัน ส่วนในทางเคมี ไฮโดรเจน กับออกซิเจนจะพยายามแพร่ผ่านตัวกลางเพื่อรวมตัวกัน ออกมาเป็นน้ำ ซึ่งมีสูตรเคมีคือ H2O หลักการง่ายๆ ก็มีประมาณนี้
ดังนั้น เมื่อเอา Fuel Cell มาติดตั้งในรถยนต์ มันก็จะทำหน้าที่ผลิตไฟฟ้าให้เราใช้ โดยเราต้องจ่ายเชื้อเพลิงไฮโดรเจน เข้าไปให้มัน ส่วน Oxygen นั้น สามารถดึงจากภายนอกได้สบายมาก ถามว่าผลิตไฟฟ้าแล้ว มันจะเอาไปใช้ทำอะไรละครับ ถ้าไม่ใช่ไปขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้า และไปชาร์จในแบตเตอรี่ ซึ่งอาจจะไม่ต้องมีขนาดใหญ่มากนัก เพราะใช้เป็นตัวพักพลังงานเพื่อจ่ายต่อ แต่ก็ต้องมีอยู่ดี เพราะมันคือ ตัวกลางที่จะเป็นตัวควบคุมพลังงานที่จะจ่ายไปให้มอเตอร์ไฟฟ้าที่จะขับเคลื่อนรถยนต์อีกทีหนึ่ง “สรุปง่ายๆ มันก็คือรถยนต์ไฟฟ้า ที่ไม่ต้องพึ่งพาแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ แต่ใส่ตัว Fuel Cell เข้าไปแทน” แถมด้วยชุดถังก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งต้องแน่นหนามากๆ เพราะมีความดันสูงสุดๆ ส่วนใหญ่จะใช้เป็นถังคาร์บอนไฟเบอร์ที่เหนี่ยวและทนทาน (ซึ่งก็ต้องแพงด้วยเป็นธรรมดา เพราะไฮโดรเจนมันระเบิดได้นะ) และที่ยังขาดไม่ได้คือแบตเตอรี่
อันที่จริง รถยนต์พลังงานไฮโดรเจน ไม่ได้มีปัญหาอะไรในทางเทคนิค หรือเทคโนโลยี แต่ปัญหาที่แท้จริงอยู่ที่แหล่งกำเนิดของเชื้อเพลิงไฮโดรเจน และระบบขนส่ง หรือ โลจิสติกของก๊าซไฮโดรเจนมากกว่า ส่วนปัจจัยสำคัญไม่น้อยไปกว่ากันก็คือ เรื่องของกลไกราคาเพราะก๊าซไฮโดรเจนบริสุทธิ์ไม่ได้มีอยู่ตามธรรมชาติมันมีเยอะจริง แต่มันผสมปนเปอยู่กับธาตุ หรือก๊าซอื่นๆ ในธรรมชาติ เราจึงต้องมีกระบวนการในการผลิตก๊าซไฮโดรเจนหรือสกัดมันออกมา ซึ่งแน่นอนก็มีต้นทุนการผลิตก๊าซไฮโดรเจน ที่แตกต่างกันไปตามประเภทของกระบวนการผลิต และแหล่งที่มาของก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งก็แบ่งออกเป็นหลายประเภทไม่ว่าจะเป็นไฮโดรเจนที่มาจากปิโตรเลียม (ก๊าซธรรมชาติ) ซึ่งไฮโดรเจนประเภทนี้ก็ยังปล่อยมลพิษอยู่ดี เพราะเป็นการแยกไฮโดรเจนออกจากก๊าซไฮโดรคาร์บอน (ก๊าซธรรมชาติ) ซึ่งก็คือเชื้อเพลิงที่เราเคยใช้อยู่นั่นเอง เมื่อเอาไฮโดรเจนมาใช้ แต่ส่วนที่เหลือคือ ก๊าซคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ (CO2) จำนวนมากที่ต้องปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศโลก เราเรียกไฮโดรเจนแบบนี้ว่า Grey Hydrogen และถ้าเราไม่ปล่อย CO2 แต่เอามันอัดลงไปเก็บที่ไหนสักแห่งใต้ผิวโลก อันนี้ก็สะอาดขึ้นมาหน่อย เราเรียกมันว่า Blue Hydrogen (ลองดูจากภาพประกอบ) ในขณะที่ไฮโดรเจนแบบที่สะอาดที่สุด (Green Hydrogen) คือ ไฮโดรเจนที่มาจากการผลิตด้วยพลังงานทดแทน ไม่ว่าจะพลังงานแสงอาทิตย์ หรือพลังงานลม ด้วยกระบวนการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า (Electrolysis) แบบนี้ก็เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมแต่ราคาก็สูงปรี๊ด (เราจะยินดีจ่ายกันไหมละ) ส่วนอีกวิธีหนึ่งที่มีคน เชียร์ก็คือการนำแอมโมเนียซึ่งผลิตได้ง่ายมาเติมลงไปในรถเลย แล้วเอาแอมโมเนียไปแยกเป็นไฮโดรเจนอีกทีนึงจะเห็นว่าแต่ละแนวทางนั้นก็มีต้นทุนการผลิตที่สูง การผลิตก๊าซไฮโดรเจนจากแอมโมเนีย มีต้นทุนการผลิตสูงกว่า การผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติอยู่พอสมควร (เราพร้อมจะจ่ายแพงกว่าไหม?) และกระบวนการกระจายสินค้าและบริการที่ไม่ง่ายต่างจากไฟฟ้าที่มีอยู่ทุกหนทุกแห่งอยู่แล้ว
ใครที่สนใจรายละเอียดเรื่องนี้เพิ่มเติม ก็ไปติดตามชมได้ทางช่อง Youtube ของผม ชื่อ TechAutoTalk by Dr.Ekarin ได้นะครับ มีอธิบายไว้ละเอียดทีเดียวเกี่ยวกับไฮโดรเจนประเภทต่างๆ และเซลเชื้อเพลิง (Fuel Cell) คลิ๊ปที่น่าสนใจไปลองชมคือ
- #TechAutoTalk Special by Dr.Ekarin: FuelCell หรือเซลเชื้อเพลิงมันคืออะไร? ผลิตไฟฟ้าได้อย่างไร? https://youtu.be/2ctLKtwJ62c?si=zAxzrsNinp7PyQkN
- #TechAutoTalk EP13/1: พลังงานไฮโดรเจนสะอาดจริงหรือ? ทำไม Toyota ถึงเอาไฮโดรเจนมาใช้ในเครื่องสันดาป https://youtu.be/xGmKCyi9QmE?si=FQADuFIkYaPUYyaA
- TechAutoTalk EP13/2: พลังงานไฮโดรเจนสะอาดจริงหรือ? ไฮโดรเจนมาจากไหนบ้างในปัจจุบัน? https://youtu.be/LGZxw-zI6EM?si=oeTloRMGrNgJElbL
เขียนโดย: ดร.เอกรินทร์ วาสนาส่ง นักวิชาการอิสระ และ CEO บริษัท บอทท์ลิงก์ จำกัด (TikTok: @ekarinv)
