เหตุใดพลังงานไฮโดรเจนจึงดึงดูดความสนใจ？

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ประเทศต่างๆ ทั่วโลกกำลังส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานไฮโดรเจนอย่างรวดเร็วอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ตามรายงานที่เผยแพร่ร่วมกันโดยคณะกรรมาธิการพลังงานไฮโดรเจนระหว่างประเทศและแมคคินซีย์ กว่า 30 ประเทศและภูมิภาคได้เปิดเผยแผนงานสำหรับการพัฒนาพลังงานไฮโดรเจน และการลงทุนทั่วโลกในโครงการพลังงานไฮโดรเจนจะสูงถึง 300 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2573

พลังงานไฮโดรเจนคือพลังงานที่ปล่อยออกมาจากไฮโดรเจนในกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและเคมี ไฮโดรเจนและออกซิเจนสามารถเผาไหม้เพื่อสร้างพลังงานความร้อนได้ และยังสามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้ด้วยเซลล์เชื้อเพลิง ไฮโดรเจนไม่เพียงแต่มีแหล่งที่มาหลากหลายเท่านั้น แต่ยังมีข้อดีในการนำความร้อนที่ดี สะอาดและปลอดสารพิษ และความร้อนต่อหน่วยมวลสูง ปริมาณความร้อนของไฮโดรเจนที่มวลเท่ากันมีค่าประมาณสามเท่าของน้ำมันเบนซิน เป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมปิโตรเคมีและเป็นเชื้อเพลิงสำหรับจรวดการบินและอวกาศ จากการเรียกร้องที่เพิ่มมากขึ้นในการจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและบรรลุความเป็นกลางของคาร์บอน พลังงานไฮโดรเจนจึงคาดว่าจะเปลี่ยนระบบพลังงานของมนุษย์

พลังงานไฮโดรเจนได้รับความนิยมไม่เพียงเพราะการปล่อยก๊าซคาร์บอนเป็นศูนย์ในกระบวนการปลดปล่อยเท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะไฮโดรเจนสามารถใช้เป็นพาหะกักเก็บพลังงานเพื่อชดเชยความผันผวนและความไม่ต่อเนื่องของพลังงานหมุนเวียน และส่งเสริมการพัฒนาในวงกว้างของพลังงานทดแทน . ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยี “ไฟฟ้าเป็นก๊าซ” ที่รัฐบาลเยอรมนีส่งเสริมคือการผลิตไฮโดรเจนเพื่อกักเก็บไฟฟ้าที่สะอาด เช่น พลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งไม่สามารถนำมาใช้ได้ทันเวลา และเพื่อขนส่งไฮโดรเจนในระยะทางไกลเพื่อให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น การใช้ประโยชน์ นอกจากสถานะก๊าซแล้ว ไฮโดรเจนยังสามารถปรากฏเป็นไฮไดรด์ของเหลวหรือของแข็ง ซึ่งมีรูปแบบการจัดเก็บและการขนส่งที่หลากหลาย ในฐานะที่เป็นพลังงาน "คูแพลนท์" ที่หายาก พลังงานไฮโดรเจนไม่เพียงแต่สามารถตระหนักถึงการแปลงที่ยืดหยุ่นระหว่างไฟฟ้าและไฮโดรเจนเท่านั้น แต่ยังสร้าง "สะพาน" เพื่อตระหนักถึงการเชื่อมโยงระหว่างไฟฟ้า ความร้อน ความเย็นและแม้กระทั่งของแข็ง เชื้อเพลิงก๊าซและของเหลว ดังนั้น เพื่อสร้างระบบพลังงานที่สะอาดและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

พลังงานไฮโดรเจนรูปแบบต่างๆ มีการใช้งานได้หลากหลายสถานการณ์ ภายในสิ้นปี 2563 การเป็นเจ้าของรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนทั่วโลกจะเพิ่มขึ้น 38% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า การใช้พลังงานไฮโดรเจนในวงกว้างกำลังค่อยๆ ขยายจากสาขายานยนต์ไปยังสาขาอื่นๆ เช่น การขนส่ง การก่อสร้าง และอุตสาหกรรม เมื่อนำไปใช้กับการขนส่งทางรถไฟและเรือ พลังงานไฮโดรเจนสามารถลดการพึ่งพาการขนส่งทางไกลและภาระสูงในเชื้อเพลิงน้ำมันและก๊าซแบบดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น เมื่อต้นปีที่แล้ว โตโยต้าได้พัฒนาและส่งมอบระบบเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนชุดแรกสำหรับเรือเดินทะเล เมื่อนำไปใช้กับการผลิตแบบกระจาย พลังงานไฮโดรเจนสามารถจ่ายพลังงานและความร้อนสำหรับอาคารที่อยู่อาศัยและอาคารพาณิชย์ พลังงานไฮโดรเจนยังสามารถจัดหาวัตถุดิบที่มีประสิทธิภาพ สารรีดิวซ์ และแหล่งความร้อนคุณภาพสูงสำหรับปิโตรเคมี เหล็กและเหล็กกล้า โลหะวิทยา และอุตสาหกรรมเคมีอื่นๆ ได้โดยตรง ซึ่งช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นพลังงานทุติยภูมิชนิดหนึ่ง จึงไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะได้พลังงานไฮโดรเจน ไฮโดรเจนส่วนใหญ่มีอยู่ในน้ำและเชื้อเพลิงฟอสซิลในรูปของสารประกอบบนโลก เทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนที่มีอยู่ส่วนใหญ่อาศัยพลังงานฟอสซิลและไม่สามารถหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซคาร์บอนได้ ปัจจุบัน เทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนจากพลังงานทดแทนกำลังค่อยๆ เติบโต และสามารถผลิตไฮโดรเจนที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนเป็นศูนย์ได้จากการผลิตพลังงานทดแทนและการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์ยังสำรวจเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนใหม่ๆ เช่น โฟโตไลซิสจากแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฮโดรเจน และชีวมวลเพื่อผลิตไฮโดรเจน เทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนนิวเคลียร์ที่พัฒนาโดยสถาบันพลังงานนิวเคลียร์และเทคโนโลยีพลังงานใหม่ของมหาวิทยาลัยชิงหัว คาดว่าจะเริ่มสาธิตได้ภายใน 10 ปี นอกจากนี้ ห่วงโซ่อุตสาหกรรมไฮโดรเจนยังรวมถึงการจัดเก็บ การขนส่ง การบรรจุ การใช้งาน และการเชื่อมโยงอื่นๆ ซึ่งต้องเผชิญกับความท้าทายทางเทคนิคและข้อจำกัดด้านต้นทุน ยกตัวอย่างการจัดเก็บและขนส่ง ไฮโดรเจนมีความหนาแน่นต่ำและรั่วไหลได้ง่ายภายใต้อุณหภูมิและความดันปกติ การสัมผัสกับเหล็กเป็นเวลานานจะทำให้เกิด "การเปราะของไฮโดรเจน" และทำให้เกิดความเสียหายต่อเหล็กหลัง การจัดเก็บและขนส่งทำได้ยากกว่าถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติมาก

ในปัจจุบัน หลายประเทศทั่วทุกด้านของการวิจัยไฮโดรเจนใหม่อยู่ในเต็มแกว่ง ความยากลำบากทางเทคนิคในการก้าวขึ้นมาเพื่อเอาชนะ ด้วยการขยายตัวอย่างต่อเนื่องของขนาดของการผลิตพลังงานไฮโดรเจนและโครงสร้างพื้นฐานการจัดเก็บและการขนส่ง ต้นทุนของพลังงานไฮโดรเจนยังมีช่องว่างขนาดใหญ่ที่จะลดลง การวิจัยแสดงให้เห็นว่าต้นทุนโดยรวมของห่วงโซ่อุตสาหกรรมพลังงานไฮโดรเจนคาดว่าจะลดลงครึ่งหนึ่งภายในปี 2573 เราคาดว่าสังคมไฮโดรเจนจะเร่งตัวขึ้น