5 เกมรุกพลังงานไฮโดรเจน เปลี่ยนโลกการผลิตไฟฟ้า ลดคาร์บอนได้จริง
เปิด 5 แนวทางใช้ไฮโดรเจนปฏิวัติการผลิตไฟฟ้า ตั้งแต่เซลส์เชื้อเพลิงจนถึงการเก็บพลังงาน มุ่งสู่ระบบไฟฟ้าสะอาด มั่นคง และลดคาร์บอน
KEY
POINTS
- ไฮโดรเจนสามารถใช้ผลิตไฟฟ้าได้โดยตรงผ่านเทคโนโลยีเซลส์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงและไม่ปล่อยคาร์บอน หรือใช้เป็นเชื้อเพลิงผสมในโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติและโรงไฟฟ้าถ่านหิน (ในรูปแอมโมเนีย) เพื่อลดการปล่อยมลพิษโดยใช้โครงสร้างพื้นฐานเดิม
- การผสมไฮโดรเจนเข้ากับระบบท่อส่งก๊าซธรรมชาติ (Hydrogen Blending) เป็นแนวทางระยะสั้นที่ช่วยลดการปล่อยคาร์บอนได้ทันที โดยไม่ต้องลงทุนสร้างโรงไฟฟ้าหรือระบบท่อส่งใหม่ทั้งหมด
- ไฮโดรเจนทำหน้าที่เป็นตัวกลางกักเก็บพลังงาน (Energy Storage) จากแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่แน่นอน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และลม เพื่อนำกลับมาผลิตไฟฟ้าในช่วงเวลาที่ต้องการ สร้างความมั่นคงให้กับระบบไฟฟ้าสะอาด
พลังงานไฮโดรเจน (Hydrogen Energy) เป็นอีกรูปแบบหนึ่งของพลังงานที่กำลังได้รับความสนใจจากทั่วโลกในฐานะพลังงานแห่งอนาคตที่สามารถตอบโจทย์ในด้านการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และการเพิ่มความมั่นคงทางด้านพลังงาน พลังงานไฮโดรเจนสามารถถูกนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลายภาคส่วน ไม่ว่าจะเป็นภาคขนส่ง ภาคอุตสาหกรรม และภาคการผลิตไฟฟ้า ในบทความนี้จะอธิบายเกี่ยวกับการนำพลังงานไฮโดรเจนมาใช้ในภาคการผลิตไฟฟ้าโดยเฉพาะ มีแนวทางการใช้งานหลักๆ 5 ด้าน ดังนี้
1. การผลิตไฟฟ้าโดยตรงผ่านเซลส์เชื้อเพลิง (Fuel Cell)
เซลส์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) คือ เทคโนโลยีที่สามารถเปลี่ยนพลังงานไฮโดรเจนให้กลายเป็นไฟฟ้าได้โดยตรง ผ่านปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้า (Electrochemical Reaction) ระหว่างธาตุไฮโดรเจนและออกซิเจน โดยผลลัพธ์ที่ได้คือ พลังงานไฟฟ้า น้ำ และความร้อน ในกระบวนการนี้จะไม่มีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ ข้อดีที่สำคัญ คือ ให้ประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานสูง ซึ่งเหมาะกับการใช้งานทั้งในระบบไฟฟ้าขนาดเล็ก เช่น บ้านพักอาศัยหรืออาคารสำนักงาน ไปจนถึงระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่สามารถเชื่อมเข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าหลักได้ ในหลายประเทศมีการนำเซลส์เชื้อเพลิงมาติดตั้งในภาคครัวเรือน ซึ่งช่วยลดความหนาแน่นของระบบโครงข่ายไฟฟ้าและลดการปล่อย CO₂ ได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ในปัจจุบันยังมีราคาที่สูงกว่าเทคโนโลยีอื่น เช่น โซล่าเซลส์และแบตเตอรี่
2. โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (Combined Cycle Power Plant)
โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซ (Gas Turbine Power Plant) มีหลักการทำงาน คือ การใช้พลังงานจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง (เช่น ก๊าซธรรมชาติ) ความร้อนที่ได้จะทำให้ใบพัดกังหันหมุนเพื่อขับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและผลิตไฟฟ้า โดยประโยชน์หลักของพลังงานไฮโดรเจนจะนำมาใช้ทดแทนก๊าซธรรมชาติได้บางส่วน (หรือทั้งหมด) เพื่อผลิตไฟฟ้า
ตัวอย่างในประเทศสหรัฐอเมริกา บริษัท General Electric (GE) และ Siemens Energy กำลังทำการทดสอบกังหันก๊าซที่สามารถเผาไหม้ด้วยส่วนผสมไฮโดรเจนได้ถึง 30% และตั้งเป้าจะขยายสัดส่วนไฮโดรเจนให้มากขึ้นในอนาคต ซึ่งหากทำได้สำเร็จ จะช่วยให้ประเทศต่าง ๆ ลดการปล่อยคาร์บอนได้ โดยไม่ต้องลงทุนสร้างโรงไฟฟ้าใหม่ทั้งหมด
3. การผสมกับก๊าซธรรมชาติเพื่อลดการปล่อย CO₂
แนวทาง Hydrogen Blending คือการผสมไฮโดรเจนในท่อส่งก๊าซธรรมชาติและใช้ร่วมในโรงไฟฟ้าที่มีอยู่ ซึ่งเป็นการใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานระบบท่อส่งก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่แล้ว โดยไม่ต้องลงทุนสร้างใหม่ วิธีนี้ถือเป็น “ทางออกระยะสั้น” ที่มีความเป็นไปได้สูง เพราะไม่ต้องลงทุนเปลี่ยนอุปกรณ์ทั้งหมด
ประโยชน์ที่เห็นได้ชัดคือ เป็นแนวทางที่ช่วยลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ในทันที เนื่องจากการเผาไหม้ไฮโดรเจนจะปล่อยน้ำเป็นหลัก (H₂O) ทำให้เป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดกว่าก๊าซธรรมชาติที่ปล่อยไฮโดรคาร์บอนจากการเผาไหม้
อย่างไรก็ตาม ยังคงต้องมีการประเมินผลกระทบต่ออุปกรณ์และโครงสร้างพื้นฐานในระยะยาวเช่นกัน ในขณะเดียวกันก็จะเป็นการเตรียมระบบให้พร้อมสำหรับการเปลี่ยนผ่านสู่ไฮโดรเจนเต็มรูปแบบในอนาคต
4. การแปรสภาพเป็นแอมโมเนียและนำไปผสมกับถ่านหิน
เพื่อแก้ปัญหาการเก็บและขนส่งไฮโดรเจนในรูปแบบก๊าซที่มีความหนาแน่นพลังงานต่ำและต้องใช้การอัดหรือทำให้เป็นของเหลว ในบางประเทศเลือกแปรสภาพเป็นแอมโมเนีย (NH₃) เพราะแอมโมเนียมีความหนาแน่นพลังงานสูงกว่า และมีโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งที่ใช้งานอยู่แล้ว ประเทศญี่ปุ่นถือเป็นประเทศแรกๆ ที่พัฒนาโครงการโรงไฟฟ้าที่ผสมถ่านหินกับแอมโมเนีย โดยตั้งเป้าลดการปล่อย CO₂ ลง 20%–30% ดังนั้น การแปรสภาพเป็นแอมโมเนีย (NH₃) จากนั้นนำมาเผาร่วมกับถ่านหิน จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับประเทศที่พึ่งพาการใช้ถ่านหินอย่างประเทศไทย
5. การเก็บพลังงานไฟฟ้าในรูปแบบไฮโดรเจน (Hydrogen Storage for Power Generation)
เนื่องจากพลังงานหมุนเวียนอย่างโซลาร์เซลส์หรือพลังงานลมมักมีความไม่แน่นอนในการผลิต โดยเฉพาะในช่วงที่ผลิตไฟฟ้าได้เกินความต้องการ การกักเก็บพลังงานส่วนเกินจึงมีความสำคัญ การเก็บพลังงานในรูปแบบไฮโดรเจน (Hydrogen Storage for Power Generation) ถือเป็นการใช้ไฮโดรเจนในฐานะตัวกลางการกักเก็บพลังงาน โดยอาศัยพลังงานไฟฟ้าส่วนเกินจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น แสงอาทิตย์และลม มาผลิตไฮโดรเจนผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส โดยไฮโดรเจนที่ผลิตได้สามารถนำมาเก็บไว้ในรูปแบบก๊าซหรือของเหลว และนำกลับมาใช้ผลิตไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการสูง หลักการนี้คล้ายกับระบบ Battery Energy Storage System (BESS) เพียงแต่ใช้ไฮโดรเจนเป็นสื่อกลาง ซึ่งมีข้อดี คือ สามารถเก็บพลังงานได้ในปริมาณมากและเป็นระยะเวลานาน ซึ่งต่างจากระบบแบตเตอรี่ที่มักเหมาะกับการกักเก็บระยะสั้น
สำหรับแนวทางการนำพลังงานไฮโดรเจนมาใช้ประโยชน์ในภาคการผลิตไฟฟ้าในประเทศไทย หากอ้างอิงจากร่างแผน PDP2024 ได้เริ่มมีการผสมไฮโดรเจนกับก๊าซธรรมชาติในการผลิตไฟฟ้าในท่อก๊าซธรรมชาติต้นทางฝั่งตะวันออก ในสัดส่วน 5% (ของปริมาณก๊าซธรรมชาติที่ใช้ในภาคการผลิตไฟฟ้าในระบบ 3 การไฟฟ้า) ตั้งแต่ปี 2030 เป็นต้นไป ทั้งนี้ การศึกษาและพัฒนาเทคโนโลยีไฮโดรเจนควบคู่ไปกับการลงทุนด้านพลังงานหมุนเวียนอย่างต่อเนื่อง ถือเป็นโอกาสที่จะสร้างระบบไฟฟ้าที่ สะอาด มั่นคง และยั่งยืน พร้อมก้าวเข้าสู่เศรษฐกิจคาร์บอนต่ำในอนาคต
