เจาะลึกเทคโนโลยีไฮโดรเจน พลังงานอนาคตเพื่อโลกที่ยั่งยืน

ในยุคที่โลกกำลังเผชิญกับความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมอย่างหนักหน่วง ทั้งการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่รุนแรงขึ้น มลพิษทางอากาศที่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพ ทรัพยากรธรรมชาติที่ลดลงอย่างรวดเร็ว การแสวงหาแหล่งพลังงานสะอาดและยั่งยืนจึงเป็นวาระสำคัญระดับโลก ในบรรดาเทคโนโลยีพลังงานทางเลือกที่มีศักยภาพ “พลังงานไฮโดรเจน” กำลังถูกจับตามองในฐานะ "เชื้อเพลิงแห่งอนาคต" ที่จะเข้ามามีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนผ่านสู่สังคมคาร์บอนต่ำและเศรษฐกิจหมุนเวียน

สิ่งที่ทำให้ไฮโดรเจน กลายเป็นตัวเลือกที่ได้รับความสนใจก็เพราะไฮโดรเจน (H) เป็นธาตุที่เบาและมีปริมาณมาก โดยเฉพาะในน้ำ แต่ทั้งนี้ยังต้องผ่านกระบวนการเพื่อทำให้เป็นก๊าซไฮโดรเจน (H2) ซึ่งมีการคิดค้นเพื่อนำไฮโดรเจนมาใช้นั้นมีมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 18 เลยทีเดียว โดยข้อดีของไฮโดรเจนนั้นมีตั้งแต่

สะอาดไร้มลพิษ: เมื่อไฮโดรเจนถูกนำไปผลิตพลังงานผ่านเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) หรือการเผาไหม้ จะมีเพียงไอน้ำเท่านั้นที่เป็นผลผลิต ไม่มีก๊าซเรือนกระจกหรือมลพิษทางอากาศอื่น ๆ ปล่อยออกมา

กักเก็บพลังงานได้ดี: ไฮโดรเจนมีความหนาแน่นของพลังงานโดยมวลสูง ทำให้สามารถกักเก็บพลังงานได้ในปริมาณมาก เหมาะสำหรับการขนส่งระยะไกล หรือเป็นพลังงานสำรอง

ผลิตได้จากหลายแหล่ง: พลังงานไฮโดรเจนสามารถผลิตได้จากหลายแหล่ง เช่น น้ำ (โดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส), ก๊าซธรรมชาติ, ชีวมวล, หรือแม้แต่จากขยะ ทำให้มีโอกาสในการลดการพึ่งพิงเชื้อเพลิงฟอสซิล

นำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลายภาคส่วน: ไฮโดรเจนสามารถนำไปใช้ได้หลากหลายรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานพาหนะ (รถยนต์, รถบัส, รถไฟ, เรือ, เครื่องบิน), ผลิตกระแสไฟฟ้าในโรงงานอุตสาหกรรม, เป็นแหล่งพลังงานสำรองสำหรับอาคารบ้านเรือน, หรือแม้กระทั่งเป็นวัตถุดิบในกระบวนการผลิตทางเคมี

ทำความรู้จักพลังงานไฮโดรเจน 5 ประเภท

พลังงานไฮโดรเจนนั้นมีข้อดีที่สามารถผลิตได้จากหลายแหล่ง แต่ที่มาของการผลิตแต่ละประเภทมีการปลดปล่อยปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่แตกต่างกัน (อ้างอิงข้อมูลจาก สถาบันนวัตกรรม ปตท.และคณะกรรมการหอการค้าไทย) โดยสามารถแบ่งออกได้เป็น 5 ประเภท คือ

• ไฮโดรเจนสีน้ำตาล (Brown Hydrogen): ใช้ถ่านหินเป็นวัตถุดิบในกระบวนการผลิต ผ่านกระบวนการแปรสภาพเป็นก๊าซ (Gasification) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากที่สุด
• ไฮโดรเจนสีเทา (Grey Hydrogen): ใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นวัตถุดิบในกระบวนการผลิต ผ่านกระบวนการเปลี่ยนรูปสารไฮโดรคาร์บอนในก๊าซธรรมชาติด้วยไอน้ำ (Steam Methane Reforming : SMR) มีการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์รองลงมาจากไฮโดรเจนสีน้ำตาล
• ไฮโดรเจนสีฟ้า (Blue Hydrogen): ผลิตจากก๊าซธรรมชาติเช่นเดียวกันกับไฮโดรเจนสีเทา แต่ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นในกระบวนการผลิต จะถูกกักเก็บด้วยเทคโนโลยีการดักจับและการกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon Capture and Storage : CCS)
• ไฮโดรเจนสีชมพู (Pink Hydrogen): ผลิตโดยใช้กระบวนการแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำ (Water Electrolysis) และพลังงานไฟฟ้าที่ใช้มีต้นกำเนิดมาจากพลังงานนิวเคลียร์
• ไฮโดรเจนสีเขียว (Green Hydrogen): ผลิตจากกระบวนการแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำ
  โดยพลังงานไฟฟ้ามาจากพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ หรือ พลังงานลม

การใช้พลังงานไฮโดรเจนอันตรายจริงหรือไม่?

ไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่มีคุณสมบัติน้ำหนักเบากว่าก๊าซธรรมชาติถึงประมาณ 8 เท่า ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และแม้จะเป็นก๊าซไวไฟ แต่กลับปลอดภัยกว่าที่หลายคนเข้าใจ ในกรณีที่เกิดการรั่วไหล ไฮโดรเจนจะลอยขึ้นสู่อากาศอย่างรวดเร็ว ไม่สะสมอยู่ในพื้นที่ต่ำ ซึ่งสามารถลดความเสี่ยงจากการเกิดอุบัติเหตุจากการสะสมของก๊าซในพื้นที่ปิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในปัจจุบัน การเปลี่ยนผ่านจากพลังงานฟอสซิลไปสู่พลังงานสะอาด เป็นแนวโน้มสำคัญของอุตสาหกรรมยานยนต์ โดยยานยนต์พลังงานไฟฟ้าเป็นทางเลือกหลักที่ช่วยลดการปล่อยมลพิษ โดยแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก ได้แก่ Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV) หรือ รถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง และ Battery Electric Vehicle (BEV) หรือ รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ ซึ่งมีแนวทางการใช้พลังงานที่แตกต่างกัน โดย FCEV ใช้ไฮโดรเจนเป็นแหล่งพลังงาน โดยเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าผ่านเซลล์เชื้อเพลิง ขณะที่ BEV ใช้พลังงานไฟฟ้าที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่โดยตรง แต่ละเทคโนโลยีมีข้อดีและข้อจำกัดที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งาน

เปรียบเทียบการทำงานระหว่างรถ BEV และ FCEV

ปัจจุบันยานยนต์ไฟฟ้าทั้งสองประเภท กำลังได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง BEV มีการใช้งานอย่างแพร่หลายมากกว่า เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานที่พร้อมรองรับ มีสถานีชาร์จที่สะดวกและครอบคลุม โดยเฉพาะสำหรับการใช้งานในเมืองที่มีระยะการเดินทางใกล้ถึงปานกลาง

อย่างไรก็ตาม BEV มีข้อจำกัดสำคัญที่ทำให้ไม่เหมาะกับการขนส่งระยะไกล เช่น

• ระยะทางจำกัดต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง
• เวลาชาร์จแบตเตอรี่ที่ค่อนข้างนาน
• แบตเตอรี่หนักและมีขนาดใหญ่ ส่งผลให้พื้นที่ใช้สอยจำกัด และบรรทุกน้ำหนักสินค้าได้น้อยลง

ขณะที่ FCEV สามารถแก้ไขข้อจำกัดเหล่านี้ได้:

• ระยะทางวิ่งไกลกว่ามากต่อการเติมหนึ่งครั้ง
• ใช้เวลาเติมเชื้อเพลิงเร็วกว่าการชาร์จแบตเตอรี่
• ใช้ถังบรรจุไฮโดรเจนแทนแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ ทำให้บรรทุกน้ำหนักได้มากกว่า

ยิ่งระยะทางไกลขึ้น และน้ำหนักในการบรรทุกสินค้ามากขึ้นเท่าไร รถ FCEV ก็ยิ่งแสดงข้อได้เปรียบและมีความเหมาะสมในการใช้งานมากยิ่งขึ้นเท่านั้น ด้วยเหตุนี้ FCEV จึงเหมาะสมสำหรับการขนส่งสินค้าระยะไกลอย่างมีประสิทธิภาพ และไม่ปล่อย CO₂ ออกสู่สิ่งแวดล้อม

อนาคตของการขนส่งด้วยเทคโนโลยี FCEV

ในอนาคต คาดว่า FCEV จะมีต้นทุนต่ำกว่า BEV ทำให้ไฮโดรเจนจะกลายเป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ช่วยให้การเดินทางเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น การพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงและโครงสร้างพื้นฐาน เช่น สถานีเติมไฮโดรเจน จะเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดทิศทางของอุตสาหกรรมยานยนต์ไฟฟ้าอย่างยั่งยืน

โลกใช้ประโยชน์จากพลังงานไฮโดรเจนอย่างไร?

ปัจจุบัน มีการใช้งานเทคโนโลยีไฮโดรเจนกว่า 30 ประเทศทั่วโลก โดยเฉพาะแถบยุโรป สหรัฐอเมริกา และตะวันออกกลาง เนื่องจากความได้เปรียบเชิงพื้นที่ในการพัฒนาพลังงานหมุนเวียน และอีกหลายประเทศที่กำลังเตรียมความพร้อมพัฒนาไฮโดรเจน ตัวอย่างเช่น

ประเทศเยอรมนี (เป้าหมาย Net Zero 2045)

• เปิดให้บริการรถไฟพลังงานไฮโดรเจนเป็นครั้งแรกของโลก ทดแทนรถไฟดีเซล วิ่งได้ราว 1,000 กม./ H2 หนึ่งถัง ความเร็วสูงสุด 140 กม./ชม.

ประเทศฝรั่งเศส (เป้าหมาย Net zero 2050)

• บริษัท Pragma Industries ผลิตจักรยานพลังงานไฮโดรเจน
  • บริษัท Compagnie Fluvial de Transport เริ่มใช้เรือพลังงานไฮโดรเจนการขนส่งสินค้าเชิงพาณิชย์

ประเทศญี่ปุ่น (เป้าหมาย Net zero 2050)

• บริษัท Honda ทดสอบ Data Center พลังงานไฮโดรเจน
  • ISUZU นำ ISUZU GIGA FUEL CELL รถบรรทุกพลังงานไฮโดรเจน ทดลองวิ่งใช้งานจริงในญี่ปุ่น ก่อนเตรียมเปิดขายปี 2027

สำหรับประเทศไทยนั้น อ้างอิงข้อมูลจาก สำนักงานนโยบายและแผนพลังงาน (สนพ.) กระทรวงพลังงาน และสถาบันนวัตกรรม ปตท. ระบุว่า ประเทศไทยมีความเป็นไปได้ที่จะใช้ประโยชน์จากเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเพื่อลดการปลดปล่อยคาร์บอนได้ใน 3 ภาคส่วนหลัก คือ

• ภาคอุตสาหกรรม ใช้สำหรับปรับปรุงคุณภาพโลหะ และปิโตรเคมี เป็นสารตั้งต้นเคมีภัณฑ์ รวมไปถึงใช้เป็นเชื้อเพลิงสะอาดในกระบวนการที่ใช้ความร้อนสูง เช่น ซีเมนต์
• ภาคการผลิตไฟฟ้า ใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยตรงในกังหันก๊าซไฮโดรเจน หรือนําไปผสมกับก๊าซธรรมชาติในการผลิตไฟฟ้าด้วยกังหันก๊าซ ผ่านกระบวนการเผาไหม้โดยตรง หรือผลิตพลังงานไฟฟ้าจากเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิง
• ภาคการขนส่ง สามารถนำมาใช้ในการปรับปรุงคุณภาพน้ำมันปิโตรเลียมสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน (Internal Combustion Engine: ICE) หรือใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยตรงในรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell Electric Vehicle: FCEV) รวมถึงรถโดยสารและรถบรรทุก (Heavy Duty Long-Haul Vehicle)

ภายใต้ความเป็นไปได้ในการใช้พลังงานไฮโดรเจนใน 3 ภาคส่วนนี้ ประเทศไทยยังมียุทธศาสตร์ 4 ด้าน ที่ส่งเสริมการใช้พลังงานไฮโดรเจน ประกอบด้วย 1. พัฒนาตลาดและสร้างแรงจูงใจให้กับผู้ใช้ 2. ส่งเสริมการวิจัยและพัฒนาอุตสาหกรรม 3. พัฒนาโครงสร้างพื้นฐาน 4. ปรับปรุงกฎระเบียบและมาตรฐาน โดยมีการแบ่งการดำเนินงานเป็น 3 ระยะ ดังนี้

• ระยะสั้น (2025-2030) มุ่งเน้นการเตรียมความพร้อม เช่น เริ่มพัฒนาโครงการนำร่อง การจัดทำมาตรฐานความปลอดภัย แผนงานและศึกษารูปแบบธุรกิจใหม่ ๆ รวมถึงการทดสอบ ปรับปรุงระบบกักเก็บและขนส่ง
• ระยะกลาง (2031-2040) มุ่งเน้นการพัฒนาไฮโดรเจนเชิงพาณิชย์ในภาคพลังงาน เช่น การกำหนดให้มีการผสมไฮโดรเจนในสัดส่วน 5-10% ในระบบท่อส่งก๊าซธรรมชาติสำหรับการผลิตไฟฟ้า การออกมาตรการส่งเสริมการลงทุนและสิทธิประโยชน์ด้านภาษี การพัฒนาโครงข่ายระบบไฟฟ้าสีเขียว รองรับไฮโดรเจนสีเขียว และขยายสถานีไฮโดรเจน การติดตาม ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขกฎระเบียบที่เกี่ยวข้อง
• ระยะยาว (2041-2050) มุ่งสู่ Carbon Neutrality และ Net Zero Emissions เช่น การเพิ่มสัดส่วนการผสมไฮโดรเจน 10-20% ในระบบท่อส่งก๊าซธรรมชาติสำหรับการผลิตไฟฟ้า การพัฒนากลไกตรวจติดตาม ประเมิน และปรับปรุงแก้ไขโครงสร้างพื้นฐาน การพิจารณาภาษีคาร์บอนในโครงสร้างราคา การพัฒนาแพลตฟอร์มและการซื้อขายคาร์บอน การกำหนดมาตรฐานการขนส่ง FCEV และสถานีเติมไฮโดรเจน

นอกจากการขับเคลื่อนจากภาครัฐแล้ว ภาคเอกชนไทยยังมีบทบาทสำคัญโดยเฉพาะ กลุ่ม ปตท. ที่มองเห็นถึงความสำคัญของการประยุกต์ใช้งานไฮโดรเจนในการลดการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์รวมถึงโอกาสในการสร้างธุรกิจไฮโดรเจน
โดยที่ผ่านมา กลุ่ม ปตท. ได้ติดตามและดำเนินงานด้านเทคโนโลยีไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่องมาตั้งแต่ปี 2562 จนถึงปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น

• จัดตั้ง Hydrogen Thailand Club ร่วมกับพันธมิตรภาครัฐและเอกชนในปี 2562 เพื่อเตรียมความพร้อมและผลักดันเทคโนโลยีไฮโดรเจนให้กับประเทศไทย ซึ่งปัจจุบันมีสมาชิก 54 บริษัท
• สร้างความร่วมมือระหว่าง PTT - OR - TOYOTA - BIG ในปี 2565 เพื่อติดตั้งสถานีนำร่อง Hydrogen Station สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงแห่งแรกของไทย อ.บางละมุง จ.ชลบุรี และนำ FCEV รุ่น Mirai ของ TOYOTA มาทดสอบการใช้งาน เพื่อศึกษาการใช้ไฮโดรเจนในภาคขนส่งของประเทศ
• ปตท.สผ. สามารถชนะการประมูลการพัฒนาโครงการไฮโดรเจนสีเขียว ประเทศโอมาน, PTT – RINA พัฒนาทดสอบการเผาไหม้ของการผสม Hydrogen ในก๊าซธรรมชาติ และพัฒนาห้องปฏิบัติการของสถาบันนวัตกรรม ปตท. ในปี 2566
• ปตท. ร่วมกับโตโยต้า มอเตอร์ ประเทศไทย และบีไอจี ยกระดับ Hydrogen Thailand Club ในปี 2567 เพื่อจัดตั้งเป็นสมาคมไฮโดรเจนแห่งประเทศไทย (Hydrogen Thailand Association) โดยอยู่ในระหว่างการถ่ายโอนสมาชิกเข้าสู่สมาคม
• กลุ่ม ปตท. ลงนามบันทึกข้อตกลงการพัฒนาธุรกิจและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำของกลุ่ม ปตท. เพื่อมุ่งสู่เป้าหมาย Net-Zero ในปี 2568

นอกจากการดำเนินงานที่ต่อเนื่องตลอด 6 ปีที่ผ่านมา กลุ่ม ปตท. ยังมีแนวทางการดำเนินงานในอนาคตที่สอดรับกับนโยบายของภาครัฐอย่างเต็มที่ เช่น

• ให้การสนับสนุนข้อมูลแก่ภาครัฐ เพื่อพิจารณากำหนดให้ไฮโดรเจนและแอมโมเนียเป็นส่วนหนึ่งของ พระราชบัญญัติน้ำมันเชื้อเพลิง
• ศึกษาและประเมินผลกระทบของการผสมไฮโดรเจนในระบบท่อส่งก๊าซธรรมชาติ เพื่อนำเสนอข้อมูลเชิงเทคนิคให้ภาครัฐใช้ประกอบการตัดสินใจวางแผนดำเนินนโยบายด้านพลังงาน
• ให้ข้อมูลเชิงเทคนิคและข้อเสนอแนะ สำหรับการปรับปรุงกฎหมายและกฎระเบียบด้านความปลอดภัยในการผลิตและใช้งานไฮโดรเจน
• ศึกษาความเป็นไปได้ในการประยุกต์ใช้ไฮโดรเจน ภายใน กลุ่ม ปตท. เพื่อสนับสนุนการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และเสริมสร้างความมั่นคงทางพลังงาน อย่างยั่งยืน

พลังงานไฮโดรเจนไม่ใช่เรื่องใหม่ของประเทศไทย

แม้ปัจจุบันต้นทุนของการใช้พลังงานไฮโดรเจนจะสูงกว่าการใช้พลังงานจากฟอสซิล แต่หากมองในระยะยาว ไฮโดรเจนถือเป็นพลังงานแห่งอนาคตที่มีศักยภาพสูงในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และช่วยให้เกิดการเปลี่ยนผ่านไปสู่ระบบพลังงานสะอาดอย่างแท้จริง ซึ่งสอดคล้องกับแนวทางของหลายประเทศทั่วโลกที่เริ่มลงทุนและพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้านไฮโดรเจนอย่างต่อเนื่อง

สำหรับประเทศไทยนั้น การใช้พลังงานไฮโดรเจนไม่ใช่เรื่องใหม่ เพราะในภาคอุตสาหกรรมอย่าง โรงกลั่นน้ำมัน และโรงงานเคมี มีการใช้มานานแล้ว ซึ่งตรงนี้ถือเป็นจุดแข็งที่สามารถต่อยอดได้ทันทีเมื่อโอกาสและเทคโนโลยีมีความพร้อมมากขึ้น ทั้งในด้านการผลิต การจัดเก็บ และการนำไปใช้งานในภาคพลังงาน การคมนาคมขนส่ง และอุตสาหกรรมต่าง ๆ ซึ่งจะช่วยสร้างความมั่นคงทางพลังงาน และลดการพึ่งพาการนำเข้าพลังงานจากต่างประเทศในระยะยาว

ดังนั้นไฮโดรเจนจึงไม่ใช่พลังงานที่ไกลตัวหรือเป็นเรื่องใหม่สำหรับประเทศไทย แต่คือโอกาสในการยกระดับระบบพลังงานของประเทศให้สอดคล้องกับเป้าหมายด้านความยั่งยืน และการเติบโตทางเศรษฐกิจในยุคพลังงานสะอาด หากได้รับการส่งเสริมและวางแผนอย่างเหมาะสม พลังงานไฮโดรเจนก็อาจเป็นหนึ่งในหัวใจสำคัญของการพัฒนาอนาคตพลังงานไทยที่ทั้งสะอาด ปลอดภัย และยั่งยืนอย่างแท้จริง

อ้างอิงข้อมูลจาก

• สำนักงานนโยบายและแผนพลังงาน (สนพ.) กระทรวงพลังงาน
• สำนักงานคณะกรรมการกำกับกิจการพลังงาน
• สถาบันนวัตกรรม ปตท.
• คณะกรรมการหอการค้าไทย
• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2588840423000434#bib50
• https://www.h2stations.org/