ไฮโดรเจนสีเขียวเป็นหนึ่งในสัญญาที่ยิ่งใหญ่ของการเปลี่ยนแปลงพลังงาน เนื่องจากมีวิธีการกักเก็บและใช้พลังงานโดยไม่ปล่อยก๊าซคาร์บอน ไฮโดรเจนชนิดนี้ถูกผลิตขึ้นผ่านกระบวนการที่เรียกว่า กระแสไฟฟ้าของน้ำซึ่งแยกไฮโดรเจนและออกซิเจนโดยใช้ไฟฟ้าที่สร้างจากแหล่งหมุนเวียน เช่น แสงอาทิตย์และลม แม้จะมีคุณประโยชน์ แต่ไฮโดรเจนสีเขียวก็เผชิญกับความท้าทายหลายประการที่เราต้องคำนึงถึงเพื่อประเมินศักยภาพของไฮโดรเจนในฐานะทางเลือกที่แท้จริง เชื้อเพลิงฟอสซิล.
ในบทความนี้ เราจะสำรวจประเด็นสำคัญที่ส่งผลต่อการพัฒนาไฮโดรเจนสีเขียว พร้อมด้วยคุณลักษณะ ข้อดีและข้อเสีย เพื่อให้เข้าใจภาพรวมว่าเทคโนโลยีนี้นำเสนออะไรได้บ้าง
การผลิตไฮโดรเจนสีเขียว
ไฮโดรเจนมักไม่พบอยู่โดดเดี่ยวในธรรมชาติ แต่มักจะเกี่ยวข้องกับโมเลกุลอื่นๆ เช่น น้ำ ในกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส เราใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อสลายโมเลกุลของน้ำ (H2O) กลายเป็นไฮโดรเจน (H2) และออกซิเจน (O2- กระบวนการนี้จะยั่งยืนได้ก็ต่อเมื่อไฟฟ้าที่ใช้มาจากแหล่งสะอาด เช่น พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม ดังนั้นไฮโดรเจนที่เกิดจากเทคนิคนี้จึงเรียกว่า ไฮโดรเจนสีเขียว.
ในทางตรงกันข้าม ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ที่ผลิตในปัจจุบันมาจาก เชื้อเพลิงฟอสซิลเช่นก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมัน ประเภทนี้เรียกว่าไฮโดรเจนสีเทา มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีและโรงกลั่น อย่างไรก็ตาม การผลิตทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก (CO2) ซึ่งทำให้ไม่ยั่งยืนจากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม
แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าไปมากในการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว แต่ก็ยังเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่และยังห่างไกลจากการขยายขนาด ในโลกนี้ 99% ของไฮโดรเจนที่ใช้ยังคงมาจากวัตถุดิบฟอสซิล ส่งผลให้ทั่วโลกปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 900 ล้านตันต่อปี2.
การเก็บพลังงาน
คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของไฮโดรเจนสีเขียวคือความสามารถ เก็บพลังงาน- พลังงานหมุนเวียน เช่น แสงอาทิตย์และลม สัญญาณไฟเลี้ยวซึ่งหมายความว่าบางครั้งพวกมันผลิตพลังงานได้มากกว่าที่สามารถบริโภคได้ และบางครั้งก็ผลิตได้ไม่เพียงพอ
ไฮโดรเจนสามารถแก้ปัญหานี้ได้โดยทำหน้าที่เป็นตัวสะสม เมื่อมีไฟฟ้าหมุนเวียนเหลือใช้ ก็สามารถนำไปผลิตไฮโดรเจนผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสได้ ต่อมาไฮโดรเจนนี้สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ เครื่องจักร หรือแม้แต่เป็นวัตถุดิบในกระบวนการทางอุตสาหกรรมได้ ด้วยวิธีนี้ ไฮโดรเจนสีเขียวสามารถช่วยกักเก็บพลังงานหมุนเวียนส่วนเกินและนำไปใช้เมื่อทรัพยากรหมุนเวียนมีจำกัด
นอกจากจะทำหน้าที่เป็นตัวสะสมพลังงานแล้ว ไฮโดรเจนสีเขียวยังไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกเมื่อนำมาใช้ ทำให้ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับ การสลายตัว ของภาคอุตสาหกรรม การขนส่ง และพลังงาน
ปัญหาไฮโดรเจนสีเขียว
ข้อเสียเปรียบหลักของไฮโดรเจนสีเขียวคือต้นทุนการผลิตที่สูง แม้ว่าไฮโดรเจนจะเป็นธาตุที่มีมากที่สุดในจักรวาล แต่กระบวนการได้รับไฮโดรเจนจากน้ำมีราคาแพงเนื่องจากต้องใช้พลังงานจากอิเล็กโทรไลซิส แม้จะมีไฟฟ้าจากแหล่งหมุนเวียน แต่ต้นทุนก็ยังคงสูง
ปัญหาอีกประการหนึ่งที่ไฮโดรเจนสีเขียวเผชิญคือ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำ ของวิธีการผลิตและการขนส่งในปัจจุบัน จากการศึกษาพบว่าพลังงานที่ใช้ในกระบวนการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวประมาณ 80% สูญเสียไป การขาดประสิทธิภาพด้านพลังงานนี้เป็นอุปสรรคสำคัญในการนำไปใช้ในวงกว้าง
นอกจากนี้การขนส่งและการเก็บรักษาไฮโดรเจนยังมีความซับซ้อนอีกด้วย ก๊าซชนิดนี้มี ความหนาแน่นของพลังงานต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงชนิดอื่น ซึ่งหมายความว่าการจัดเก็บและขนส่งพลังงานในปริมาณเท่ากันต้องใช้ถังและท่อที่ใหญ่กว่ามาก นอกจากนี้ยังมีความไวไฟสูง ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงด้านความปลอดภัย
ความท้าทายที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือความเสี่ยงในการ การรั่วไหล- โมเลกุลของไฮโดรเจนมีขนาดเล็กมาก ซึ่งเล็กกว่าโมเลกุลในมีเทนหรือก๊าซธรรมชาติมาก ทำให้กักเก็บได้ยากขึ้น หากไฮโดรเจนรั่วไหลสู่ชั้นบรรยากาศ อาจส่งผลกระทบต่อสภาพอากาศในลักษณะเดียวกันกับก๊าซเรือนกระจก เนื่องจากอาจส่งผลต่อระดับมีเทนและสารประกอบในบรรยากาศอื่นๆ
การผลิตไฮโดรเจนมีค่าใช้จ่ายเท่าไร?
อุปสรรคที่โดดเด่นที่สุดประการหนึ่งในการขยายตัวของไฮโดรเจนสีเขียวคือต้นทุน การศึกษาล่าสุดประมาณการว่าการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวผ่านอิเล็กโทรไลซิสสามารถทำกำไรได้ตั้งแต่ 3,23 ยูโรต่อกิโลกรัม หากใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน การคาดการณ์ในแง่ดีบางประการชี้ให้เห็นว่าในอีกไม่กี่ปีต้นทุนอาจลดลงเหลือ 2,5 ยูโรต่อกิโลกรัม
อย่างไรก็ตาม ตัวเลขเหล่านี้ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ราคาไฟฟ้าและต้นทุนของอิเล็กโทรไลเซอร์ ซึ่งขณะนี้ยังคงมีจำนวนมาก ในปัจจุบัน การผลิตไฮโดรเจนสีเขียวมีราคาแพงกว่าการผลิตไฮโดรเจนสีเทาหรือสีน้ำเงินอย่างมาก ทำให้หลายอุตสาหกรรมยังคงเลือกใช้ทางเลือกเหล่านี้ต่อไป
El ไฮโดรเจนสีเทา เป็นชนิดที่พบได้บ่อยที่สุดและถูกที่สุด แต่การผลิตเกี่ยวข้องกับการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล ทำให้เป็นทางเลือกที่ไม่ยั่งยืนต่อสิ่งแวดล้อม ในทางกลับกัน ไฮโดรเจนสีน้ำเงินซึ่งได้มาจากก๊าซธรรมชาติแต่จับและกักเก็บ CO22 ซึ่งเป็นทางเลือกในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก แม้ว่าจะยังคงยั่งยืนน้อยกว่าไฮโดรเจนสีเขียวก็ตาม
ความได้เปรียบ
ไฮโดรเจนสีเขียวมีหลายชนิด ความได้เปรียบ กุญแจสำคัญที่ทำให้เป็นทางเลือกที่น่าสนใจมากในการลดการปล่อยคาร์บอนในภาคส่วนที่ใช้พลังงานไฟฟ้าได้ยาก:
- ลดการปล่อยมลพิษ: การผลิตและการใช้ไม่ปล่อยมลพิษหรือก๊าซเรือนกระจก เป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดอย่างสมบูรณ์เมื่อได้มาจากพลังงานทดแทน
- เก็บพลังงาน: ทำหน้าที่เป็นวิธีแก้ปัญหาในการกักเก็บพลังงานส่วนเกินจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนและปล่อยออกมาเมื่อความต้องการต้องการ ซึ่งเป็นการขยายกำลังการผลิตของพลังงานหมุนเวียน
- การใช้งานที่หลากหลาย: ทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงในการขนส่ง เป็นตัวกลางในการผลิตพลังงาน และเป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมเคมี
- การลดคาร์บอนของภาคอุตสาหกรรม: ภาคส่วนต่างๆ เช่น การขนส่งทางอากาศ การขนส่งทางทะเล และอุตสาหกรรมหนัก ขึ้นอยู่กับเชื้อเพลิงที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงซึ่งมีเพียงไฮโดรเจนเท่านั้นที่สามารถให้ได้
ข้อเสีย
แม้จะมีข้อดีของไฮโดรเจนสีเขียว แต่เราก็ต้องคำนึงถึงด้วย ข้อเสีย ที่แสดง:
- ต้นทุนการผลิตสูง: กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสยังคงมีราคาแพง โดยเฉพาะเมื่อเปรียบเทียบกับไฮโดรเจนสีเทา
- ความยากลำบากในการขนส่งและการเก็บรักษา: ไฮโดรเจนจำเป็นต้องมีโครงสร้างพื้นฐานเฉพาะในการจัดเก็บและขนส่งอย่างปลอดภัย ซึ่งจะทำให้มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม
- ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย: ไฮโดรเจนเป็นสารไวไฟสูงและการขนส่งอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงได้หากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม
- ประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำ: พลังงานส่วนใหญ่ที่ลงทุนในการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวสูญเสียไปในกระบวนการผลิตและการขนส่ง
โดยสรุป ไฮโดรเจนสีเขียวเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการเปลี่ยนแปลงพลังงานและการลดคาร์บอนของภาคส่วนต่างๆ ที่ไม่มีทางเลือกที่ชัดเจนผ่านการใช้พลังงานไฟฟ้าโดยตรง อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จส่วนใหญ่จะขึ้นอยู่กับการลดต้นทุนการผลิต การปรับปรุงประสิทธิภาพ และการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการจัดเก็บและการขนส่ง