ทำไมไฮโดรเจนได้รับความสนใจในการเปลี่ยนผ่านพลังงาน ในปัจจุบัน มีการพูดถึงไฮโดรเจนอย่างแพร่หลายในฐานะพลังงานแห่งอนาคตที่จะช่วยให้หลายๆ ประเทศเปลี่ยนผ่านด้านพลังงาน บรรลุเป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอนได้ เนื่องจากไฮโดรเจนมีความหนาแน่นของพลังงานโดยน้ำหนักสูง
กล่าวคือ การเผาไฮโดรเจนในปริมาณที่เท่ากันกับน้ำมัน ไฮโดรเจนจะให้พลังงานมากกว่า รวมถึงไฮโดรเจนมีการระบายความร้อน และควบคุมระบบการเผาไหม้ที่ดี และสามารถผลิตได้จากทรัพยากรน้ำ การเผาไฮโดรเจนจะได้ไอน้ำ ทำให้ไม่เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
ทั้งนี้ ไฮโดรเจนมีหลากหลายประเภท โดยมักจำแนก ตามเชื้อเพลิงที่ใช้ผลิตไฮโดรเจน เช่น ไฮโดรเจนสีเขียว (Green Hydrogen) ได้รับการยอมรับในปัจจุบันว่าเป็นไฮโดรเจนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากที่สุด เนื่องมาจากกระบวนการผลิตด้วยวิธีการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า (Electrolysis) โดยไฟฟ้าจะต้องมาจากพลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Energy) เป็นต้น
อย่างไรก็ดี ไฮโดรเจนยังมีข้อจำกัดด้านราคา และการขนส่ง และหากเจาะลึกไปยังการผลิตไฮโดรเจนบางประเภท เราจะพบว่าไฮโดรเจนที่นำมาใช้อาจจะไม่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเสมอไป เช่น ไฮโดรเจนสีเทา (Grey Hydrogen) ซึ่งผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ก๊าซธรรมชาติ โดยผ่านกระบวนการรีฟอร์มมิ่งด้วยไอน้ำ (Stream Reforming) ซึ่งเป็นรูปแบบการผลิตไฮโดรเจนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ณ ปัจจุบัน และไฮโดรเจนสีน้ำเงิน (Blue Hydrogen) ซึ่งมีการผลิตจากเชื้อเพลิงเดียวกันกับไฮโดรเจนสีเทา ยกเว้นแต่มีการติดตั้ง การดักจับและกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CCS: Carbon Capture and Storage) เข้าไปในระบบการผลิต เพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ด้วย
การใช้งานไฮโดรเจน/บทบาทไฮโดรเจนในแต่ละภาคส่วนที่น่าสนใจมีอะไรบ้าง
Agora Energiewende1 และ RMI2 ได้สรุปแนวทางการใช้งานไฮโดรเจนที่เหมาะสมที่สุด โดยการใช้ไฮโดรเจนเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลในภาคส่วนที่มีทางเลือกเทคโนโลยีอื่นน้อยหรือไม่มีเลย สำหรับการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ หรือที่เรียกว่า No-regret hydrogen applications ดังนี้
- ภาคอุตสาหกรรม มีการใช้ไฮโดรเจนเพื่อเป็นสารตั้งต้น เช่น อุตสาหกรรมแอมโมเนีย
- ภาคขนส่ง ใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการบินระยะยาว และการขนส่งทางเรือ เนื่องจากคุณสมบัติความหนาแน่นของพลังงานโดยน้ำหนักที่สูง จึงทำให้น้ำหนักเชื้อเพลิงไฮโดรเจนต่ำกว่าเชื้อเพลิงที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน
- ภาคไฟฟ้า ใช้กักเก็บไฟฟ้าที่เหลือจากการผลิตมาอยู่ในรูปไฮโดรเจน เพื่อเก็บไว้ใช้ในระยะเวลาที่นานขึ้น เมื่อเทียบกับการเก็บไฟฟ้าในแบตเตอรี่ เช่น เมื่อมีพลังงานหมุนเวียนเข้ามาในระบบมากขึ้น สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นไฮโดรเจน เพื่อลดปัญหาการจำกัดการรับซื้อไฟฟ้า (Curtailment) จากโรงไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนได้
ไฮโดรเจนยังมีรูปแบบการใช้งานอื่นที่ยังเป็นที่ถกเถียงกันถึงประสิทธิภาพ และความคุ้มค่าในการนำไฮโดรเจนมาใช้ เมื่อเปรียบเทียบกับ No-regret hydrogen applications 4 เช่น ในบางประเทศมีความสนใจในการลดการพึ่งพาก๊าซธรรมชาติ โดยพัฒนาการใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงผสมในระบบโครงข่ายก๊าซ เพื่อลดปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เช่น ในสหราชอาณาจักร มีการวางแผน Green Hydrogen Roadmap3 ที่จะผสมไฮโดรเจนเข้าไปในระบบโครงข่ายก๊าซ ให้มากถึง 20% ในช่วงระหว่างปี พ.ศ.2578 – 2583 โดยก๊าซส่วนหนึ่งนำไปใช้เพื่อให้ความร้อนอาคาร
ความท้าทายของการพัฒนาการใช้ไฮโดรเจน
หลักการสำคัญที่สุดของการพัฒนาการใช้ไฮโดรเจนคือ ไฮโดรเจนไม่ใช่คำตอบสำหรับทุกภาคส่วนในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เช่น สำหรับภาคการผลิตไฟฟ้านั้น ณ ปัจจุบัน การใช้ไฮโดรเจนดูจะเป็นตัวเลือกรองจากการใช้พลังงานหมุนเวียนผลิตไฟฟ้าโดยตรง (Direct Electrification) เนื่องจากหากเราเลือกใช้ไฮโดรเจนสีเขียว เราต้องใช้พลังงานไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนมาผลิตไฮโดรเจน และเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นพลังงานไฟฟ้าอีกครั้ง ซึ่งเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพโดยรวมต่ำ และควรเลือกใช้เท่าที่จำเป็นเท่านั้น สิ่งที่จำเป็นที่สุดที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงาน คือ การเพิ่มกำลังการผลิตติดตั้งของพลังงานหมุนเวียนตามศักยภาพของแหล่งพลังงานในประเทศ และลดการพึ่งพิงเชื้อเพลิงฟอสซิลให้ได้มากที่สุด
ถ้าจะมีการสนับสนุนการใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงผสมในประเทศไทย แหล่งเชื้อเพลิงในการผลิตไฮโดรเจนต้องสะอาด กล่าวคือ ไฮโดรเจนที่ใช้ จะต้องมาจากพลังงานหมุนเวียน (ไฮโดรเจนสีเขียว) ที่เป็นส่วนเกินจากการเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง หรืออย่างน้อยต้องมาจากไฮโดรเจนสีฟ้า ซึ่งหมายความว่า ถ้าเป็นไฮโดรเจนสีเขียว ประเทศไทยต้องมีการเพิ่มกำลังการผลิตติดตั้งของพลังงานหมุนเวียนเพิ่มมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ จากงานศึกษาของ CASE5 พบว่า การผลิตไฮโดรเจน 0.2 ล้านตัน ในปี พ.ศ.2593 จะต้องติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นอีก 20 เปอร์เซ็นต์ แต่ถ้าเป็นไฮโดรเจนสีฟ้า ประเทศไทยจำเป็นต้องมีระบบการดักจับ และกักเก็บก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีประสิทธิภาพ และราคาที่แข่งขันได้ แต่อย่างไรก็ดี ในปัจจุบันราคาของการผลิตไฮโดรเจนทั้งสีเขียว และสีฟ้ายังค่อนข้างสูง และจากรายงานของ IRENA6 พบว่า ราคาดังกล่าวยังไม่สามารถแข่งขันกับไฮโดรเจนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลได้จนกระทั่งปี พ.ศ.2573 นอกจากนั้น ยังต้องมีการคำนึงถึงระบบโครงสร้างท่อส่งก๊าซธรรมชาติเดิมว่าต้องมีการดัดแปลงหรือไม่ เนื่องจากไฮโดรเจนมีคุณสมบัติบางอย่างที่แตกต่างไปจากก๊าซธรรมชาติ เช่น ความต้องการ การบีบอัดสูง เป็นต้น
ภาคส่วนต่างๆ ควรสนับสนุนไฮโดรเจนอย่างไร
ไฮโดรเจน เป็นเทคโนโลยีที่มีศักยภาพที่จะช่วยให้เกิดการเปลี่ยนผ่านพลังงานของประเทศไทย แต่อย่างไรก็ตาม การศึกษาวิจัย สร้างความเข้าใจ สนับสนุนการใช้ไฮโดรเจนในรูปแบบที่เหมาะสมกับบริบทของประเทศ และวิเคราะห์มูลค่าตลอดห่วงโซ่ (Value chain) ยังมีจำกัด ภาครัฐควรให้ความสำคัญในส่วนนี้ โดยผ่านความร่วมมือกับมหาวิทยาลัย สถาบันวิจัยทั้งในและต่างประเทศ เพื่อวางแผนแนวทางการใช้ไฮโดรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด นอกจากนั้น การให้การสนับสนุนการเพิ่มสัดส่วนพลังงานหมุนเวียนและลดสัดส่วนเชื้อเพลิงฟอสซิล ยังคงต้องดำเนินการอย่างต่อเนื่อง เพราะอย่างไรก็ตาม การใช้พลังงานหมุนเวียนผลิตไฟฟ้าโดยตรง (Direct Electrification) มีความจำเป็นสูงสุดในการเปลี่ยนผ่านพลังงาน
ทั้งนี้ เนื่องจากปัจจุบันการพัฒนาไฮโดรเจนสะอาดยังอยู่ในช่วงที่เทคโนโลยีกำลังพัฒนาและราคาที่ยังสูง ภาครัฐควรเลือกเครื่องมือทางด้านนโยบาย และการเงินให้เหมาะสมกับช่วงการพัฒนาเทคโนโลยี เครื่องมือสำหรับ No-regret hydrogen applications เช่น มาตรการลดหย่อนทางภาษี ที่บีโอไอได้ริเริ่มส่งเสริมการลงทุนของกิจการด้านพลังงานไฮโดรเจน เป็นต้น ในส่วนของการใช้งานไฮโดรเจนที่ยังเป็นที่ถกเถียงกัน ภาครัฐควรให้ความสนับสนุนเรื่องการศึกษาวิจัย หรือ ริเริ่มดำเนินการโครงการนำร่อง (Pilot project) เพื่อประเมินความเป็นไปได้ และความคุ้มค่าเบื้องต้นก่อน นอกจากนั้นประเทศไทยควรมีการกำหนดมาตรฐาน หรือ กฎระเบียบด้านความปลอดภัยในการดำเนินการผลิตและขนส่งไฮโดรเจน สุดท้าย ยังมีความเป็นไปได้ที่การซื้อขายไฮโดรเจนอาจเป็นในระดับภูมิภาค ด้วยเหตุนี้ ความร่วมมือในภูมิภาคเพื่อพัฒนาโครงสร้างพื้นฐาน จึงมีความสำคัญ เพื่อรองรับการเติบโตของการซื้อขายไฮโดรเจนในอนาคต
แหล่งข้อมูล