Examples of Hydrogen Fueling Stations — ตัวอย่าง สถานีเติมไฮโดรเจน
เนื่องจากปัญหาโลกร้อน ทำให้รัฐบาลทั่วโลกได้ริเริ่มนโยบายในการลดก๊าซ CO2 มามากมาย สัดส่วนของก๊าซ CO2 ส่วนมากมาจากภาคการขนส่ง รัญบาลทั่วโลกได้ออกนโยบายสนับสนุนการใช้รถยนต์ที่ประสิทธิภาพดีกว่า ใช้พลังงานสะอาดกว่า และไม่ก่อให้เกิดมลภาวะทางอากาศและเสียง อย่างเช่น รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่ (BEV) และไฮโดรเจน (FCEV) ซึ่งก็จะมาคู่กับสถานีชาร์จ และสถานีเติมไฮโดรเจน
สถานีเติมก๊าซไฮโดรเจน ทำการเติมไฮโดรเจนที่มีความดันสูง (700 bar) เข้าสู่รถยนต์ FCEV เนื่องจากการผลิตไฮโดรเจนนี้ส่วนมากจะอยู่ไกลจากพื้นที่ใช้งาน ทำให้ต้องมีการขนส่ง ไม่ว่าจะเป็นแบบดั้งเดิมคือผ่านรถบรรทุก หรือผ่านตามระบบท่อส่ง ยิ่งไปกว่านั้น งานวิจัยมากมายได้เสนอให้ผลิตไฮโดรเจนที่สถานีเลย เพื่อที่จะประหยัดค่าใช้จ่ายที่จะตามมาต่างๆ ซึ่งแต่ละแบบก็จะมีข้อดีข้อเสียที่ต่างกันออกไป
ต่อเนื่องจากบทความที่แล้ว ที่ได้รู้จัก สถานีไฮโดรเจนนี้ได้ไฮโดรเจนมาจากไหน (ท่อ, รถบรรทุก, ผลิต ณ สถานี) ซึ่งแต่ละแบบก็มีต้นทุนและคุณลักษณะที่ไม่เหมือนกัน ส่วนในโพสนี้ผมจะมายกตัวอย่างการประยุกต์ของสถานีเติมไฮโดรเจนในแต่ละที่กันนะครับ
จากรูปด้านบน จะเป็นการผสมผสานระหว่าง ระบบท่อส่งและการขนส่งโดยใช้รถบรรทุก ซึ่งเป็นโครงการของประเทศ USA ที่เอากระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จากกังหันลมในพื้นที่ห่างไกล มาผ่านกระบวนการ Electrolysis เพื่อผลิตก๊าซไฮโดรเจน จากนั้นทำการอัดไฮโดรเจนเพื่อส่งไปตามระบบท่อส่ง ไปยังสถานีย่อยที่อยู่ใกล้พื้นที่ใช้งาน หรือตามชานเมือง จากนั้นอัดไฮโดรเจนอีกครั้ง และใช้การขนส่งไฮโดรเจนผ่านรถบรรทุก ไปยังสถานีเติมไฮโดรเจนต่างๆ จากนั้นก็อัดไฮโดรเจนอีกครั้ง และกักเก็บเอาไว้ตามสถานี เพื่อที่จะจ่ายผ่านหัวจ่ายไปสู่รถยนต์ FCEV จากตัวอย่างของโครงการนี้ จะเห็นได้ว่ามีการเอาประโยชน์ของระบบท่อส่ง และการขนส่งโดยรถบรรทุกมาใช้
ตัวอย่างต่อไปเป็นโครงการของประเทศญี่ปุ่น (จากรูปด้านบน) ซึ่งเป็นระบบ Decentralised โดยใช้ระบบท่อส่งของก๊าซธรรมชาติ (ก๊าซมีเทน) ที่มีอยู่ให้เป็นประโยชน์ โดยการขนส่งก๊าซธรรมชาติมายังสถานี จากนั้นผ่านกระบวนการ Steam Methane Reforming (SMR) ที่ติดตั้งอยู่ที่สถานีเพื่อผลิตไฮโดรเจน จากนั้นก็อัดไฮโดรเจนเก็บไว้ในที่กักเก็บ เพื่อที่จะจ่ายผ่านหัวจ่ายไปสู่รถยนต์ FCEV จะเห็นว่าข้อดีของโครงการนี้คือการใช้การเคลื่อนย้ายของเชื้อเพลิงผ่านระบบท่อดั่งเดิมที่มีอยู่ ทำให้ลดเงินที่ใช้ในการลงทุนได้มหาศาล แต่ทว่า ความคุ้มทุนของกระบวนการ SMR นั้นอาจจะไม่ค่อยคุ้มหาก ขนาดของพลังงานการผลิตไฮโดรเจนมีขนาดเล็ก และอีกปัญหาที่คนตั้งคำถามก็คือ ถ้าไม่มีเทคโนโลยี Carbon Capture Utilisation (CCU) ซึ่งต้องลงทุนเพิ่มถึงเกือบครึ่งของราคาของ SMR หากต้องการจะติดตั้ง การปล่อยก๊าซ CO2 ก็ยังคงมีอยู่
ถัดไปเป็นตัวอย่างของระบบ Decentralised จากประเทศอังกฤษ ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตมาจาก Solar Cells มาผลิตไฮโดรเจนผ่านกระบวนการ Electrolysis จากนั้นทำการกรองความชื้นออกจากก๊าซไฮโดรเจนด้วย Purifier เพื่อให้ได้ไฮโดรเจนที่บริสุทธิ์มากขึ้น จากนั้นใช้เครื่องอัด เพื่อให้ความดันมีค่า 400 bar สำหรับการกักเก็บ จากนั้นใช้หัวจ่าย จ่ายไปที่ถังไฮโดรเจนบนรถบรรทุก และขนส่งไปยังสถานีอื่นๆ หรืออัดความดันให้ได้ 700 bar สำหรับจ่ายให้แก่ รถยนต์ FCEV
ตัวอย่างสุดท้ายคือการใช้พาหะนำพลังงานที่เป็นของเหลว โดยวิธีนี้จะใช้การเคลื่อนย้ายเชื้อเพลิงโดยใช้รถบรรทุกที่เหมือนกับแบบการขนส่งน้ำมันปิโตเลียมนั่นเอง จากรูปด้านบน เราสามารถใช้สารที่เป็นของเหลวที่มีไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบอยู่ได้ อาทิเช่น แอมโมเนีย (NH3) หรือ Cyclohexane (C6H12) โดยของเหลวจะถูกผลิตที่โรงผลิตทางด้านซ้าย จากนั้นขนย้ายผ่านรถบรรทุกไปตามสถานีต่างๆ จากนั้นจ่ายไปที่กักเก็บในสถานี แล้วใช้ปั้มเพื่อดันของเหลวนี้ขึ้นไปเก็บในที่กักเก็บเชื้อเพลิงในตัวรถยนต์ จากนั้นต้องใช้เครื่องทำปฏิกริยา (Reactor) ที่ใส่ต้องซื้อเพิ่มแล้วใส่เข้าไปในรถยนต์ FCEV เพื่อผลิตไฮโดรเจน โดยประโยชน์ของการสกัดไฮโดรเจนออกมาจากของเหลวอื่นๆ คือไฮโดรเจนที่ได้มีปริมาณเยอะกว่าแบบอื่นๆ
หากเป็นกรณีของแอมโมเนีย สารผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ ก๊าซไนโตรเจน และก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งเราสามารถปล่อยก๊าซไนโตรเจนคืนสู่บรรยากาศ และเอาก๊าซไฮโดรเจนมาใช้ได้ แต่หากเป็น Cyclohexane เมื่อผ่าน Reactor จะได้ สาร Benzene และก๊าซไฮโดรเจนเป็นผลิตภัณฑ์ เราไม่สามารถปล่อยสาร Benzene ซึ่งเป็นของเหลวออกสู่สภาพแวดล้อมได้ เราจะต้องทำการเก็บสาร Benzene ไว้ และต้องถ่ายสารนี้จากรถยนต์ FCEV กลับไปสถานีและกลับไปที่รถบรรทุกที่มาส่งเชื้อเพลิง เพื่อใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตของเหลว Cyclohexane อีกครั้ง จากนั้นก็วนเป็นวงโคจรตามรูปด้านบน
การประยุกต์สร้างสถานีเติมไฮโดรเจนสามารถทำได้หลายแบบ ซึ่งแต่ละแบบก็จะมีข้อดี ข้อเสียแตกต่างกันออกไป ซึ่งไม่ว่าจะแบบไหนก็เป็นโครงการสำหรับการสนับสนุนให้มีการใช้ไฮโดรเจนทั้งนั้น ที่จะช่วยทำให้ราคาของเทคโนโลยีไฮโดรเจนต่ำลง และทำให้เทคโนโลยีของไฮโดรเจนนี้มีประสิทธิภาพมากๆขึ้นไปนะครับ
ถ้าชอบโพสนี้ และอยากได้อัพเดทข้อมูลเกี่ยวกับเทคโนโลยีของ EV ในอนาคต ก็สามารถกด Follow ได้เลยนะครับบ :)
