ตัวเลือกพลังงานสะอาดที่ยังไม่ถูกเลือก รถยนต์พลังงานไฮโดรเจน (FCEV)

เหตุผลที่วิถีใหม่ของการเดินทางต้องเป็นรถยนต์พลังงานไฟฟ้า (ตอนที่ 2)

ในตอนก่อนหน้านี้เราได้พูดถึงเรื่องสาเหตุว่าทำไมไม่มีใครนำน้ำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงรถยนต์ และหนึ่งในวิธีที่ทำให้เราสามารถใช้พลังงานจากน้ำได้ ซึ่งก็คือเทคโนโลยีรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานไฮโดรเจน

วันนี้จะมาพูดถึงว่าทำไม รถยนต์ไฟฟ้าพลังงานไฮโดรเจน (Fuel Cell Electric Vehicle : FCEV) ที่เป็นหนึ่งในผู้เข้าชิงเทคโนโลยีการเดินทางพลังงานสะอาดควบคู่มากับรถยนต์ไฟฟ้า (Battery Electric Vehicle : BEV) และเหตุผลที่เทคโนโลยีนี้ยังไม่เป็นที่นิยมนักในปัจุบัน

เป็นรถยนต์ไฟฟ้าที่ไม่ต้องเสียเวลาชาร์จ
เติมไว-ใช้ยาวๆ เหมือนรถยนต์น้ำมัน แต่ไม่ปล่อยมลพิษ

รถยนต์ไฟฟ้าพลังงานไฮโดรเจน (FCEV) เป็นการนำจุดเด่นของรถยนต์ไฟฟ้าล้วน (BEV) ในการเป็นพลังงานสะอาด ไม่ปล่อยไอเสีย ออกตัวเร็ว มารวมกับจุดเด่นของรถยนต์นำมันคือ วิ่งได้ไกลใช้เวลาเติมน้ำมันไม่ถึง 10 นาที มารวมกัน

รวมทั้งตัดปัญหาเรื่องต้องใช้แร่ธาตุหายาก (Rare Earth) สำหรับผลิตแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ด้วยการใช้แบตเตอรี่ที่มีขนาดเล็กลง ทำให้ช่วยลดปริมาณแร่ที่นำมาใช้ในการแบตเตอรี่ได้มากขึ้น

ถ้างั้นทำไมรถยนต์พลังงานไฮโดรเจนนี้ถึงไม่เป็นที่นิยมเท่ารถยนต์ไฟฟ้าล้วน?

ปัญหาหลักเหมือนกับที่เราบอกไว้เมื่อตอนที่แล้วว่า ไฮโดรเจนต้องการการจัดเก็บด้วยระบบพิเศษ แต่จริงๆ ยังมีข้อจำกัดในเรื่องอื่นๆ ด้วย ได้แก่

1. พลังงานที่สูญเสียไประหว่างกระบวนการผลิต-ขนส่ง-ใช้งาน

สมมติว่าให้ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากโรงงานคือ 100 วัตต์

กระบวนการของเชื้อเพลิงที่นำมาใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานไฮโดรเจน (FCEV)

  • ผลิต
    เริ่มจากกระบวนการเปลี่ยนน้ำเป็นไฮโดรเจน – มีประสิทธิภาพประมาณ 75% หรือพลังงานหายไป 1 ใน 4
  • ขนส่ง
    ไฮโดรเจนนำไปจัดเก็บด้วยการอัดด้วยความดันสูงให้กลายเป็นไฮโดรเจนเหลว, แช่แข็งในอุณหภูมิติดลบ, ส่งไปยังสถานีเติมเชื้อเพลิง – มีประสิทธิภาพประมาณ 90%
  • ใช้งาน
    ไฮโดรเจนเหลวจากสถานีเชื้อเพลิงถูกส่งผ่านสายเติมเชื้อเพลิงมาที่ถังเก็บไฮโดรเจนแรงดันสูงในรถ เมื่อนำมาใช้ ไฮโดรเจนเหลวจะถูกส่งมาทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศบนแผงเซลล์เชื้อเพลิงหรือ Fuel Cell Stack ได้ออกมาเป็นไฟฟ้า และมีน้ำออกมาแทนไอเสีย – มีประสิทธิภาพประมาณ 60%
    ไฟฟ้าที่ได้ส่งเข้ามอเตอร์เป็นพลังงานในการขับเคลื่อนรถ – มีประสิทธิภาพประมาณ 95%
สรุปแล้ว มีพลังงานที่เหลือนำมาใช้ขับเคลื่อนอยู่ 38 วัตต์จาก 100 วัตต์ที่ผลิตได้จากโรงไฟฟ้า

กระบวนการของเชื้อเพลิงที่นำมาใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าล้วน (BEV) :

  • ผลิต
    ไฟฟ้าจากโรงงาน 100 วัตต์
  • ขนส่ง
    โรงงานส่งไฟฟ้าผ่านระบบกริดและสายไฟไปยังบ้านหรือสถานีชาร์จไฟ – สูญเสียพลังงานไป 5%
  • ใช้งาน
    ชาร์จไฟจากบ้านหรือสถานีชาร์จไฟเข้าแบตเตอรี่ – สูญเสียพลังงานไป 10%
    และแบตเตอรี่ส่งพลังงานไปเพื่อขับเคลื่อนรถ – สูญเสียพลังงานไป 5%

สรุปแล้ว มีพลังงานที่เหลือนำมาใช้ขับเคลื่อนอยู่ 80 วัตต์ ซึ่งมากกว่าพลังงานที่เหลือมาใช้ขับเคลื่อนของรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานไฮโดรเจนเกือบสองเท่า ด้วยพลังงานเริ่มต้นที่เท่ากัน

2. ค่าใช้จ่ายมหาศาลในการสร้างและดูแลสถานีไฮโดรเจน

อย่างที่บอกไปว่าไฮโดรเจนต้องมีการจัดเก็บแบบพิเศษ ซึ่งก็คือต้องทำให้กลายเป็นของเหลวด้วยการอัดแรงดันสูง ดังนั้นวัสดุที่ใช้ในการขนส่งและจัดเก็บรวมถึงหัวจ่ายจึงไม่เหมือนน้ำมัน และต้องทำใหม่ทั้งหมด

รวมถึงความอันตรายที่เพิ่มขึ้นหากติดตั้งไว้ที่สถานีเดียวกัน ทำให้อาจต้องสร้างสถานีใหม่ นั่นหมายถึงต้นทุนเพิ่มขึ้นมหาศาล ทำให้ไม่แปลกใจเลยที่พลังงานไฮโดรเจนจะมีราคาสูงถึงกิโลกรัมละ 16 เหรียญ หรือเกือบ 500 บาท

หรือถ้าสามารถติดตั้งสถานีไฮโดรเจนไว้ในที่เดียวกันกับสถานีน้ำมัน ลองนึกถึงพลังการระเบิดของถังของไฮโดรเจนแรงดันสูงรวมกับเชื้อเพลิงไฮโดรเจนและน้ำมันแล้ว ฉากระเบิดในหนังแอคชั่นคงไม่ไกลความจริงเท่าไหร่นัก

อย่างไรก็ตาม ข้อดีของรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานไฮโดรเจนในเรื่องการทำระยะทางได้ไกลมากกว่ารถยนต์ไฟฟ้าล้วนและเติมเชื้อเพลิงได้เร็วกว่า ทำให้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนได้เปรียบพลังงานไฟฟ้าในกรณีของยานพาหนะขนาดใหญ่ ที่ต้องเดินทางเป็นประจำในระยะทางไกล เพราะต้องใช้แบตเตอรี่ที่ขนาดใหญ่มากๆ ซึ่งอาจพิ่มน้ำหนักให้กับตัวรถมากเกินไป ทำให้เรายังคงมองข้ามเทคโนโลยีนี้ไปไม่ได้นั่นเอง


ที่มา : AirqualityNews, MRGOnline