การพูดถึงพลังงานหมุนเวียนอย่างแสงแดด สายลม และ กระแสน้ำ ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานในธรรมชาติที่มนุษย์รู้จักใช้มานาน… แต่ปัญหาใหญ่ของแสงแดด สายลม และ กระแสน้ำ ในฐานะแหล่งพลังงานก็คือความไม่ต่อเนื่องแน่นอนถึงขั้นไม่อาจเชื่อมั่นได้เลยว่ามีความมั่นคงทางพลังงานจากแหล่งเหล่านี้ ถึงแม้เทคโนโลยีโซลาร์เซลล์ในปัจจุบันจะมีประสิทธิภาพขึ้นมาก… กังหันลมในปัจจุบันก็สามารถก่อสร้างได้สูงและใหญ่โตจนสามารถกินลมได้เกือบจะตลอดเวลา และ โมเดลการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำก็สามารถผสมผสาน และ บูรณาการสู่ความยั่งยืนได้ดีกว่าศตวรรษที่ 20 มาก… แต่พลังงานหมุนเวียนที่แปรรูปมาใช้งานได้จริงก็มีน้อยเกินกว่าจะแบ่งปันกันได้ทั่วถึง และ ไม่อาจช่วยให้โลกใบนี้เย็นลงได้เลย
แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มนุษย์คาดว่าจะพึ่งพาได้จริงจึงเหลือตัวเลือกอยู่ไม่มาก… และไม่ว่าจะพิจารณาจากทางไหนก็ไปจบที่ไฮโดรเจน หรือ Hydrogen ซึ่งนอกจากโลกของเราจะได้ชื่อว่าเป็น HydroPlanet หรือ เป็นดาวแห่งน้ำที่มี Hydrogen แทรกอยู่กับน้ำทุกอณูแล้ว… นักวิทยาศาสตร์ยังพบปริมาณ Hydrogen ในเอกภพมากถึง 75% เป็นส่วนหนึ่งของเนื้อดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ และ วัตถุท้องฟ้ามากมายหลายรูปแบบ… แต่ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงที่มีในธรรมชาติจริงๆ นั้นหาได้ยาก แม้แต่บนดาวโลกที่เป็น HydroPlanet ก็ไม่ได้มีไฮโดรเจนธรรมชาติให้เราสูบมาใช้ได้ง่ายๆ การพูดถึงไฮโดรเจนในฐานะเชื้อเพลิง และ พลังงานจึงหมายถึง… การแปรรูป และ สกัดไฮโดรเจนจากสาร และหรือ สสารที่ควบแน่นไฮโดรเจนเป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบทางเคมีเอาไว้จนได้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ที่สุด…
ปัญหาก็คือ… ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ต้องกักเก็บก่อนการใช้งานอย่างดี เพราะไฮโดรเจนบริสุทธิ์บนโลกเมื่อสัมผัสกับอากาศภายนอกที่มีทั้งออกซิเจน และ ไนโตรเจน ก็จะกลายเป็นน้ำทันทีที่ผสมกับออกซิเจน และ กลายเป็นแอมโมเนียทันทีที่ผสมกับไนโตรเจน เป็นต้น… โจทย์ใหญ่ในการนำไฮโดรเจนมาใช้เป็นเชื้อเพลิง และ เป็นแหล่งพลังงานจึงสำคัญที่การกักเก็บ… ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ และ วิศวกรแนะนำเทคโนโลยีการกักเก็บไฮโดรเจนไว้ 4 แบบคือ
- Geological Storage หรือ การจัดเก็บในแหล่งเก็บทางธรณีวิทยา… ซึ่งสามารถบรรจุไฮโดรเจนเอาไว้ในถ้ำ หรือ อุโมงค์เกลือได้ โดยโครงการ Advanced Clean Energy Storage ในยูทาห์สหรัฐอเมริกา ที่ออกแบบให้สามารถจัดเก็บพลังงานสะอาดขั้นสูงโดยสาธิตเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับโครงข่ายไฟฟ้าที่ปราศจากคาร์บอนในอนาคต… ซึ่งโครงการนี้มีกลไกการสะสมไฮโดรเจนบริสุทธิ์ส่วนเกินในถ้ำเกลือใต้ดินหลายชุด และ ถ้ำเกลือเพียงถ้ำเดียวจะมีไฮโดรเจนสะสมได้มากพอที่จะผลิตพลังงานได้ 150,000 เมกะวัตต์ชั่วโมง
- Compressed Hydrogen หรือ การจัดเก็บในถังความดัน… ซึ่งไฮโดรเจนบริสุทธิ์ก็เหมือนก๊าซอื่นๆ ที่สามารถบีบอัด และ บรรจุถังเพื่อรอการนำใช้งานได้ไม่ต่างกัน โดยข้อดีของไฮโดรเจนบริสุทธิ์จะสามารถบีบอัดได้ปริมาณมากกว่าก๊าซไฮโดรคาร์บอนอื่นๆ ทุกชนิด… แปลว่าถังบรรจุขนาดเดียวกันจะบรรจุไฮโดรเจนได้มากกว่า
- Liquified Hydrogen หรือ การจัดเก็บเป็นไฮโดรเจนเหลว… ซึ่งไฮโดรเจนจะต้องถูกทำให้เย็นลงที่ -253 °C และ เก็บในถังที่มีฉนวนหุ้มเพื่อรักษาอุณหภูมิ และ ลดการระเหยให้เหลือน้อยที่สุด แต่การใช้ไฮโดรเจนเหลวมีความซับซ้อนทางเทคนิคสูง และ ยังมีค่าใช้จ่ายราคาแพงไม่ธรรมดาในปัจจุบัน แต่ไฮโดรเจนเหลวก็เป็นเชื้อเพลิงสำคัญในอุตสาหกรรมอวกาศที่หลายฝ่ายคาดว่าจะมีราคาต่อหน่วยถูกลงได้อีกในอนาคต
- Materials Based Storage หรือ การจัดเก็บในรูปสสารอื่น… ซึ่งไฮโดรเจนจะถูกทำให้เกาะตัวรวมกับสสาร หรือ ธาตุบริสุทธ์อื่น เช่น การเปลี่ยนไฮโดรเจนบริสุทธิ์ให้เป็นแอมโมเนียที่จัดเก็บ และ เคลื่อนย้ายง่ายกว่าแบบอื่น รวมทั้งการวิจัย MOF หรือ Metal Organic Framework ซึ่ง US Department of Energy ให้ทุนสนับสนุนนักวิจัยในเครือข่าย HyMARC กว่า 5 สถาบันในการค้นหาวัสดุดูดซับไฮโดรเจนเพื่อให้สามารถจัดเก็บไฮโดรเจนได้ที่ความดันต่ำกว่า 100 บาร์ ซึ่งจะทำให้ถังไฮโดรเจนบางเบาลงกว่าที่เป็นอยู่อย่างมาก
References…
