ไฮโดรเจนสีเขียวอาจเป็นเชื้อเพลิงแห่งอนาคต

ในขณะที่วิกฤตสภาพภูมิอากาศทวีความรุนแรงขึ้น โลกกำลังพึ่งพาพลังงานที่ปราศจากคาร์บอนเพื่อบรรลุเป้าหมายในอนาคตที่ต้องการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้กลายเป็นศูนย์ ซึ่งเราจะสามารถกำจัดก๊าซเรือนกระจกออกจากชั้นบรรยากาศมากพอๆ กับที่เราปล่อยออกมา

รูปแบบหนึ่งที่เป็นไปได้ของพลังงานสะอาดคือไฮโดรเจนสีเขียว ซึ่งได้มาจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น น้ำ แทนที่จะเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิล และสามารถนำมาใช้เป็นพลังงานในอุตสาหกรรมหนักและเติมเชื้อเพลิงให้กับยานพาหนะขนาดใหญ่ เช่น แผนงานและเรือ
สิ่งอำนวยความสะดวกในการผลิตก๊าซที่สะอาดได้ปรากฏขึ้นทั่วโลก ในสหรัฐอเมริกา ยุโรปตะวันตก จีน ออสเตรเลีย ชิลี และแอฟริกาใต้ รวมถึงประเทศอื่นๆ ตลาดไฮโดรเจนสีเขียวทั่วโลกที่กำลังขยายตัวคาดว่าจะมีมูลค่า 11 ล้านล้านดอลลาร์ภายในปี 2593 ตามการประมาณการของโกลด์แมน แซคส์
แต่นักวิจารณ์เกี่ยวกับไฮโดรเจนสีเขียวกล่าวว่าการใช้พลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลมเพื่อผลิตเชื้อเพลิงชนิดอื่นในขณะนี้เป็นการสิ้นเปลืองพลังงานหมุนเวียนอันมีค่า เนื่องจากโลกกำลังดิ้นรนที่จะเปลี่ยนจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ในเวลาเดียวกัน แผนการใช้ไฮโดรเจนสีน้ำเงิน ซึ่งผลิตโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล กำลังอยู่ภายใต้การพิจารณาที่เพิ่มขึ้น

การเปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่จากเชื้อเพลิงฟอสซิลนั้นเกี่ยวข้องกับการสร้างกระแสไฟฟ้าให้กับเครื่องจักรที่ใช้ในชีวิตประจำวันซึ่งขับเคลื่อนด้วยน้ำมันและก๊าซ ทั้งรถยนต์และการขนส่งในท้องถิ่น และการทำความร้อน ความเย็นสำหรับบ้านในบางประเทศ สำหรับผู้ที่ใช้ไฟฟ้าอยู่แล้ว เช่น คอมพิวเตอร์และเครื่องใช้ในบ้าน ไฟฟ้าจากนิวเคลียร์และพลังงานหมุนเวียน เช่น ลมและพลังงานแสงอาทิตย์กำลังเข้ามาแทนที่ถ่านหิน

นี่คือจุดที่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าไฮโดรเจนสีเขียวมีศักยภาพมหาศาล
“ไฟฟ้าจากแหล่งต่างๆ เช่น ลม พลังงานแสงอาทิตย์ และนิวเคลียร์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการลดการปล่อยคาร์บอนในระบบพลังงานของเรา แต่ก็ไม่สามารถทำได้โดยลำพัง และการขนส่งทางไกลและอุตสาหกรรมหนักเป็นแหล่งกำเนิดของการปล่อยมลพิษที่ยากที่สุด” Uwe Remme ผู้เชี่ยวชาญด้านพลังงานกล่าว นักวิเคราะห์จากสำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ
“ไฮโดรเจนมีความหลากหลายมากพอที่จะเติมเต็มช่องว่างที่สำคัญเหล่านี้

ในการจัดหาวัตถุดิบที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมเคมีและเหล็กกล้า หรือส่วนผสมที่สำคัญสำหรับเชื้อเพลิงคาร์บอนต่ำสำหรับแผนและเรือ” Uwe Remme ผู้เชี่ยวชาญด้านพลังงานกล่าว
ตัวอย่างเช่น การใช้งานเครื่องบินหรือเรือขนาดใหญ่ ต้องใช้พลังงานมากจนแบตเตอรี่ที่ใช้เก็บไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์หรือลมอาจมีขนาดใหญ่และหนักเกินไปสำหรับเรือลำนั้น ในทางกลับกัน ไฮโดรเจนสีเขียวสามารถมาในรูปของเหลวและมีน้ำหนักเบากว่า จากข้อมูลของแอร์บัสซึ่งกำลังพัฒนาเครื่องบินพาณิชย์ที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ ความหนาแน่นของพลังงานของไฮโดรเจนสีเขียวสูงกว่าเชื้อเพลิงเจ็ทที่เราใช้ในปัจจุบันถึงสามเท่า

แม้ว่าไฮโดรเจนสีเขียวเหลวจะปล่อยคาร์บอนเป็นศูนย์ แต่ก็มีข้อจำกัดบางประการ เมื่อเผาในบรรยากาศเปิด จะปล่อยไนตรัสออกไซด์จำนวนเล็กน้อย ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพ อย่างไรก็ตาม หากไฮโดรเจนถูกป้อนผ่านเซลล์เชื้อเพลิง มันจะปล่อยเฉพาะน้ำและอากาศอุ่นเท่านั้น
เครื่องบินสามารถบินได้ด้วยเซลล์เชื้อเพลิงที่เลี้ยงด้วยไฮโดรเจน แม้ว่าเทคโนโลยีจะยังไม่ได้รับการขยายในเชิงพาณิชย์ก็ตาม
ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่มีมากที่สุดในโลก พบได้ในหลาย ๆ อย่าง รวมทั้งเชื้อเพลิงฟอสซิล น้ำ พืช สัตว์ และแม้กระทั่งมนุษย์ แต่ไม่เคยปรากฏออกมาในรูปแบบที่บริสุทธิ์โดยธรรมชาติ นั่นหมายถึงการได้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ จะต้องแยกออกจากโมเลกุลอื่นๆ ผ่านกระบวนการที่ต้องใช้พลังงานด้วย
ไฮโดรเจนสีเขียวถูกผลิตขึ้นเมื่อใช้พลังงานหมุนเวียนเพื่อให้ได้ไฮโดรเจนจากแหล่งที่สะอาด โดยทั่วไปมักเกี่ยวข้องกับอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ โดยส่งกระแสไฟฟ้าผ่านน้ำเพื่อแยกโมเลกุล
ไฮโดรเจนสีเทาเป็นรูปแบบไฮโดรเจนที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน มีราคาไม่แพงนัก แต่ได้มาจากก๊าซธรรมชาติและโดยทั่วไปจะใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นแหล่งพลังงาน ส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีเพื่อทำสิ่งต่างๆ เช่น ปุ๋ย และการกลั่นน้ำมัน ในกระบวนการแยกไฮโดรเจนออกจากก๊าซธรรมชาติ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เหลือจะปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
ไฮโดรเจนสีน้ำเงินถูกสร้างขึ้นด้วยกระบวนการเดียวกับไฮโดรเจนสีเทา แต่คาร์บอนส่วนใหญ่ที่ปล่อยออกมาระหว่างการผลิตจะถูก “ดักจับ” และไม่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นสาเหตุที่อธิบายว่าเป็นก๊าซที่ปล่อยมลพิษต่ำ
ในที่สุดมันก็ขึ้นอยู่กับพลังงานที่ใช้ในการผลิต
ไฮโดรเจนสีเทาถูกมองว่าเป็นทางเลือกที่สะอาดกว่าในขณะที่โลกเลิกใช้ถ่านหินและน้ำมัน แต่ก็ยังมีส่วนสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
การศึกษาล่าสุดยังแสดงให้เห็นว่าไฮโดรเจนสีเทาปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากกว่าที่ผู้เชี่ยวชาญด้านพลังงานคิดไว้ในตอนแรก มีเทน ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ทรงพลังและเป็นองค์ประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติมักจะรั่วจากท่อสู่ชั้นบรรยากาศ

หากไฮโดรเจนสีเขียวที่เกิดจากน้ำและกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสเพื่อสกัดโมเลกุลไฮโดรเจนนั้นได้รับพลังงานอย่างเต็มที่จากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และลม ไฮโดรเจนสีเขียวอาจเป็นตัวเลือกที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์
แต่มันยังไม่มี
เครื่องจักรที่ใช้ในการดำเนินการอิเล็กโทรลิซิสนี้มีค่าใช้จ่ายสูงและกระบวนการนี้ไม่ได้มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ
ในปี 2020 ไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำที่ผลิตได้ทั้งหมด 95% เป็นสีน้ำเงิน ตามรายงานล่าสุดจาก IEA แต่ภายในปี 2050 ในขณะที่อุตสาหกรรมไฮโดรเจนสีเขียวพัฒนาขึ้น ก็ควรจะพร้อมใช้งานมากขึ้น ง่ายต่อการผลิต และมีราคาที่สามารถแข่งขันกับไฮโดรเจนสีน้ำเงินได้ภายในปี 2030 IEA รายงาน ภายในปี 2050 คาดว่าส่วนแบ่งดังกล่าวจะเป็นไฮโดรเจนสีน้ำเงิน 35% และสีเขียว 62% หากรัฐบาลและภาคธุรกิจประสบความสำเร็จในการพัฒนาอุตสาหกรรม
Jess Cowell นักรณรงค์กับ Friends of the Earth Scotland ต่อต้านการใช้ไฮโดรเจนสีน้ำเงิน โดยกล่าวว่ามันช่วยให้บริษัทเชื้อเพลิงฟอสซิลสามารถดำเนินธุรกิจต่อไปและปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่อไปได้ โคเวลล์กล่าวว่าอาจมีอนาคตสำหรับไฮโดรเจนสีเขียว แต่ตอนนี้ไม่ใช่เวลาที่จะลงทุน
“คุณเสี่ยงต่อการเปลี่ยนกำลังการผลิตหมุนเวียนที่มีอยู่ไปเป็นการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว และตอนนี้ นั่นเป็นกระบวนการที่ไม่มีประสิทธิภาพอย่างเหลือเชื่อ” โคเวลล์บอก

โคเวลล์อธิบาย มันไม่สมเหตุสมผลเลยในตอนนี้ ที่จะใช้ไฮโดรเจนเพื่อจุดประสงค์ เช่น การให้ความร้อนแก่บ้าน ซึ่งกำลังถูกกล่าวถึงในสหราชอาณาจักร ฃหากมีการใช้แหล่งไฟฟ้าหมุนเวียนเพื่อสร้างไฮโดรเจน
“สิ่งที่เราอยากเห็นคือการใช้ไฟฟ้าหมุนเวียนสำหรับการผลิตไฟฟ้าโดยตรง” โคเวลล์กล่าว โดยอธิบายว่าหม้อไอน้ำที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิงซึ่งปกติแล้วจะใช้เพื่อให้ความร้อนแก่บ้านเรือนในสกอตแลนด์และสหราชอาณาจักรในวงกว้าง ควรใช้พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์มากกว่าไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนสีน้ำเงินเป็นที่ถกเถียงกันในหลายประเทศ รวมถึงสหราชอาณาจักร ซึ่งรัฐบาลเพิ่งเปิดตัวกลยุทธ์ไฮโดรเจนแบบ “แฝด” ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการใช้สีน้ำเงินอย่างหนักควบคู่ไปกับการพัฒนาไฮโดรเจนสีเขียว
คริส แจ็กสัน ประธานสมาคมไฮโดรเจนและเซลล์เชื้อเพลิงของสหราชอาณาจักร ได้ลาออกเมื่อกลางเดือนสิงหาคมหลังจากแผนดังกล่าวได้รับการเผยแพร่ โดยกล่าวในแถลงการณ์ถึงซีเอ็นเอ็นว่า กลยุทธ์ไม่สอดคล้องกับ “มุมมองส่วนตัวของเขาเกี่ยวกับบทบาทของไฮโดรเจนในการเปลี่ยนผ่านไปสู่ โลกที่เป็นศูนย์สุทธิ ” แจ็คสันยังเป็น CEO และผู้ก่อตั้ง Protium Green Solutions ซึ่งเน้นที่พลังงานหมุนเวียนและไฮโดรเจนสีเขียว
แจ็คสันกล่าวในแถลงการณ์ว่าเขาชื่นชมว่าไฮโดรเจนสีเขียว

ผลการศึกษาชิ้นหนึ่งซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Energy Science and Engineering เมื่อต้นเดือนสิงหาคม และได้รับการตรวจสอบโดยเพื่อน พบว่าในขณะที่ไฮโดรเจนสีน้ำเงินปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์น้อยกว่าไฮโดรเจนสีเทา 9-12% แต่จริงๆ แล้วมีมีมีเทนมากกว่าก๊าซธรรมชาติ
โดยรวมแล้วร่องรอบก๊าซเรือนกระจกจากไฮโดรเจนสีน้ำเงินนั้นใหญ่กว่าการเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติหรือถ่านหินเพื่อให้ความร้อน 20% และมากกว่าการเผาไหม้น้ำมันดีเซลเพื่อความร้อน 60%
นอกจากนี้ยังมีคำถามบางข้อเกี่ยวกับว่าการเก็บคาร์บอนหลังจากที่จับได้ ซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับการฉีดคาร์บอนลงดินนั้นยั่งยืนหรือไม่
“การวิเคราะห์ของเราอนุมานว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่จับได้สามารถเก็บไว้ได้อย่างไม่มีกำหนด เป็นสมมติฐานในแง่ดีและไม่ได้รับการพิสูจน์ แม้ว่าจะเป็นจริงก็ตาม การใช้ไฮโดรเจนสีน้ำเงินดูเป็นเรื่องยากที่จะพิสูจน์เหตุผลจากสภาพภูมิอากาศ” ผลการศึกษาสรุป
อย่างไรก็ตาม Remme จาก IEA กล่าวว่าการศึกษาได้ตั้งสมมติฐานบางอย่างที่ประเมินว่าสามารถดักจับก๊าซเรือนกระจกได้มากน้อยเพียงใด และแม้ว่าไฮโดรเจนสีน้ำเงินจะไม่สะอาดเท่าสีเขียว แต่ก็มีจุดเปลี่ยนของโลกให้ห่างไกลจากฟอสซิล เชื้อเพลิง
“ไฮโดรเจนสีน้ำเงินและสีเขียวมีบทบาทสำคัญ แต่เราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าไฮโดรเจนสีน้ำเงินถูกผลิตขึ้นด้วยมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมสูงสุด” เขากล่าว “เทคโนโลยีมีวางจำหน่ายแล้วในปัจจุบันเพื่อหลีกเลี่ยงการปล่อยมลพิษเหล่านี้ และมักมีความคุ้มค่าและประหยัดเงินอีกด้วย”