ไฮโดรเจน-เชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์แห่งอนาคต?

เซลล์เชื้อเพลิงกำลังเป็นที่สนใจมาก แต่เทคโนโลยีใช้เชื้อเพลิงจากก๊าซไฮโดรเจนเป็นวิธีแก้ปัญหาการคมนาคมในอนาคตหรือไม่? จึงมีทั้งข้อสนับสนุนและข้อโต้แย้งดังนี้

เกณฑ์มาตรฐานลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ หรือ CO2 ที่กำหนดโดยสหภาพยุโรปไม่ปรากฏว่ามีผลคืบหน้าแต่อย่างใด ๆ  เมืองและเขตเทศบาลต่างๆกำลังค้นหาเทคโนโลยีทางเลือก สำหรับรถเมล์รถไฟ และยานพาหนะอื่น ๆ อย่างยิ่งยวด มิฉะนั้นแล้วจะเสี่ยงต่อการลงโทษถูกปรับ

นี่คือข้อสนับสนุนที่มาจากการศึกษาโดยที่ปรึกษาด้านการจัดการ  Roland Berger – กล่าวว่า พบความต้องการสูง ในด้านเทคโนโลยีที่เกี่ยวกับไฮโดรเจน จากการศึกษาพบว่า 90 เมืองในยุโรปวางแผนที่จะลงทุน 1.8 พันล้านยูโร เพื่อเทคโนโลยีในอนาคตในอีกห้าปีข้างหน้า

รถไฟฝรั่งเศสบริษัทอัลสตอม (Alstom) ก็ให้ความสนใจ และอย่างน้อยจากการมีการร้องขอโรดโชว์จำนวนมากที่ตัดสินใจเปลี่ยนรถไฟ iLint

แต่เทคโนโลยีนี้เป็นทางออกสำหรับการผลิตรถในอนาคตหรือไม่? ในด้านอุตสาหกรรมแทบไม่มีข้อโต้แย้งใด ว่าเป็นโอกาสของรถใช้พลังงานเชื้อเพลิง แทนที่รถไฟฟ้า(E-Car)

"Gründerszene" และ " NGIN Mobility "ได้รวบรวมเหตุผล 5 ข้อ สำหรับเทคโนโลยีนี้

เกี่ยวกับรถใช้พลังงานเชื้อเพลิง

- ระยะทาง รถวิ่งระยะทางไกล 400-500 กิโลเมตรนั้นไม่มีปัญหาสำหรับรถยนต์ใช้เชื้อเพลิง ต้องใช้ถังเก็บที่มีแรงดันสูงที่มีขนาดถังความจุไฮโดรเจน 4-5 ลิตร ถังเชื้อเพลิงสามารถเข้าพอดีกับใต้ที่นั่งเบาะหลังหรือในช่องว่างส่วนกลางของรถ

รถไฟโดยสารใช้พลังงานเชื้อเพลิงของบริษัทอัลสตอม (Coradia iLint) สามารถวิ่งได้ระยะทางไกล 1,000 กิโลเมตร 
การเริ่มใช้งานรถบรรทุกของบริษัท Nikola Motors จากสหรัฐอเมริกาต้องการผลิตรถบรรทุกพลังงานเชื้อเพลิงในระยะสูงสุด 1,200 กิโลเมตร

- ความทนทาน: รถบรรทุกน้ำมันเชื้อเพลิง-ไฟฟ้ามีข้อได้เปรียบเหนือกว่ารถบรรทุกไฟฟ้าที่ใช้พลังงานไฟฟ้าเก็บในแบตเตอรี่ การลดน้ำหนักในแบตเตอรี่ ที่ทำหน้าที่เป็นตัวเพิ่มระยะทางเท่านั้น ที่จะรับน้ำหนักสูงสุด เช่น ที่เก็บพลังงานสำหรับการกู้คืนพลังงาน (การพักฟื้น) เมื่อเบรกและเริ่มเร่งเครื่องในระยะแรก นอกจากนี้ รถใช้เชื้อเพลิง มีข้อดีคือ การทำงานอย่างต่อเนื่องที่สม่ำเสมอ มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน

บริษัทสตาร์ทอัพ ชื่อ e.go Mobile AG ซึ่งจัดตั้งร่วมทุนกับผู้เชี่ยวชาญด้านรถใช้เซลล์เชื้อเพลิงโปรตอน ต้องการที่จะไปในทิศทางอื่น พวกเขาวางแผนที่จะขยายระยะทางวิ่งของรถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้พลังงานไฟฟ้าเก็บในแบตเตอรี่ (เช่น รถมินิบัสไฟฟ้า e.Go) ด้วยเซลล์เชื้อเพลิง แต่ไม่ได้ใช้ขับเคลื่อนเครื่องยนต์โดยตรง แต่ใช้วิธีชาร์จแบตเตอรี่

- การเติมเชื้อเพลิง: ท่อของถังน้ำมันถูกเชื่อมต่อ โดยบัตรของลูกค้า จะเริ่มมีการเติมน้ำมัน ใช้เวลาในการเติมเชื้อเพลิงเพียง 3-5 นาที และหลังเติมเชื้อเพลิงแล้ว ไม่จำเป็นต้องไปจ่ายเงินที่แคชเชียร์ แต่จะถูกหักจากบัญชีบัตรโดยตรงที่ปั๊มเติมเชื้อเพลิง ราคาไฮโดรเจนเหลวกิโลกรัมละ 9.50 ยูโร ตามปกติแล้ว รถจะเติมแต่ละครั้งได้ประมาณ 4 กิโลกรัม

บริษัทสตาร์ทอัพ H2 Mobility กำลังติดตั้งเครือข่ายสถานีบริการในประเทศเยอรมนี บริษัทจดทะเบียนในประเทศนอร์เวย์ Nel Hydrogen ก้าวหน้าไปอีกขั้นหนึ่ง และสร้างโรงงานผลิตไฮโดรเจน การเริ่มต้นยังพัฒนาเครือข่ายสถานีบริการน้ำมันสำหรับผู้ผลิตรถบรรทุก Nikola ในสหรัฐอเมริกา ชาวนอร์เวย์สามารถดูได้ในเดนมาร์ก ที่ซึ่งพวกเขาได้สร้างสถานีบริการน้ำมันเก้าแห่งแล้ว

- สิ่งแวดล้อม: ปัจจุบันไฮโดรเจนยังคงเป็นแหล่งพลังงานที่สร้างความเสียหายต่อสภาพภูมิอากาศ: 90 เปอร์เซ็นต์ผลิตจากวัตถุดิบฟอสซิล เช่น การแปรรูปด้วยไอน้ำ จากไอน้ำ และก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมัน ผลผลิตยังมาจากผลพลอยได้ในการผลิตก๊าซอุตสาหกรรม

แต่ยังมีรูปแบบการผลิตที่เป็นกลางต่อสภาพภูมิอากาศส่วนใหญ่ คือการทำแยกน้ำ (Electrolysis) จากกระแสไฟฟ้าที่มาจาก “พลังงานสีเขียว” ในกระบวนการนี้โมเลกุลของน้ำจะถูกแยกออกเป็นก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจน ด้วยความช่วยเหลือของตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัมและพลังงานไฟฟ้า ไฮโดรเจนถูกเก็บและบีบอัดเป็นของเหลว จากนั้นจะถูกส่งกระจายไปยังปั๊มน้ำมันต่างๆ

การทดลองในห้องปฏิบัติการโลหะเหลวของบริษัท Kalla ในเมือง Karlsruhe ที่น่าสนใจคือนักวิทยาศาสตร์กำลังทดลองกับเครื่องปฏิกรณ์ที่มีเธนก๊าซไหลผ่านโลหะเหลว และจะสลายตัวเป็นไฮโดรเจนและคาร์บอน โดยไม่มีการรั่วไหลสูญหายของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ CO2

- การจัดเก็บพลังงาน: ไฮโดรเจนทำให้สามารถเก็บพลังงานได้ นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับพลังงานหมุนเวียนจากลมและแสงแดด กระแสไฟฟ้าผลิตไฮโดรเจนจากกระแสไฟฟ้าซึ่งถูกเก็บไว้เป็นก๊าซอัดความดันหรือของเหลวหรือถูกผูกไว้ในของเหลวพิเศษภายใต้สภาพแวดล้อม (LOHC: Liquid Organic Hydrogene Carrier) และอบแห้งอีกครั้งหากจำเป็น

เกี่ยวกับเครื่องยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยก๊าซไฮโดรเจน

- ประสิทธิภาพ: ในขณะที่เทคโนโลยีใช้พลังงานเชื้อเพลิงกำลังสูญหายไป รายการที่ใหญ่ที่สุด คือการผลิตไฮโดรเจนโดยวิธีอิเล็กโทรไลซิสที่ใช้พลังงานไฟฟ้าสีเขียวซึ่งใช้พลังงาน 30 เปอร์เซ็นต์ เช่นเดียวกับ การบีบอัดหรือการทำให้เป็นของเหลวซึ่งต้องใช้พลังงานอีก 20- 30 เปอร์เซ็นต์

นอกจากนี้ยังมีการสูญเสียในรถไฟฟ้าและในการขนส่งพลังงาน ดังนั้นในที่สุดยังคงมีประสิทธิภาพประมาณ 26 เปอร์เซ็นต์ รถยนต์ไฟฟ้า-แบตเตอรี่ (ตามปริมาณการจราจรของ Agora) มาถึง 69 เปอร์เซ็นต์ – โดยเฉพาะเพื่อในการผลิตแบตเตอรี่ที่เป็นตัวเก็บพลังงาน

การเปรียบเทียบ: เครื่องยนต์รถน้ำมัน eFuel เช่น เครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้เชื้อเพลิงแบบรีเจนเนอเรชัน จะมีประสิทธิภาพเพียง 13 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น ดังนั้น ไฮโดรเจนจึงมีประสิทธิภาพเป็นสองเท่าของรถยนต์น้ำมัน eFuels

- เครือข่ายสถานีเติมพลังงาน: ปัจจุบันมีสถานีเติมไฮโดรเจนเพียง 60 แห่งในเยอรมนีซึ่งดำเนินการโดยบริษัท H2 Mobility เป็นส่วนใหญ่ จากการเปรียบเทียบสถานีชาร์จแบตเตอรี่ประมาณ 9,000 แห่ง สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ และมีสถานีเติมน้ำมันและดีเซลเกือบ 15,000 แห่ง สำหรับเครื่องยนต์รถใช้น้ำมัน

- โลจิสติกส์: ไฮโดรเจนกลายเป็นของเหลว ในอุณหภูมิลบเพียง 253 องศาเซลเซียส ดังนั้นจึงสามารถจัดเก็บและขนส่งในถังแรงดันคงที่และฉนวนสูงเท่านั้น บริษัท รถบรรทุกที่มีน้ำหนักรวม 40 ตันสามารถขนส่งไฮโดรเจนได้เพียงสามตันครึ่ง นอกจากนี้ สารระเหย อะตอมไฮโดรเจนมีขนาดเล็ก จึงรั่วไหลออกจากถังได้ง่ายกว่าโมเลกุลขนาดใหญ่

- ราคา: รถยนต์ไฮโดรเจนผลิตในซีรี่ส์รุ่นเล็กมากเท่านั้น และมีราคาแพงตามลำดับ เมอร์เซเดส เบนซ์ ไม่ได้ขาย F-Cell แต่ให้บริการเฉพาะกับลูกค้าที่เลือกในการเช่า (ประมาณ 800 ยูโร / เดือน) เซลล์เชื้อเพลิง Hyundai iX 35 มีราคา 65,000 ยูโร Toyota รุ่น Mirai ต่ำกว่า 80,000 ยูโร เฉพาะในปริมาณที่สูงขึ้นเทคโนโลยีอาจมีราคาถูกลง 

- ภาพพจน์: ก๊าซไฮโดรเจนถือเป็นพลังงานสะอาด อย่างไรก็ตาม ก๊าซนี้เป็นระเบิดและเป็นอันตราย หากใช้อย่างไม่ถูกต้อง การสันนิษฐานว่าโดยพื้นฐานแล้วมันเป็นองค์ประกอบที่ยากต่อการจัดการ อาจจะย้อนไปถึงปี 1937 เมื่อเรือเหาะ "Hindenburg" ที่เต็มไปด้วยไฮโดรเจนระเบิด

บางคนอาจจำปฏิกิริยาเกิดการระเบิด ในห้องทดลองวิชาเคมีซึ่งส่วนผสมของก๊าซออกซิเจนและไฮโดรเจนที่ได้จากการแยกด้วยกระแสไฟฟ้า ทำให้เกิดการระเบิดได้รุนแรงเป็นที่จดจำอย่างไม่ลืมเลือน ด้วยมาตรฐานความปลอดภัยในปัจจุบัน ที่ดูเหมือนไม่น่าเป็นไปได้

ข้อมูลจากหนังสือพิมพ์ Welt ออนไลน์