สำนวนของฝรั่งมีคำว่า ‘Third Time Lucky’ ซึ่งแปลว่า ถ้าสองครั้งแรกไม่สำเร็จ บางทีครั้งที่สามก็อาจจะมีโชคเข้าข้าง ทำให้ประสบความสำเร็จได้ สำนวนนี้เป็นการสรุปที่ดีของบทบาทเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในภาคพลังงานที่มีการพูดถึงมานานแสนนาน
สำหรับผู้อ่านที่ยังไม่คุ้นเคย เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้สำหรับการผลิตพลังงาน โดยมีจุดเด่นคือการเผาไหม้ที่สะอาด ปราศจากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่เป็นต้นตอของวิกฤตสภาพอากาศ (climate crisis) หรือ ‘โลกร้อน’ แตกต่างจากเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหิน น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ ที่มาพร้อมกับการปล่อยก๊าซ CO2
ปัจจุบัน การใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนส่วนใหญ่อยู่ในภาคอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นการกลั่นน้ำมัน กระบวนการผลิตปุ๋ย หรือเหล็ก แต่ที่ได้รับความสนใจมากเป็นพิเศษคือบทบาทในการผลิตไฟฟ้าหรือในภาคขนส่ง
การใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนไม่ใช่นวัตกรรมใหม่ มีการผลักดันมานานหลายสิบปีและเป็นความหวังของพลังงานสะอาดมาโดยตลอด ที่ผ่านมาเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเคยเป็นกระแสอยู่สองรอบใหญ่ กระนั้นก็ไม่เคยก้าวขึ้นมาเป็นเชื้อเพลิงหลักเหมือนฟอสซิลเสียที
บทความนี้มุ่งวิเคราะห์ว่า ทำไมกระแสไฮโดรเจนสองรอบที่ผ่านมายังไม่ประสบความสำเร็จ และเพราะเหตุใดรอบต่อไปของเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจึงมีโอกาสที่จะกลายเป็น Third Time Lucky
‘3 รอบ’ กับประวัติที่ยาวนาน
กระแสเชื้อเพลิงไฮโดรเจนรอบแรกเกิดขึ้นในทศวรรษ 1970 หลังจากวิกฤตการณ์น้ำมัน (Oil Crisis) ที่ทำให้ราคาน้ำมันโลกเพิ่มสูงขึ้นเป็นประวัติการณ์ หลายประเทศประสบปัญหาการขาดแคลนและความไม่แน่นอนของอุปทานน้ำมันจนกระทบกับเศรษฐกิจและความมั่นคงอย่างรุนแรง คู่ขนานกับการเริ่มตระหนักเกี่ยวกับประเด็นเรื่องสิ่งแวดล้อม (ซึ่งประเด็นหลักด้านสิ่งแวดล้อมในช่วงเวลานั้นคือมลพิษท้องถิ่นและฝนกรด) ปัญหาเหล่านี้ทำให้หลายคนมองเรื่องการลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและเปลี่ยนไปใช้ไฮโดรเจนแทน
กระแสรอบที่สองเกิดขึ้นช่วงทศวรรษ 1990 เมื่อปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศหรือ ‘โลกร้อน’ เริ่มมีการพูดถึงมากขึ้น โดยเฉพาะในเวทีนานาชาติ เช่น การประชุม Earth Summit 1992 ที่กรุงริโอเดอจาเนโร ประเทศบราซิล ที่ออกแผนแม่บทสำหรับการดำเนินงานการพัฒนาที่ยั่งยืน หรือการยกร่างพิธีสารเกียวโต (Kyoto Protocol) เมื่อปี 1997 ที่บันทึกข้อตกลงระหว่างประเทศในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเป็นครั้งแรก
กระแส ‘สีเขียว’ ในช่วงทศวรรษ 1990 ไม่ได้จำกัดอยู่ในภาครัฐเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงภาคเอกชนด้วย ในช่วงเวลาดังกล่าวภาคเอกชนเริ่มลงทุนในพลังงานสะอาด โดยมีเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นหนึ่งในตัวเลือก ดังจะเห็นว่า ผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ๆ เริ่มออกรถยนต์ไฮโดรเจนผ่านการใช้เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell Electric Vehicle – FCEV) ไม่ว่าจะเป็น DaimlerChrysler, GM, BMW หรือ Mazda
อย่างไรก็ตาม กระแสเชื้อเพลิงไฮโดรเจนทั้งสองรอบกลับจุดไม่ติดและไม่สามารถยืนระยะได้ โดยสาเหตุสำคัญคือ ‘แบรนด์ดิ้ง’ เพราะเชื้อเพลิงไฮโดรเจนไม่ได้เซ็กซี่เท่าไหร่นักเมื่อเทียบกับพลังงานทางเลือกอื่นๆ อย่างพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม และผู้คนยังเห็นบทบาทและความเป็นไปได้ค่อนข้างจำกัด เสมือนกับว่า ‘แบรนด์ดิ้ง’ ที่มากับตัวไฮโดรเจนนั้น ทำให้ความสนใจไปไม่ถึงที่สุด
‘3 ความล้มเหลว’ ของแบรนด์ดิ้งเชื้อเพลิงไฮโดรเจน
ที่ผ่านมา การทำแบรนด์ดิ้งของไฮโดรเจนมีข้อจำกัดสำคัญสามประการ
ประการแรก ไฮโดรเจนถูกขายให้เป็นเชื้อเพลิงที่จะนำมาใช้ทดแทนน้ำมันโดยตรง (direct substitution) ซึ่งได้รับความสนใจ เนื่องจากข้อกังวลต่างๆ ต่อน้ำมัน แต่จุดเด่นนี้แปรผันขึ้นลงตามราคาน้ำมันด้วยเช่นกัน เช่น เมื่ออุปทานน้ำมันต่ำและราคาสูง จะเกิดความกลัวต่อน้ำมันและหันมาทางไฮโดรเจน ในทางกลับกันเมื่อราคาน้ำมันตกต่ำและนิ่ง เช่น ในช่วงหลังของทศวรรษ 1990 ความสนใจในไฮโดรเจนก็จางลง
ประการที่สอง ไฮโดรเจนถูกขายเฉพาะภาคขนส่งทางบก โดยเฉพาะรถยนต์นั่งส่วนบุคคลเท่านั้น ซึ่งถึงแม้ FCEV จะลดมลพิษเมื่อเทียบกับรถยนต์สันดาปที่ใช้น้ำมันได้จริง แต่การใช้รถยนต์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนก็มีปัญหาที่ตามมา เช่น 1) โครงสร้างพื้นฐาน โดยเฉพาะการปรับเปลี่ยนสถานีบริการน้ำมันให้รองรับเชื้อเพลิงนี้ ซึ่งต้องคำนึงถึงความเป็นวัตถุไวไฟสูง และค่าใช้จ่ายในการขนส่งและจัดเก็บเชื้อเพลิงที่สูงกว่าน้ำมัน (จากพลังงานต่อหน่วยที่น้อยกว่า) 2) คู่แข่งสำหรับรถยนต์ทางเลือก เช่น รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี (Battery Electric Vehicle – BEV) หรือที่เราเรียกกันแบบเหมารวมว่า EV กำลังพัฒนาอย่างน่าสนใจ โดยราคาแบตเตอรีลดลงอย่างก้าวกระโดดและความก้าวหน้าของเทคโนโลยีทำให้ระยะการเดินทางต่อชาร์จเพิ่มขึ้นอย่างน่าตกใจ เมื่อรวมกับข้อได้เปรียบของการชาร์จไฟที่ทำได้จากสารพัดจุด ไม่ว่าจะเป็นที่บ้าน อาคาร หรือที่สถานีน้ำมันปัจจุบัน ศักยภาพอันสูงของ BEV ทำให้ผู้ประกอบการรถยนต์รายใหญ่จากญี่ปุ่นที่ส่งเสริมไฮโดรเจนมานาน (เช่น โตโยต้า) ต้องกลับลำครั้งใหญ่ โดยหันมาเร่งผลิต BEV แทน จนวันนี้ถือว่าเป็นที่ยอมรับแล้วว่าสำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคล รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรีคือผู้ชนะเหนือคู่แข่งอื่นๆ
ประการที่สามคือ การขายที่มาของไฮโดรเจน กล่าวคือ ไฮโดรเจนมักจะถูกขายว่าเป็นธาตุที่พบมากที่สุดในโลก (มวลธาตุเคมี 75% ของเอกภพ) ซึ่งทำให้ไฮโดรเจนมีให้ใช้ราวกับไม่มีวันหมด แต่ปัญหาคือไฮโดรเจนไม่ได้เป็นพลังงานปฐมภูมิ (primary energy) ที่นำมาใช้ได้โดยตรงเหมือนกับเชื้อเพลิงฟอสซิล แต่เป็นพลังงานทุติยภูมิ (secondary energy) ที่เกิดขึ้นจากการแปรรูปจากพลังงานอื่นเหมือนกับพลังงานไฟฟ้า
ด้วยเหตุนี้ทำให้ต้องมีการคำนึงถึงการผลิตของไฮโดรเจนด้วย โดยมากกว่า 99% มาจากการเปลี่ยนรูปก๊าซธรรมชาติและถ่านหิน (องค์กรพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) รายงานว่ามากถึง 6% ของความต้องการก๊าซธรรมชาติทั่วโลกมาจากการผลิตไฮโดรเจน) ซึ่งก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซ CO2 เป็นข้อสรุปได้ว่าถึงแม้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะเผาไหม้สะอาดไร้มลพิษ แต่ขั้นตอนการผลิตตัวเชื้อเพลิงกลับเป็นภัยต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้มีการต่อต้านจากฝั่งอนุรักษ์
‘3 เหตุผล’ ทำไมครั้งนี้กระแสไฮโดรเจนจะไม่เหมือนครั้งก่อนๆ
ในปัจจุบันกระแสเชื้อเพลิงไฮโดรเจนกำลังกลับมาได้รับความสนใจอีกครั้ง ซึ่งผู้เขียนมองว่ามี 3 เหตุผลที่กระแสไฮโดรเจนครั้งนี้จะต่างจากสองครั้งก่อน
เหตุผลแรก กระแสเชื้อเพลงไฮโดรเจนครั้งนี้มาจากการผลักดันจากระดับภูมิภาคและนานาชาติ พร้อมกับงบประมาณมหาศาล เช่น สหภาพยุโรป (EU) ได้ออกชุดนโยบาย ‘Green Deal’ ที่ตั้งเป้าให้เป็นกลางทางคาร์บอน (carbon neutral) ภายในปี 2050 โดยได้จัดสรร 1 ใน 3 ของงบประมาณฟื้นฟูเศรษฐกิจจากโควิด-19 หรือประมาณ 6 แสนล้านยูโร บวกกับรายได้จากแผนการลงทุน ‘InvestEU’ ที่คาดว่าจะได้มากถึง 1 ล้านล้านยูโรในกรอบ 10 ปีของการลงทุนในอุตสาหกรรมพลังงานสะอาด โดยไฮโดรเจนถูกจัดอันดับความสำคัญไว้ต้นๆ ของชุดนโยบายนี้
เหตุผลที่สอง กระแสเชื้อเพลิงไฮโดรเจนรอบนี้มาจากความตื่นตัวด้าน ‘โลกร้อน’ ที่เพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับรอบแรกและรอบที่สอง โดยในรอบแรก (1970) ความสนใจเรื่องสิ่งแวดล้อมยังอยู่ในวงแคบ มีเพียงเฉพาะนักวิทยาศาสตร์ นักวิชาการ หรือภาคประชาสังคมด้านการอนุรักษ์เท่านั้น ส่วนในรอบที่สอง (1990) แม้ผู้กำหนดนโยบายทั้งในระดับนานาชาติหรือระดับประเทศจะเริ่มหันมาสนใจประเด็นสิ่งแวดล้อมมากขึ้น แต่ยังเป็นประเด็นโต้แย้งสำหรับหลายประเทศ โดยเฉพาะจีน ที่มองว่าประเทศตะวันตกควรต้องรับผิดชอบปัญหาสิ่งแวดล้อมมากกว่าประเทศกำลังพัฒนา เพราะประเทศเหล่านี้ปล่อยมลพิษมาตั้งแต่ช่วงปฏิวัติอุตสาหกรรม ในขณะที่ประเทศกำลังพัฒนาเพิ่งมีโอกาสในการยกระดับเศรษฐกิจตัวเอง จึงไม่ควรต้องมารับภาระในส่วนนี้ (หรืออย่างน้อยก็ไม่ควรต้องรับภาระเท่ากัน) แม้ว่าภายหลังจีนจะยอมลดท่าทีในเรื่องนี้ก็ตาม
แต่สำหรับกระแสรอบที่สาม (ปัจจุบัน) ความตื่นตัวเกิดจากประชาชนทั่วไป โดยมีคนรุ่นใหม่เป็นพลังขับเคลื่อนหลัก ทำให้แนวทางและนโยบายสิ่งแวดล้อมได้รับความสนใจอย่างมาก และมีบุคคลสำคัญในสังคมมากมายรณรงค์เรื่องนี้ ไม่ว่าจะเป็นคนจากอุตสาหกรรมบันเทิง เช่น ลีโอนาร์โด ดิคาปริโอ หรือผู้นำทางศาสนาอย่างสมเด็จพระสันตะปาปาฟรานซิส เป็นต้น
เหตุผลสุดท้าย กระแสเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในรอบที่สามมีการเปลี่ยนแปลงวิธีการทำแบรนด์ดิ้ง ซึ่งผู้เขียนมองว่าเป็นอุปสรรคต่อความก้าวหน้าของไฮโดรเจนมายาวนาน โดยวันนี้ไฮโดรเจนมี ‘นิวแบรนด์ดิ้ง’ ที่เป็นคำตอบสำคัญว่า ทำไมครั้งนี้จึงจะแตกต่างจากครั้งอื่นๆ และทำไมจะกลายเป็นเชื้อเพลิงหลักของโลกในอนาคต
‘3 นิวแบรนด์ดิ้ง’ กับเส้นทางสู่ความสำเร็จ
นิวแบรนด์ดิ้ง 1 – เชื้อเพลิงอเนกประสงค์
จากการเป็นแค่เชื้อเพลิงเฉพาะทาง (ขนส่งทางบก) วันนี้ไฮโดรเจนได้กลายเป็น ‘เชื้อเพลิงอเนกประสงค์’ โดยมีความโดดเด่นในการนำไปใช้สารพัดประโยชน์ได้ ถ้าเป็นนักบอลก็เหมือนกับคนที่เล่นได้ทุกตำแหน่ง ตั้งแต่ผู้รักษาประตูจนถึงกองหน้า
ความ ‘อเนกประสงค์’ นี้เป็นหัวใจสำคัญของพลังงานและการแก้ไขปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ข้อมูลจาก สถาบันทรัพยากรโลก (WRI) ระบุว่า กว่า 73% ของก๊าซเรือนกระจกมาจาก ‘พลังงาน’ (ส่วนที่เหลือมาจากภาคการเกษตรและการใช้ที่ดิน 18.5% จากกระบวนการทางอุตสาหกรรม 5.6% และจากหลุมฝังกลบและน้ำเสีย 3.2%) โดย ‘พลังงาน’ สามารถแตกออกเป็นหลายหมวด เช่น ความร้อน ขนส่ง ไฟฟ้า และอื่นๆ ซึ่งในฐานะ ‘เชื้อเพลิงอเนกประสงค์’ ไฮโดรเจนเป็นทางเลือกที่ไร้คาร์บอนให้ได้กับทุกหมวด ตัวอย่างเช่น
ความร้อน – ภาคอุตสาหกรรม (เหล็ก ซีเมนต์ พลาสติก ปุ๋ย แก้ว) ซึ่งเป็นกลุ่มที่เรียกว่า ‘hard-to-abate sector’ กล่าวคือ เป็นภาคที่มีความท้าทายในการลดปริมาณการปล่อย CO2 (เมื่อเทียบกับไฟฟ้าหรือขนส่ง) เพราะว่านอกเหนือจากจะต้องการพลังงานไฟฟ้าในการดำเนินการทั่วไปของแต่ละโรงงานแล้ว ผู้ประกอบการส่วนมากยังต้องใช้พลังงานความร้อนในการก่อปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ซึ่งเป็นจุดที่ท้าทายที่สุดในมิติของการใช้พลังงาน
สำหรับการผลิตพลังงานความร้อน แม้ปัจจุบันเราจะใช้ไฟฟ้า (ที่สะอาด) ได้ เช่น กาน้ำร้อนที่บ้านเรา แต่ถ้าต้องใช้อุณหภูมิสูงอย่างขั้นตอนการถลุงในอุตสาหกรรมเหล็ก ซึ่งสูงถึง 800-1,200 องศาเซลเซียส เรายังต้องพึ่งเชื้อเพลิงฟอสซิลอยู่ ในส่วนนี้ไฮโดรเจนจะเข้ามาทดแทนได้ (เชื้อเพลิงชีวมวลก็เป็นอีกทางเลือกแต่จะเจอปัญหาเรื่องการจัดหาเชื้อเพลิงและราคาแปรผัน) โดยอาจเริ่มจากการผสมกับเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ (หลักการเดียวกับแก๊สโซฮอล์) หรือจะใช้ไฮโดรเจน 100% เลยก็ได้ ปัจจุบันเริ่มมีหลายบริษัทที่หันมาด้านนี้แล้ว เช่น Ovako ผู้ผลิตเหล็กจากประเทศสวีเดน เป็นต้น
ขนส่ง – แม้จะเป็นที่ยอมรับแล้วว่ารถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรีคือ ‘ผู้ชนะ’ ในตลาดรถยนต์นั่งส่วนบุคคล แต่อย่าลืมว่ายังมีการขนส่งอีกหลายประเภทที่ยังมีช่องว่างให้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน เช่น รถบรรทุก การขนส่งทางราง การขนส่งทางน้ำ และทางอากาศ ซึ่งพลังงานไฟฟ้าและแบตเตอรีอาจไม่ใช่คำตอบ เพราะในปัจจุบันแบตเตอรียังมีน้ำหนักมากและยังมีข้อจำกัดด้านระยะทางจึงไม่อาจตอบโจทย์ของรถบรรทุกที่ต้องรองรับสินค้าปริมาณมากและต้องเดินทางข้ามเมืองได้ จึงเริ่มมีการมองถึงศักยภาพของไฮโดรเจนที่เดินทางได้ไกลกว่าและไม่มีภาระเรื่องน้ำหนัก นอกจากนี้การที่รถบรรทุกส่วนมากมักใช้เส้นทางประจำ (fixed route) ระหว่างจุดเริ่มต้นและปลายทาง ทำให้ข้อกังวลเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานไม่มากเท่ารถยนต์นั่งส่วนบุคคล ในปัจจุบันเวทีการแข่งขันของรถบรรทุกไฮโดรเจนมีความเข้มข้นอย่างยิ่ง นำโดยยักษ์ใหญ่อย่างเช่น โตโยต้า ฮุนได วอลโว่ เมอร์เซเดส-เบนซ์ หรือระดับสตาร์ทอัพ อย่าง Nikola ที่อยากจะมาเป็น Tesla ของตลาดนี้
ส่วนการขนส่งทางน้ำและทางอากาศที่ต้องการเชื้อเพลิงที่มีพลังงานต่อหน่วยที่สูง แบตเตอรีก็ไม่ตอบโจทย์เช่นกัน และเริ่มมีการลงทุนในไฮโดรเจนในฐานะเทคโนโลยีแห่งอนาคตบ้างแล้ว เช่น บริษัท Airbus ประกาศชัดเจนถึงแนวทางการปรับตัวสู่เครื่องบิน ‘Zero Emission’ โดยมีไฮโดรเจนเป็นหนึ่งในจุดโฟกัสหลักพร้อมกับการเปิดตัวคอนเซ็ปต์อย่างเป็นทางการเมื่อเดือนกันยายนปีที่แล้ว โดยตั้งเป้าว่าจะเสร็จภายในปี 2035
ไฟฟ้า – สำหรับพลังงานไฟฟ้า สามารถมองคล้ายกับสถานการณ์ของภาคขนส่งในแง่ที่ว่าไฮโดรเจนจะเข้ามาเติมช่องว่างตลาด มากกว่าเข้ามาแข่งกับผู้ชนะเดิม เพราะหากในภาคขนส่งมี BEV สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลเป็นผู้ชนะ พลังงานไฟฟ้าก็มีพลังงานหมุนเวียนเป็นแชมเปียน ในช่วงสิบกว่าปีที่ผ่านมาต้นทุนการผลิตของพลังงานโซลาร์และพลังงานลมลดลงอย่างน่าตกใจ (ตั้งแต่ปี 2017 ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าของพลังงานหมุนเวียนนั้นต่ำกว่าโรงไฟฟ้าถ่านหิน) ซึ่งเทคโนโลยี fuel cell ที่เปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นไฟฟ้าสู้ไม่ได้แน่นอน เนื่องจากประสิทธิภาพต่ำและต้นทุนการผลิตไฟฟ้าที่สูงกว่า แต่สิ่งที่ไฮโดรเจนเข้ามาเติมเต็มได้คือในส่วนของกักเก็บพลังงาน (storage) ที่มีความสำคัญต่อระบบไฟฟ้าที่พึ่งพลังงานหมุนเวียนอย่างมาก แม้ในปัจจุบันแบตเตอรีลิเธียมไอออนจะครองตลาดนี้อยู่ แต่จุดเด่นของ storage ที่ใช้เทคโนโลยีไฮโดรเจน คือ การจัดเก็บไว้ได้หลายสถานะทั้งก๊าซ ของเหลว หรือของแข็ง ทำให้นำมามาแปรรูปเป็นพลังงานไฟฟ้าผ่าน fuel cell ในเวลาที่ต้องการได้ง่าย ในแง่นี้ไฮโดรเจนจึงมีทั้งบทบาทในฐานะเชื้อเพลิง (เทียบกับก๊าซธรรมชาติหรือถ่านหิน) และ storage (เทียบกับแบตเตอรี) เรียกได้ว่าเป็นทูอินวัน
มากไปกว่านั้น ไฮโดรเจนก็ไม่ใช่คู่แข่งกับแบตเตอรีลิเธียมไอออนโดยตรง เพราะแบตเตอรีเป็น ‘storage ระยะสั้น’ เช่น การกักเก็บพลังงานโซลาร์จากตอนกลางวันมาใช้ตอนกลางคืนที่ไม่มีแสงแดด (ระดับวัน) ส่วนไฮโดรเจนเป็น ‘storage ระยะยาว’ ที่กักเก็บพลังงานจากฤดูฝนที่พลังงานลมมีประสิทธิภาพสูงมาใช้ในฤดูร้อนที่ไม่มีลม (ระดับเดือน/ปี)
นิวแบรนด์ดิ้ง 2 – ไฮโดรเจนสีเขียว
จากเดิมที่มีจุดด้อยสำคัญคือ วิธีการผลิตสกปรกจนทำให้ภาพพจน์ด้านสิ่งแวดล้อมมีความย้อนแย้ง อุตสาหกรรมไฮโดรเจนได้ก้าวข้าวอุปสรรคเหล่านี้ด้วยวิธีการผลิตแบบใหม่ที่เป็นมิตรสิ่งแวดล้อม
เดิมขั้นตอนการผลิตไฮโดรเจนที่พบทั่วไปคือการเปลี่ยนรูปจากก๊าซธรรมชาติและถ่าน หรือที่ถูกขนานนามว่า ‘ไฮโดรเจนสีเทา’ (Grey Hydrogen) จนทำให้ถูกมองว่าเป็น ‘ผู้ร้าย’ ของอุตสาหกรรมการผลิตไฮโดรเจน คล้ายกับในอุตสาหกรรมที่มีพลังงานฟอสซิลเป็น ‘ผู้ร้าย’ และมีพลังงานทดแทนเป็น ‘พระเอก’
อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนได้พัฒนาการผลิตที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมได้สำเร็จ จนถูกขนานนามว่า ‘ไฮโดรเจนสีเขียว’ (Green Hydrogen) เทคโนโลยีใหม่เป็นกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส (Electrolysis) ที่ผลิตไฮโดรเจนโดยใช้กระแสไฟฟ้า (จากพลังงานทดแทน) สำหรับการแยกน้ำ (คือ การเอา H ออกจาก H2O) ในแวดวงอุตสาหกรรมพลังงานปัจจุบัน พลังงานไฮโดรเจนสีเขียวนั้น ถูกมองว่าน่าตื่นเต้น และ ‘เซ็กซี่’ ไม่แพ้กับโซลาร์เซลล์เลยทีเดียว
จุดเด่นที่ทำให้ไฮโดรเจนสีเขียวได้รับความสนใจอย่างมากคือ การสอดคล้อง (synergy) กับพลังงานทดแทน หรือความสัมพันธ์ที่ส่งเสริมซึ่งกันและกัน โดยเฉพาะในเรื่อง ‘ไฟฟ้าส่วนเกิน’ จากพลังงานทดแทน ตัวอย่างเช่น ในช่วงกลางวันที่แดดออกและมีการผลิตไฟฟ้าจากโซล่าเป็นจำนวนมาก แต่กลับมีความต้องใช้น้อย เนื่องจากคนส่วนใหญ่ออกไปทำงานนอกบ้าน ทำให้มี ‘ไฟฟ้าส่วนเกิน’ ซึ่งนำมาใช้สำหรับอิเล็กโทรลิซิสได้ อีกกรณีของ ‘ไฟฟ้าส่วนเกิน’ คือที่ที่มีแดดหรือมีลมเยอะแต่ห่างไกลจากพื้นที่ประชากรหนาแน่น เช่น ฝั่งตะวันตกของประเทศออสเตรเลีย หรือบางประเทศที่สนับสนุนพลังงานทดแทนอย่างหนักมานาน เช่น เนเธอร์แลนด์ ที่กำลังเผิชญกับปัญหาไฟฟ้าเกินจนไม่รู้จะนำไปใช้ทำอะไร
อีกประเด็นที่สำคัญอย่างยิ่งคือ ในปัจจุบันต้นทุนของกระบวนการทำอิเล็กโทรลิซิสนั้น เกี่ยวโยงโดยตรงกับต้นทุนของพลังงานทดแทน ซึ่งกำลังลดลงอย่างรวดเร็ว
นอกเหนือจากไฮโดรเจนสีเขียว ยังมี ‘ไฮโดรเจนสีน้ำเงิน’ (Blue Hydrogen) ที่นับว่าเป็น ‘พระรอง’ โดยไฮโดรเจนสีนำเงินคือการใช้เทคโนโลยีดักจับและกักเก็บก๊าซ CO2 (CCS – Carbon Capture and Storage) ในกระบวนการผลิตไฮโดรเจน จากเดิมที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล แทนที่ก๊าซ CO2 ที่ถูกปล่อยจะออกไปสู่บรรยากาศ เทคโนโลยีนี้มีหน้าที่ดักจับและฉีดอัดลงสู่ใต้ดิน
นิวแบรนด์ดิ้ง 3 – สินค้าโภคภัณฑ์โลก
การจัดเก็บหลายสถานะทำให้ไฮโดรเจนสามารถเป็นสินค้าโภคภัณฑ์ที่ค้าขายได้ทั่วโลก (แต่แน่นอนว่า ต้นทุนการขนส่งยังสูงมากในปัจุบัน) ทำให้ได้เปรียบพลังงานไฟฟ้าที่เน้นผลิตให้ผู้ใช้ในพื้นที่บริเวณใกล้เคียง นอกจากนี้ ไฮโดรเจนยังได้เปรียบก๊าซธรรมชาติด้วยที่ส่วนใหญ่ขนส่งผ่านท่อก๊าซระยะกลางหรือสั้น (ยกเว้นการท่อก๊าซ Power of Siberia ที่ยาว 4,000 กม. หรือ LNG (ก๊าซธรรมชาติเหลว) ที่ขนส่งในเรือบรรทุกได้) และทำให้มีความคล้ายคลึงกับน้ำมันหรือถ่านหินที่ขนส่งได้ทั่วโลก ในอนาคตหากความต้องการเชื้อเพลิงมากขึ้นและต้นทุนการขนส่งลดลง ตลาดซื้อขายไฮโดรเจนก็มีลักษณะเหมือนตลาดน้ำมัน ซึ่งถูกเปรียบให้เป็นสินค้าโภคภัณฑ์โลก หรือ global commodity
ในปัจจุบัน ประเทศที่มีทรัพยากรธรรมชาติน้อยอย่างญี่ปุ่น หรือเกาหลีใต้ ก็นำเข้าไฮโดรเจนมาสักพักใหญ่แล้วสำหรับการนำเข้ามาสักพัก โดยญี่ปุ่นเป็นผู้นำเข้าอันดับ 2 ของโลกส่วนเกาหลีใต้เป็นอันดับ 5 (จีนที่ 1) ทั้งนี้ญี่ปุ่นตั้งเป้าที่จะนำเข้ามากถึง 3 แสนตันต่อปีภายในปี 2030 ซึ่งปริมาณนี้เทียบเท่ากับผลผลิตของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์หนึ่งโรง และมีแผนตั้งงบสำหรับการนำเข้าไว้ที่ 45.88 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ส่วนทาง EU ได้มีการถกเถียงเรื่องนี้ โดยมีเยอรมนีเป็นกระบอกเสียงของฝั่งที่สนับสนุนการนำเข้า โดยเยอรมนีประกาศข้อตกลงเบื้องต้นสำหรับการนำเข้าจากออสเตรเลียเมื่อปลายปีที่แล้ว ข้อดีของการนำเข้าไฮโดรเจนคืออุปทานการผลิตที่กว้างขวาง ไม่เหมือนกับน้ำมันที่มีประเทศตะวันออกกลางและองค์กรอย่าง OPEC มีส่วนต่อการกำหนดอุปทาน จนทำให้เกิดความกังวลต่อด้านความมั่นคงทางพลังงานของผู้นำเข้า
เมื่อมีความต้องการในการนำเข้าแล้ว ทำให้เปิดโอกาสต่อหลายประเทศที่มองถึงอุตสาหกรรมส่งออกไฮโดรเจน โดยเฉพาะประเทศที่มี ‘ไฟฟ้าส่วนเกิน’ เช่นประเทศโมร็อกโก แอลจีเรีย หรือยูเครน ส่วนอีกหนึ่งประเทศที่ศึกษาเรื่องนี้อย่างจริงจังคือประเทศออสเตรเลีย งานศึกษาโดยคณะกรรมาธิการตลาดพลังงานของออสเตรเลีย (Australian Energy Market Commission) ระบุว่าออสเตรเลียมีศักยภาพในการส่งออกได้มากถึง 5 แสนตันต่อปีและปัจจุบันมีโครงการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวมากกว่า 41 โครงการ (รวมที่เปิดแล้ว/กำลังก่อสร้าง/การวางแผน)
ก้าวถัดไปของไฮโดรเจน
แม้จะปฏิเสธไม่ได้ว่าวันนี้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน (โดยเฉพาะไฮโดรเจนสีเขียว) จะเป็นได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ แต่ก็ยังคงมีต้นทุนที่สูงเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิลและพลังงานทางเลือกอื่นๆ โดยนักวิเคราะห์มักจะนำอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนไปเปรียบเทียบกับอุตสาหกรรมโซลาร์เมื่อสิบกว่าปีที่แล้วขณะกำลังเข้าสู่ช่วงการขยายตัว (scale up) จนทำให้ต้นทุนการผลิตลดลงอย่างน่าตกใจ อย่างไรก็ตาม การปล่อยให้พลังตลาดเป็นตัวขับเคลื่อนอย่างเดียวอาจยังไม่เพียงพอ ต้องมีกำลังเสริมจากผู้กำหนดนโยบายด้วย
งานศึกษา ‘Path to hydrogen competitiveness: A cost perspective’ จาก Hydrogen Council วิเคราะห์ความคุ้มทุนในอนาคตของเชื้อเพลิงไฮโดรเจน และสรุปว่าการขยายตัวของอุตสาหกรรมคือแนวทางในการลดต้นทุนที่ดีที่สุด ซึ่งสิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อได้รับการส่งเสริมอย่างชัดเจนจากภาครัฐ
สำหรับนโยบายภาครัฐ ประกอบด้วยการกำหนดยุทธศาสตร์ไฮโดรเจนระดับชาติ การลงทุนของรัฐในโครงสร้างพื้นฐาน (โครงการอิเล็กโทรลิซิสระดับใหญ่ การปรับปรุงท่อก๊าซธรรมชาติที่รับรองไฮโดรเจน สถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจน) การเป็นตัวเชื่อมระหว่างผู้มีส่วนได้ส่วนเสียที่เกี่ยวข้อง การปรับระเบียบข้อบังคับ (เช่น การอำนวยความสะดวกในการสร้างสถานีน้ำมันใหม่ที่มีการบริการเชื้อเพลิงไฮโดรเจน) รวมไปถึงการออกมาตรการสร้างแรงจูงใจและการสร้างตลาดสำหรับไฮโดรเจน (เช่น การออกข้อตกลงรับซื้อระยะยาว (long-term offtake agreements)) ที่ลดความไม่แน่นอนของตลาดและทำให้ผู้ลงทุนมีความมั่นใจเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นวิธีการที่เคยใช้กับพลังงานทดแทนจนประสบความสำเร็จมาก่อนแล้ว
รายงานยังคาดการณ์ว่า ภายในปี 2030 จะต้องมีการลงทุนเชื้อเพลิงไฮโดรเจนหลัก 3 ด้านได้แก่ 1. การลงทุนเกี่ยวกับขั้นตอนการผลิตเป็นมูลค่ากว่า 20,000 ล้านเหรียญสหรัฐ สำหรับการติดตั้งเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์เท่ากับขนาด 70 GW ซึ่งเป็นขนาดที่ใหญ่พอจนทำให้ไฮโดรเจนสีเขียวมีต้นทุนที่แข่งขันได้ 2. การลงทุนในภาคขนส่งกว่า 30,000 ล้านเหรียญสหรัฐ ในการสร้างเครือข่ายสถานที่เติมและกระจายไฮโดรเจน (refuel and distribution) และ 3. การลงทุนในภาคอุตสาหกรรมและอาคารที่จะต้องใช้เงินกว่า 17,000 ล้านเหรียญสหรัฐ ในการปรับเปลี่ยนและสร้างท่อก๊าซที่รับรองไฮโดรเจนได้
แม้งบรวมทั้งหมดเกือบ 70,000 ล้านเหรียญสหรัฐ จะฟังดูมหาศาล แต่ที่จริงแล้วตัวเลขนี้น้อยว่า 5% ของการลงทุนในภาคพลังงานทั่วโลก หรือถ้านำไปเปรียบเทียบกับระดับประเทศ ในปี 2019 เฉพาะเยอรมนีประเทศเดียวก็ลงทุนในการส่งเสริมอุตสาหกรรมพลังงานทดแทนมากถึง 30,000 ล้านเหรียญสหรัฐ
ข่าวดีคือวันนี้ภาคเอกชนเริ่มหันมาลงทุนในเชื้อเพลิงไฮโดรเจนแล้ว เช่น Mukesh Ambani มหาเศรษฐีอันดับหนึ่งของเอเชียชาวอินเดีย เจ้าของกลุ่มบริษัท Reliance Industries ยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี โรงกลั่นน้ำมันและก๊าซ ประกาศแผนการลงทุน 10,000 ล้านเหรียญสหรัฐ ในการผลิตอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ในอุตสาหกรรม ‘zero carbon’ โดยหลักๆ ประกอบด้วยแผงโซลาร์ แบตเตอรี fuel cell และเครื่องอิเล็กโทรไลเซอร์
หรือเมื่อไม่นานมานี้ ออสเตรเลียก็เพิ่งประกาศแผน Western Green Energy Hub ซึ่งเป็นแผนโครงการพลังงานทดแทนที่ใหญ่ที่สุดในโลก โครงการนี้จะใช้พื้นที่ 15,000 ตร.กม. มีขนาดเทียบเท่ากับครึ่งหนึ่งของประเทศเบลเยียม คาดว่าจะมีกำลังผลิตจากพลังงานโซลาร์และพลังงานลมมากถึง 50 กิกะวัตต์ (ปี 2021 ไทยมีกำลังผลิตพลังงานทั้งหมด 46 กิกะวัตต์ รวมพลังงานฟอสซิลและทดแทน) และจะสามารถผลิตไฮโดรเจนสีเขียวได้มากถึง 3.5 ล้านตันต่อปี โครงการนี้คาดว่าจะต้องลงทุนสูงถึง 75,000 ล้านเหรียญสหรัฐ นำโดยบริษัท InterContinental Energy กับ CWP Global นอกเหนือจากนั้นบริษัท Ardian SAS ของประเทศฝรั่งเศส ผู้บริหารสินทรัพย์ตราสารทุนนอกตลาด (private equity) มีการวางแผนการระดมทุนสำหรับกองทุนไฮโดรเจนสีเขียวด้วยมูลค่ามากถึง 2,400 ล้านเหรียญสหรัฐ
จากประวัติอันยาวนานและการผิดหวังอย่างน้อยสองรอบใหญ่ กระแสเชื้อเพลิงไฮโดรเจนรอบที่สาม ในปัจจุบันมีความเป็นไปได้ที่จะก้าวข้ามอุปสรรคต่างๆ ที่เคยกีดขวางในอดีต ศักยภาพและความก้าวหน้าของเทคโนโลยีไฮโดรเจนที่กลายมาเป็น ‘นิวแบรนด์ดิ้ง’ คือความน่าตื่นเต้นใหม่ ซึ่งเคยเกิดขึ้นกับพลังงานโซลาร์และลม ว่ากันว่าหากอุตสาหกรรมโซลาร์เมื่อสิบปีก่อนเป็นอย่างไร ไฮโดรเจนก็จะเดินตามเส้นทางนั้นอย่างแน่นอน
หากกระแสรอบนี้มาจริง ไฮโดรเจนจะเป็นอุตสาหกรรมแห่งอนาคตและจะเป็นกำลังหลักสำหรับการที่เราจะไปสู่โลก zero carbon ได้สำเร็จ
เรื่อง: พรพรหม วิกิตเศรษฐ์
