วัชระ มั่งวิทิตกุล
Realyouenergy@yahoo.com

ราคาน้ำมันพุ่งสูงขึ้นและยังมีความผันผวนทำให้ภาครัฐรณรงค์ประหยัดพลังงานอย่างหนัก ส่วนอีกซีกหนึ่งของโลกก็กำลังขะมักเขม้นค้นคว้านวัตกรรมยานพาหนะแบบไม่ใช้น้ำมัน ไม่ว่าจะเป็นรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง รถยนต์พลังไฮโดรเจน เป็นต้น เพื่อแก้ปัญหาราคาน้ำมันที่แพงขึ้นกอปรกับปริมาณสำรองที่ลดลงในระยะยาว

รูปที่ 1 รถใช้ไฮโดรเจน BMW รุ่น H2R

เมื่อเดือนมกราคมที่ผ่านมา รถแข่งที่ชื่อ H2Rจากค่าย BMW ได้ทำการเปิดตัวในงานมอเตอร์โชว์ที่เมืองลอสแองเจริส ประเทศสหรัฐอเมริกา จุดเด่นของรถดังกล่าวคือ ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง รถคันนี้ของ BMW มีจุดต่างคือเป็นรถที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในแต่ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง ซึ่งต่างจากรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิง

จริง ๆ แล้วรถนี้ใช้เครื่องยนต์ชนิดเดียวกับรถซีดานรุ่น 760i มีกำลัง 286 แรงม้า อัตราเร่ง 0-60 ไมล์/ชั่วโมง ภายใน 6 วินาที และวิ่งได้เร็ว 187 ไมล์/ชั่วโมง จาการทดสอบที่สนามแข่ง Miramas ประเทศฝรั่งเศส โดยมีวัตถุประสงค์คล้าย ๆ กับค่ายรถอื่น ๆ กล่าวคือมีความตระหนักถึงราคาน้ำมันที่มีราคาสูงขึ้น ปริมาณน้ำมันบนโลกลดน้อยลง และรักษาสิ่งแวดล้อม และได้คำนึงถึงปัญหาเรื่องปริมาณปั๊มจำหน่ายไฮโดรเจนยังมีไม่แพร่หลาย ซึ่งยังมีไม่ถึง 100 แห่งทั่วโลก  

รถคันนี้จึงถูกออกแบบให้ใช้ Bi-fuel ซึ่งสามารถใช้ได้ทั้งไฮโดรเจนหรือน้ำมันเบนซิน (เช่นเดียวกับ รถ Taxi บ้านเราที่เติมได้ทั้งน้ำมันเบนซินและ ก๊าซ NGV) ถ้าขับในเขตเมืองจะใช้ไฮโดรเจนแต่ถ้าขับบนทางด่วนหรือมอเตอร์เวย์ เพียงกดปุ่มให้เปลี่ยนไปใช้น้ำมันเบนซิน และเมื่อขับอยู่ในโหมดไฮโดรเจนจนกระทั่งเกิน 345 KM โปรแกรมจะเปลี่ยนไปใช้น้ำมันอย่างอัตโนมัติได้อีก 800 KM

ถึงแม้ว่าการเผาไหม้ไฮโดรเจนของเครื่องยนต์สันดาปภายในจะยังก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมคือปลดปล่อย NOx ออกมาเล็กน้อย ในขณะที่รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไม่ปลดปล่อยมลพิษออกมานอกจากน้ำ

แต่ BMW ย้ำว่าระดับ NOx ที่ออกจากท่อไอเสียอยู่ในระดับต่ำมาก ๆ และต่ำกว่าระดับมาตรฐานการปล่อยมลภาวะจากยานพาหนะของรัฐแคลิฟอร์เนีย (Super Ultra Low Emission Vehicle) ซึ่งจัดว่าเข้มงวดมาก ส่วนอีกประเด็นที่ยังมีการตั้งคำถามคือความปลอดภัย เนื่องจากรถนี้ใช้ไฮโดรเจนเหลว ซึ่งต้องเก็บภายใต้อุณหภูมิต่ำมาก (-253 ^๐C)

ถ้ารถยนต์มีการใช้งานเป็นประจำระบบ Cryogenic จะควบคุมอุณหภูมิโดยอัตโนมัติแต่ถ้าจอดรถยนต์ทิ้งไว้ 3-4 วัน ของเหลวจะเริ่มเดือดและไฮโดรเจนจะถูกปลดปล่อยทางท่อระบายอากาศ แต่ไฮโดรเจนมีอันตรายน้อยกว่าไอระเหยจากน้ำมันเบนซินเนื่องจากไฮโดรเจนมีน้ำหนักเบาจึงกระจาย เจือจางอย่างรวดเร็ว ซึ่งแม้กระทั่งถังไฮโดรเจนรั่วยังไม่ระเบิดเลย

BMW กำหนดแผนที่จะทำตลาดรถรุ่น BMW ซีรี่ส์ 7 ใช้ไฮโดรเจนในยุโรปในอีก 3 ปีข้างหน้า และคาดว่าจะออกสู่ตลาดอเมริกาประมาณปี 2010 เมื่อถึงเวลานั้นปั๊มจำหน่ายไฮโดรเจนให้เห็นมากขึ้นในเมืองใหญ่ ๆ 

รัฐบาลเยอรมันให้การสนับสนุนการพัฒนาปั๊มจำหน่ายไฮโดรเจน โดยมีเครื่องผลิตไฮโดรเจนภายในปั๊มเองเพื่อจะได้ไม่ต้องพึ่งท่อส่งไฮโดรเจน หรือรถบรรทุกไฮโดรเจนที่ยังต้องใช้น้ำมันดีเซลในการขนส่งอีก รัฐบาลสหรัฐจัดสรรงบประมาณ 190 ล้าน USD ระยะเวลา 5 ปี เพื่อสร้างปั๊มจำหน่ายไฮโดรเจน และบริษัทน้ำมันยักษ์ใหญ่ Shell Oil และ บริษัทผลิตรถยนต์ GM ร่วมกันเปิดปั๊มไฮโดรเจนแห่งใหม่ที่วอชิงตัน

ส่วนรัฐแคลิฟอร์เนียได้เซ็นต์สัญญาว่าจ้างบริษัท Air Products & Chemicalsซึ่งเป็นบริษัทเชี่ยวชาญด้านผลิตไฮโดรเจนของโลกซึ่งมีประสบการณ์สร้างปั๊มไฮโดรเจนมาแล้ว 30 แห่งทั่วโลก เพื่อทำการก่อสร้างปั๊มจำหน่ายไฮโดรเจน 24 แห่งในรัฐแคลิฟอร์เนีย

สำหรับเทคโนโลยีในการผลิตไฮโดรเจนสำหรับรถยนต์พลังไฮโดรเจนได้แก่ วิธีอิเล็กโตรไลซิส (Electrolysis) ใช้น้ำเป็นวัตถุดิบ และวิธีการเผาไหม้ไพโรไลซีส ใช้ชีวมวลพวกเศษไม้ หรือของเหลือทางการเกษตรเป็นวัตถุดิบ โดยวิธีอิเล็กโตรไลซีสเป็นเทคโนโลยีที่คุ้มค่าสำหรับประเทศที่มีราคาน้ำมันเบนซินแพง ๆ อย่างประเทศในยุโรป

โดยประเทศเยอรมันกำลังทดลองสร้างปั๊มไฮโดรเจนที่ใช้ระบบอิเล็กโตรไลซิสและใช้พลังงานลมในการแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำ ที่ต้นทุน 2 USD/kg ไฮโดรเจน แต่วิธีอิเล็กโตรไลซิสอาจจะไม่เหมาะกับประเทศสหรัฐ เนื่องจากระบบอิเล็กโตรไลซิสต้องใช้ไฟฟ้าในการแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำ ต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนด้วยวิธีนี้ประมาณ 2.5 USD/kg ไฮโดรเจน (1 kg ไฮโดรเจน ให้พลังงานเทียบเท่า 1 แกลลอนน้ำมันเบนซิน) 

แต่อย่างไรก็ตามทางสหรัฐยังมีความพยายามที่จะพัฒนาระบบอิเล็กโตรไลซิสมาใช้ในประเทศตามความเหมาะสม กล่าวคือจะเลือกใช้เทคโนโลยีนี้กับพื้นที่ ๆ มีแหล่งผลิตไฟฟ้าราคาถูกจากพลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์ ดังรูปแผนที่แสดงศักยภาพของชีวมวล พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ของประเทศสหรัฐ จะเห็นว่าพื้นที่ในทิศตะวันตกของประเทศจะมีศักยภาพในการใช้พลังงานลมและแสงอาทิตย์มาผลิตไฟฟ้า 

รูปที่ 2 แผนที่แสดงศักยภาพพลังงานทดแทนของประเทศสหรัฐอเมริกา

ส่วนวิธีการเผาไหม้ไพโรไรซีสโดยใช้ชีวมวล สหรัฐมีศักยภาพสูง ต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนจากวิธีนี้ยังแพงอยู่ที่ 3 USD/kg ไฮโดรเจน แต่นักวิจัยคาดว่าต้นทุนจะลดลงอยู่ที่ 2.6 USD/kg ในปี 2010 และด้วยปริมาณชีวมวลที่มีอยู่ ทำให้ในอนาคตอันใกล้สหรัฐจะสามารถผลิตไฮโดรเจนจากชีวมวลไว้ใช้โดยไม่ต้องพึ่งพาการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติอย่างปัจจุบัน ซึ่ง 90% ของไฮโดรเจนได้มาจากก๊าซธรรมชาติ

• อิเล็กโตรไลซิส ใช้ไฟฟ้าแยกไฮโดรเจนออกจากน้ำ
ต้นทุน 2.0 USD/kg สำหรับโรงผลิตขนาดใหญ่
ต้นทุน 2.5 USD/kg สำหรับปั๊มขนาดเล็ก
• ชีวมวล ใช้ของเหลือใช้ทางการเกษตร โดยการเผาไหม้ไพโรไลซิส
ต้นทุน 2.6-3.0 USD/kg ไฮโดรเจน
• เชื้อเพลิงเหลว (NG รวมถึง ถ่านหินเหลว)
ต้นทุน 1.5 USD/kg ไฮโดรเจน

ประสิทธิภาพของรถ H2R 187 ไมล์/ชั่วโมง อัตราเร่ง 6 วินาที ถือว่าเป็นเพียงการเริ่มต้น ในขณะที่ ราคาน้ำมันแพงขึ้นเรื่อย ๆ ส่วนต้นทุนไฮโดรเจนมีแนวโน้มลดลง เราคงได้เห็นรถยนต์ใช้ไฮโดรเจนที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นและขยายไปยานพาหนะประเภทอื่นในอนาคตอันใกล้