สาธารณูปโภคพื้นฐานที่กลายเป็นปัจจัยในการใช้ชีวิตและการขับเคลื่อนเมืองไปข้างหน้า อย่างหนึ่งคือ ‘ไฟฟ้า’ ในอดีตไฟฟ้าคือตัววัดความเจริญที่บ้านไหนเมืองไหนไฟฟ้าเข้าถึงถือว่าพัฒนาแล้ว ทุกวันนี้ความต้องการใช้พลังงานของคนทั้งโลกมากขึ้นทุกปี แต่การผลิตกระแสไฟฟ้านั้นมีส่วนสำคัญที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน จึงเกิดคำถามว่า ทำอย่างไรเราจะผลิตไฟฟ้าได้เพียงพอโดยไม่กระทบสิ่งแวดล้อม
ตามเราข้ามน้ำข้ามทะเลไปดูเกาะออร์กนีย์ (Orkney) หมู่เกาะชายขอบสกอตแลนด์ที่สามารถผลิตไฟฟ้าด้วยตัวเองโดยพึ่งพาพลังของธรรมชาติ ทั้งพลังงานลม พลังงานคลื่น และพลังงานน้ำขึ้น-น้ำลง อีกทั้งยังสามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าที่คนบนเกาะต้องการใช้ถึง 120 เปอร์เซ็นต์ จนต้องคิดระบบกักเก็บพลังงานไว้ในรูปแบบไฮโดรเจน เดินทางไปหาคำตอบกันว่า ดินแดนที่ห่างไกลจากนิยามของคำว่าศิวิไลซ์นี้ กลายเป็นต้นแบบเมืองพลังงานสะอาดได้อย่างไร
‘เกาะกังหันลม’ และพลังงานจากธรรมชาติ แห่งสกอตแลนด์
‘ออร์กนีย์’ (Orkney) หมู่เกาะเล็กๆ ทางเหนือของสกอตแลนด์ที่มีเกาะน้อยใหญ่มากถึง 70 เกาะ โดยเกาะที่มีคนอยู่อาศัยมีประมาณ 20 เกาะ ในอดีตออร์กนีย์เคยพึ่งพาพลังงานถ่านหินและแก๊สจากแผ่นดินใหญ่ของสกอตแลนด์ที่ส่งมาทางสายเคเบิลใต้ทะเล แต่ในปัจจุบันทั่วทั้งเกาะเรียงรายไปด้วยกังหันลม ซึ่งริเริ่มการใช้พลังงานทดแทนมาตั้งแต่ พ.ศ. 2555 อีกทั้งเป็นเกาะที่มีรถยนต์ไฟฟ้ามากที่สุดแห่งหนึ่ง จนได้ชื่อว่าเป็นต้นแบบเมืองที่ใช้ศักยภาพของธรรมชาติมาสร้างพลังงานได้อย่างแท้จริง
ออร์กนีย์เป็นผู้นำในสหราชอาณาจักรที่ขับเคลื่อนสู่อนาคตเมืองไร้คาร์บอน โดยเฉพาะ ‘พลังงานลม’ เนื่องจากออร์กนีย์เป็นพื้นที่ราบต่ำ ขนาบด้วยมหาสมุทรแอตแลนติกและทะเลเหนือ จึงมีลมและพายุพัดปกคลุมตลอดทั้งปี ซึ่งมีพลังมากพอที่จะหมุนกังหันลมขนาดเล็กได้ 700 ตัว นอกจากพลังงานลมแล้วยังโดดเด่นเรื่อง ‘พลังงานน้ำ’ โดยเปลี่ยนพลังงานคลื่นและกระแสน้ำขึ้น-น้ำลงเป็นกระแสไฟฟ้า และในอนาคตอันใกล้รถยนต์และเรือเฟอร์รีบนเกาะนี้จะไม่ใช้น้ำมันดีเซลอีกต่อไป แต่จะเปลี่ยนเป็น ‘พลังงานไฮโดรเจน’
พลังงานเหลือเฟือ กักเก็บในรูปก๊าซ ‘ไฮโดรเจน’
ออร์กนีย์เคยต้องนำเข้าพลังงาน แต่ตอนนี้กลายเป็นเกาะที่สามารถผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลมได้มากกว่า 120 เปอร์เซ็นต์ของความต้องการบนเกาะ ซึ่งไม่มีแบตเตอรี่ที่ใหญ่พอจะจุไฟฟ้าทั้งหมดได้ ทำให้บางครั้งต้องปิดกังหันลมชั่วคราวเพื่อป้องกันสายไฟเสียหาย จึงกลายเป็นโจทย์ว่าจะทำอย่างไรกับพลังงานที่เหลือเฟือนี้
ทางเลือกแรกคือการติดตั้งสายเคเบิลใหม่เพื่อส่งออกพลังงานส่วนเกินไปยังแผ่นดินใหญ่ แต่มีความยุ่งยากและแพงเกินไป ดังนั้นจึงเกิดทางเลือกใหม่ในการเปลี่ยนพลังงานที่เกินความต้องการเป็นเชื้อเพลิง ‘ไฮโดรเจน’ เพื่อกักเก็บได้ง่ายและยาวนานกว่าแบตเตอรี่ อีกทั้งยังขนส่งได้อีกด้วย โดยออร์กนีย์ได้เริ่มวิจัยในเดือนกันยายน พ.ศ. 2560 ด้วยงบประมาณจากรัฐบาลสกอตแลนด์ 1.4 ล้านปอนด์
กระบวนการ ‘แยกน้ำ’ ได้พลังงานใหม่
ปัญหาสำคัญของพลังงานหมุนเวียนคือความไม่แน่นอน เช่นเมื่อลมสงบกังหันลมก็จะไม่สามารถทำงานได้ รวมถึงการกักเก็บในแบตเตอรี่ที่ไม่เพียงพอและมีค่าซ่อมบำรุงสูง ดังนั้นออร์กนีย์จึงต้องกักเก็บพลังงานในรูปก๊าซไฮโดรเจน
แม้ว่าไฮโดรเจนจะมีอยู่มากในธรรมชาติ แต่น้อยมากที่จะอยู่อย่างอิสระในรูปของก๊าซ ส่วนใหญ่จะสร้างพันธะที่แข็งแรงกับองค์ประกอบอื่นๆ เช่น ไฮโดรเจนรวมกับออกซิเจนเป็นน้ำ (H2O) จึงต้องใช้นวัตกรรมที่มีชื่อว่า ‘Electrolyser’ ในการแยกไฮโดรเจน (H2) ออกมา แล้วบีบอัดอย่างระมัดระวังไปเก็บไว้ในถัง ส่วนออกซิเจน (O2) จะถูกปล่อยกลับสู่ชั้นบรรยากาศ
กระบวนการอิเล็กโทรลิซิสต้องใช้กระแสไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก และอาจเป็นไฟฟ้าที่ไม่ได้มาจากแหล่งพลังงานสะอาด แต่สำหรับออร์กนีย์เรียกว่าสะอาดหมดจด เพราะใช้พลังงานลม พลังงานน้ำขึ้น-น้ำลง และพลังงานคลื่น ในการผลิตกระแสไฟฟ้าอยู่แล้วเป็นทุนเดิม
พลังงานสะอาด ลดการปล่อย ‘ก๊าซเรือนกระจก’
พลังงานไฮโดรเจนเป็นพลังงานสะอาดที่ไม่ก่อมลพิษทางอากาศ และไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอย่างคาร์บอนไดออกไซด์ที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน ซึ่งแตกต่างจากน้ำมันเบนซินหรือดีเซล เชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่ได้ถูกนำไปใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าสำหรับเรือจอดเทียบท่าที่ท่าเรือออร์กนีย์ รวมถึงรถยนต์ไฟฟ้าที่มีสถานีชาร์จไฮโดรเจนอยู่หลายจุดบนเกาะ
ภายใน พ.ศ. 2564 ออร์กนีย์ยังมีแพลนที่จะใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเรือข้ามฟากขนส่งรถยนต์และผู้โดยสารทางทะเล ซึ่งจะช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการขนส่งทางทะเลที่ใช้น้ำมันดีเซลได้มากถึง 2 เปอร์เซ็นต์ของการปล่อยก๊าซคาร์บอนฯ ทั่วโลก นอกจากนี้ พลังงานไฮโดรเจนยังสามารถนำไปใช้กับเรือบรรทุกสินค้า รถไฟ เครื่องใช้ไฟฟ้า เครื่องทำความร้อนในอาคาร และกระบวนการอุตสาหกรรม
‘มองอนาคต’ พลังงานไฮโดรเจนในไทย
พลังงานไฮโดรเจนเรียกว่าเป็นทางเลือกใหม่ที่หลายประเทศเริ่มให้ความสนใจ ในประเทศไทยเองก็มีระบบกักเก็บพลังงานด้วยเซลล์เชื้อเพลิงร่วมกับพลังงานลม (Wind Hydrogen Hybrid System) ที่เป็นการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าในรูปก๊าซไฮโดรเจน โดยมีโครงการนำร่องอยู่ที่ศูนย์การเรียนรู้ กฟผ. ลำตะคอง จ.นครราชสีมา
เมื่อกังหันลมผลิตไฟฟ้าได้มากเกินความต้องการของระบบ ไฟฟ้าจะถูกนำไปจ่ายให้กับเครื่อง Electrolyser เพื่อแยกก๊าซไฮโดรเจนไปกักเก็บในถัง ก่อนนำมาผลิตไฟฟ้าโดยผ่านเซลล์เชื้อเพลิง (Hydrogen Fuel Cell) เพื่อจ่ายไฟฟ้าในช่วงที่มีความต้องการไฟฟ้าสูง เนื่องจากกังหันลมมักจะผลิตไฟฟ้าได้มากในช่วงเวลากลางคืน ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่ความต้องการไฟฟ้าต่ำ จึงต้องนำพลังงานที่ผลิตได้มาเก็บไว้ ปัจจุบันระบบนำร่องนี้มีหน้าที่จ่ายไฟให้กับศูนย์การเรียนรู้ กฟผ. ลำตะคอง ซึ่งเปิดเป็นแหล่งเรียนรู้ด้านพลังงานและแหล่งท่องเที่ยวอีกด้วย
Writer
