รถยนต์ที่ใช้ไฮโดรเจน: ดูภารกิจไฮโดรเจนแห่งชาติของอินเดีย

อินเดียได้ประกาศภารกิจไฮโดรเจนแห่งชาติที่จะจัดทำแผนงานสำหรับการใช้ไฮโดรเจนเป็นแหล่งพลังงาน ความคิดริเริ่มนี้มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงการขนส่ง

รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน Mirai ที่ปรับปรุงใหม่ของ Toyota ซึ่งแสดงวิศวกรรมใต้ฝากระโปรงหน้า จัดแสดงที่งานเปิดตัวที่โตเกียวในเดือนธันวาคม 2020 (ภาพ: Reuters)

ตามเนื้อผ้าอินเดียเป็นผู้เสนอญัตติที่ช้าในเทคโนโลยียานยนต์ไฟฟ้าชายแดน (EV) อินเดียได้เข้าสู่การแข่งขันที่ไม่เคยมีมาก่อนในการแข่งขันเพื่อแตะศักยภาพพลังงานของธาตุที่มีมากที่สุดในจักรวาลคือไฮโดรเจน น้อยกว่าสี่เดือนหลังจากที่กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาประกาศการลงทุนสูงถึง 100 ล้านดอลลาร์ในการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงและการผลิตไฮโดรเจน อินเดียได้ประกาศภารกิจไฮโดรเจนแห่งชาติ

ข้อเสนอในงบประมาณจะตามมาด้วยร่างภารกิจในอีกสองสามเดือนข้างหน้า — แผนงานสำหรับการใช้ไฮโดรเจนเป็นแหล่งพลังงาน โดยมุ่งเน้นเฉพาะที่ไฮโดรเจนสีเขียว ซึ่งเชื่อมโยงกำลังการผลิตหมุนเวียนที่เพิ่มขึ้นของอินเดียกับเศรษฐกิจไฮโดรเจน เจ้าหน้าที่ระบุ .

และในขณะที่ภาคส่วนปลายเพื่อการใช้งานที่เสนอนั้นรวมถึงเหล็กและเคมีภัณฑ์ อุตสาหกรรมหลักที่ไฮโดรเจนมีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงคือการขนส่ง ซึ่งก่อให้เกิดหนึ่งในสามของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมด และที่ซึ่งไฮโดรเจนถูกมองว่าเป็นการทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลโดยตรงด้วย ข้อได้เปรียบเฉพาะเหนือ EVs แบบดั้งเดิม

นักบินที่เชื่อมโยงกับการเคลื่อนไหวจำนวนหนึ่งกำลังดำเนินการอยู่

ในเดือนตุลาคม เดลีกลายเป็นเมืองแรกของอินเดียที่ให้บริการรถโดยสารที่วิ่งด้วยก๊าซธรรมชาติอัดแรงด้วยไฮโดรเจน (H-CNG) ในโครงการนำร่องระยะเวลา 6 เดือน รถโดยสารจะใช้เทคโนโลยีใหม่ที่จดสิทธิบัตรโดย Indian Oil Corp สำหรับการผลิต H-CNG - ไฮโดรเจน 18 เปอร์เซ็นต์ใน CNG - โดยตรงจากก๊าซธรรมชาติ โดยไม่ต้องใช้การผสมแบบธรรมดา

บริษัทยักษ์ใหญ่ด้านพลังงาน NTPC Ltd กำลังดำเนินการนำร่องเพื่อให้บริการรถโดยสารไฟฟ้าที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนและรถยนต์ไฟฟ้าเซลล์เชื้อเพลิงจำนวน 10 คันในเมืองเลห์และเดลี และกำลังพิจารณาที่จะจัดตั้งโรงงานผลิตไฮโดรเจนสีเขียวในรัฐอานธรประเทศ

นอกจากนี้ IOC ยังวางแผนที่จะจัดตั้งหน่วยงานเฉพาะเพื่อผลิตไฮโดรเจนเพื่อให้บริการรถโดยสารที่ศูนย์ R&D ใน Faridabad

ในฐานะที่เป็นกรอบการกำกับดูแลที่สนับสนุน กระทรวงคมนาคมทางถนนและทางหลวงเมื่อปลายปีที่แล้วได้ออกประกาศเพื่อเสนอการแก้ไขกฎยานยนต์กลาง พ.ศ. 2532 เพื่อรวมมาตรฐานการประเมินความปลอดภัยสำหรับรถยนต์ที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

ทำไมต้องไฮโดรเจน — และประเภทของมัน

ศักยภาพของไฮโดรเจนในฐานะแหล่งเชื้อเพลิงสะอาดมีประวัติยาวนานเกือบ 150 ปี ในปี พ.ศ. 2417 นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ Jules Verne ได้กำหนดวิสัยทัศน์อันแม่นยำในเกาะลึกลับ ซึ่งเป็นโลกที่วันหนึ่งน้ำจะถูกใช้เป็นเชื้อเพลิง ไฮโดรเจนและออกซิเจนซึ่งประกอบขึ้นเป็นมัน ไม่ว่าจะใช้เพียงตัวเดียวหรือร่วมกัน จะจัดหาแหล่งที่ไม่รู้จักหมดสิ้นของ ความร้อนและแสงสว่าง ซึ่งถ่านหินไม่สามารถทำได้

ในปี 1937 เรือเหาะโดยสารของเยอรมัน LZ129 Hindenburg ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนในการบินข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกเพียงเพื่อจะระเบิดขณะจอดเทียบท่าที่สถานี Naval Air Station Lakehurst ในรัฐนิวเจอร์ซีย์ ทำให้มีผู้เสียชีวิต 36 ราย ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนช่วยขับเคลื่อนภารกิจ Apollo ของ NASA ไปยังดวงจันทร์

หลังจากราคาน้ำมันตกต่ำในปี 1970 ความเป็นไปได้ของไฮโดรเจนที่จะมาแทนที่เชื้อเพลิงฟอสซิลได้รับการพิจารณาอย่างจริงจัง ผู้ผลิตรถยนต์สามราย ได้แก่ ฮอนด้าและโตโยต้าของญี่ปุ่น และฮุนไดของเกาหลีใต้ ได้ก้าวไปสู่ทิศทางของการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในเชิงพาณิชย์อย่างเด็ดขาด แม้ว่าจะมีขนาดจำกัด

องค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดในธรรมชาติไม่พบอย่างอิสระ ไฮโดรเจนมีอยู่รวมกับองค์ประกอบอื่นๆ เท่านั้น และต้องสกัดจากสารประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ เช่น น้ำ (ซึ่งเป็นการรวมกันของอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมและออกซิเจนหนึ่งอะตอม) แม้ว่าไฮโดรเจนจะเป็นโมเลกุลที่สะอาด แต่กระบวนการสกัดก็ใช้พลังงานมาก

แหล่งที่มาและกระบวนการที่ได้มาซึ่งไฮโดรเจน ถูกจัดประเภทตามแท็บสี ไฮโดรเจนที่ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเรียกว่าไฮโดรเจนสีเทา นี้ถือเป็นส่วนใหญ่ของไฮโดรเจนที่ผลิตในปัจจุบัน ไฮโดรเจนที่เกิดจากเชื้อเพลิงฟอสซิลพร้อมตัวเลือกการดักจับและกักเก็บคาร์บอนเรียกว่าไฮโดรเจนสีน้ำเงิน ไฮโดรเจนที่เกิดจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนทั้งหมดเรียกว่าไฮโดรเจนสีเขียว ในขั้นตอนสุดท้าย ไฟฟ้าที่ผลิตจากพลังงานหมุนเวียนจะใช้ในการแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน

กรณีไฮโดรเจนสีเขียว

ไฮโดรเจนสีเขียวมีข้อดีเฉพาะ หนึ่ง เป็นโมเลกุลการเผาไหม้ที่สะอาด ซึ่งสามารถแยกคาร์บอนออกจากภาคส่วนต่างๆ ได้ เช่น เหล็กและเหล็กกล้า เคมีภัณฑ์ และการขนส่ง สอง พลังงานหมุนเวียนที่ไม่สามารถจัดเก็บหรือใช้โดยกริดสามารถนำไปผลิตไฮโดรเจนได้

นี่คือเป้าหมายของภารกิจพลังงานไฮโดรเจนของรัฐบาลที่จะเปิดตัวในปี 2564-2564 ตารางไฟฟ้าของอินเดียส่วนใหญ่เป็นถ่านหินและจะยังคงเป็นเช่นนั้น ดังนั้นจึงปฏิเสธผลประโยชน์หลักประกันจากการผลักดัน EV ขนาดใหญ่ เนื่องจากถ่านหินจะต้องถูกเผาเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าที่จะให้พลังงานแก่ยานพาหนะเหล่านี้ ในหลายประเทศที่เข้าร่วมเพื่อผลักดัน EV ไฟฟ้าส่วนใหญ่ผลิตจากพลังงานหมุนเวียน เช่น ในประเทศนอร์เวย์ 99 เปอร์เซ็นต์มาจากไฟฟ้าพลังน้ำ ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่ารถยนต์ไฮโดรเจนสามารถมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในการขนส่งทางรถบรรทุกระยะไกลและภาคส่วนอื่นๆ ที่ใช้พลังงานได้ยาก เช่น การขนส่งและการเดินทางทางอากาศระยะไกล การใช้แบตเตอรี่หนักในการใช้งานเหล่านี้จะส่งผลเสีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับประเทศเช่นอินเดีย ที่โครงข่ายไฟฟ้าใช้ถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงเป็นส่วนใหญ่

เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนทำงานอย่างไร

โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกาหลีใต้และญี่ปุ่นกำลังมุ่งเน้นไปที่การย้ายตลาดยานยนต์ไปสู่ไฮโดรเจนและศักยภาพของเซลล์เชื้อเพลิง เซลล์เชื้อเพลิงคืออะไร?

ไฮโดรเจนเป็นพาหะพลังงาน ไม่ใช่แหล่งพลังงาน เชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะต้องถูกแปลงเป็นไฟฟ้าโดยอุปกรณ์ที่เรียกว่ากองเซลล์เชื้อเพลิงก่อนจึงจะสามารถนำมาใช้เป็นพลังงานให้กับรถยนต์หรือรถบรรทุกได้ เซลล์เชื้อเพลิงแปลงพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้ตัวออกซิไดซ์ผ่านปฏิกิริยาลดการเกิดออกซิเดชัน ยานพาหนะที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงมักรวมไฮโดรเจนและออกซิเจนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานแก่มอเตอร์ไฟฟ้าบนเครื่องบิน เนื่องจากรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงใช้ไฟฟ้าในการวิ่ง จึงถือเป็นรถยนต์ไฟฟ้า

ภายในเซลล์เชื้อเพลิงแต่ละเซลล์นั้น ไฮโดรเจนจะถูกดึงออกจากถังอัดแรงดันในตัวและทำปฏิกิริยากับตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งปกติแล้วจะทำมาจากแพลตตินั่ม เมื่อไฮโดรเจนผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา อิเล็กตรอนจะถูกดึงออกมา ซึ่งถูกบังคับให้เคลื่อนที่ไปตามวงจรภายนอก ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า กระแสไฟฟ้านี้ถูกใช้โดยมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานแก่รถยนต์ โดยผลพลอยได้เพียงอย่างเดียวคือไอน้ำ

รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนมีคาร์บอนฟุตพริ้นท์ใกล้ศูนย์ ไฮโดรเจนมีประสิทธิภาพมากกว่าการเผาไหม้น้ำมันเบนซินประมาณสองถึงสามเท่า เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้ามีประสิทธิภาพมากกว่าการเผาไหม้มาก

เข้าร่วมเดี๋ยวนี้ :ช่องโทรเลขอธิบายด่วน

FCEV และ EV อื่นๆ

โดยทั่วไปแล้ว รถยนต์ไฟฟ้า (EV) จะแบ่งออกเป็น 4 ประเภทใหญ่ๆ ดังนี้

* รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดทั่วไปหรือ HEV เช่น Toyota Camry ผสมผสานระบบเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบเดิมเข้ากับระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า ส่งผลให้ระบบขับเคลื่อนรถยนต์ไฮบริดลดการใช้เชื้อเพลิงลงอย่างมาก แบตเตอรี่ออนบอร์ดในรถยนต์ไฮบริดแบบธรรมดาจะถูกชาร์จเมื่อเครื่องยนต์ไอซีส่งกำลังให้กับระบบขับเคลื่อน

* รถยนต์ปลั๊กอินไฮบริดหรือ PHEV เช่น เชฟโรเลต โวลต์ก็มีระบบขับเคลื่อนไฮบริดที่ใช้เครื่องยนต์ไอซีและพลังงานไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ซึ่งสามารถเสียบเข้ากับแหล่งพลังงานได้

* รถยนต์ไฟฟ้าหรือ BEV ที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ เช่น Nissan Leaf หรือ Tesla รุ่น S ไม่มีเครื่องยนต์ IC หรือถังเชื้อเพลิง และทำงานด้วยระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าเต็มรูปแบบที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้

* รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงหรือ FCEV เช่น Mirai ของ Toyota, Clarity ของ Honda และ Nexo ของ Hyundai ใช้ก๊าซไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงให้กับมอเตอร์ไฟฟ้าแบบออนบอร์ด FCEVs รวมไฮโดรเจนและออกซิเจนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าซึ่งขับเคลื่อนมอเตอร์ เนื่องจากขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าทั้งหมด FCEV จึงถือเป็น EV แต่ต่างจาก BEV ตรงช่วงและกระบวนการเติมน้ำมันเปรียบได้กับรถยนต์และรถบรรทุกทั่วไป

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง BEV และไฮโดรเจน FCEV ก็คือ แบบหลังทำให้สามารถเติมน้ำมันได้เพียงห้านาที เมื่อเทียบกับการชาร์จแบบ BEV 30-45 นาที นอกจากนี้ ผู้บริโภคยังได้รับการจัดเก็บพลังงานที่ดีขึ้นประมาณห้าเท่าต่อปริมาตรและน้ำหนักหน่วย ซึ่งทำให้มีพื้นที่ว่างมากขึ้นสำหรับสิ่งอื่น ๆ ในขณะที่ช่วยให้ผู้ขับขี่ไปได้ไกลขึ้น

ปัญหามวลวิกฤต

แม้จะมีคำมั่นสัญญา แต่เทคโนโลยีไฮโดรเจนยังไม่ได้รับการขยายขนาด Elon Musk ซีอีโอของ Tesla เรียกเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงว่าโง่เขลาอย่างเหลือเชื่อ

ทั่วโลกมีรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนน้อยกว่า 25,000 คันบนท้องถนน ณ สิ้นปี 2563 โดยเปรียบเทียบแล้วมีรถยนต์ไฟฟ้า 8 ล้านคัน

อุปสรรคใหญ่ในการนำรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนมาใช้คือการขาดโครงสร้างพื้นฐานของสถานีเติมน้ำมัน — รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงจะเติมเชื้อเพลิงในลักษณะเดียวกันกับรถยนต์ทั่วไป แต่ไม่สามารถใช้สถานีเดียวกันได้ ปัจจุบันมีสถานีไฮโดรเจนน้อยกว่า 500 แห่งทั่วโลก ส่วนใหญ่อยู่ในยุโรป รองลงมาคือญี่ปุ่นและเกาหลีใต้ มีบางส่วนในอเมริกาเหนือ

ความปลอดภัยถือเป็นข้อกังวล ไฮโดรเจนจะถูกอัดแรงดันและเก็บไว้ในถังแช่เยือกแข็ง จากนั้นจะถูกป้อนไปยังเซลล์ที่มีแรงดันต่ำกว่าและผ่านปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ฮุนไดและโตโยต้ากล่าวว่าความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของถังเชื้อเพลิงไฮโดรเจนนั้นคล้ายคลึงกับเครื่องยนต์ CNG มาตรฐาน

การขยายเทคโนโลยีและบรรลุมวลวิกฤตยังคงเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ ยานพาหนะบนท้องถนนมากขึ้นและโครงสร้างพื้นฐานที่รองรับมากขึ้นสามารถลดต้นทุนได้ ภารกิจที่เสนอของอินเดียถูกมองว่าเป็นขั้นตอนในทิศทางนั้น

แบ่งปันกับเพื่อนของคุณ: