สู่อีกระดับของพลังงานสะอาด เครื่องบินพลังไฮโดรเจน
พลังงานสะอาดถือเป็นหนึ่งในทิศทางการพัฒนาสำคัญที่ทั่วโลกกำลังมุ่งไป หนึ่งในแนวทางดังกล่าวคือพลังงานไฮโดรเจนที่หลายชาติให้ความสนใจและเริ่มส่งเสริมการพัฒนา ล่าสุดมีการนำไปติดตั้งบนเครื่องบินเพื่อยกระดับอุตสาหกรรมการบินให้เข้าสู่พลังงานสะอาดไปอีกขั้น
ปัจจุบันพลังงานทดแทนคือหัวข้อที่ผู้คนพากันให้ความสนใจ ด้วยภาวะโลกร้อนและความเปลี่ยนแปลงทางภูมิอากาศเป็นชนวนสำคัญ ทุกบริษัทและสัญชาติจึงพากันตื่นตัวทยอยปรับเปลี่ยนรูปแบบดำเนินธุรกิจ หันหน้าเข้าสู่การใช้งานพลังสะอาดเพื่อลดผลกระทบต่อธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม
หลายบริษัทต่างให้ความสนใจในพลังงานไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ด้วยการบุกเบิกจากบริษัท Tesla ช่วยให้เทคโนโลยีนี้ได้การยอมรับจากผู้คน แต่ขณะเดียวกันธุรกิจบางภาคส่วนเองก็รู้สึกว่าพลังงานไฟฟ้าไม่ตอบโจทย์ จึงเริ่มมีผู้คนมองหาตัวเลือกพลังงานทดแทนอื่นมาใช้งาน
นำไปสู่การใช้งาน ไฮโดรเจน เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตพลังงาน
ไฮโดรเจน อีกหนึ่งพลังงานสะอาดที่น่าสนใจ
ไฮโดรเจน หนึ่งในธาตุเบาและมีจำนวนมากที่สุดในโลกจนหาได้ทั่วไป ถูกใช้งานแพร่หลายในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม คุณสมบัติของธาตุชนิดนี้คือ ไร้สี ไร้กลิ่น ติดไฟง่าย ความสะอาดสูง และไม่เป็นพิษ จึงมักถูกนำมาใช้งานในหลากหลายอุตสาหกรรม และล่าสุดคือการเป็นอีกหนึ่งตัวเลือกในพลังงานสะอาด
จุดเด่นในการนำไฮโดรเจนมาเป็นพลังงานคือ เมื่อถูกเผาไหม้สิ่งที่เกิดขึ้นจะมีเพียงน้ำและออกซิเจนเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ไม่ก่อให้เกิดฝุ่นละออง มีคุณสมบัติในการให้พลังงานสูงกว่าเชื้อเพลิงชนิดอื่น รวมถึงสามารถใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อป้อนเข้าเซลล์เชื้อเพลิงอีกด้วย
แม้เต็มไปด้วยข้อดีมากมายอีกทั้งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสูง แต่การที่มันไม่แพร่หลายเป็นวงกว้างย่อมมีสาเหตุ พลังงานไฮโดรเจนแม้จะมีอัตราการสร้างพลังงานสูงแต่มีข้อจำกัดในหลายด้าน ได้แก่
- ยากในการจัดเก็บและขนส่ง ด้วยพื้นฐานของไฮโดรเจนมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และมีฤทธิ์กัดกร่อน จำเป็นต้องสร้างอุปกรณ์หรือโครงสร้างพื้นฐานเฉพาะทางขึ้นมารองรับ
- ต้นทุนการผลิตสูง ด้วยการใช้งานไฮโดรเจนจำเป็นต้องใช้เครื่องมือแยกน้ำออกเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจนเสียก่อน มูลค่าของเครื่องมือค่อนข้างสูงและเป็นอุปสรรคสำคัญในการใช้งาน
- กรรมวิธีการผลิตซับซ้อน แม้จะมีคุณสมบัติทางพลังงานสูง แต่การนำไฮโดรเจนมาใช้เป็นเชื้อเพลิง จำเป็นต้องใช้เครื่องมือที่แตกต่างและมีกรรมวิธีซับซ้อนกว่าก๊าซชนิดอื่นมากเช่นกัน
ด้วยเหตุนี้เองการนำไฮโดรเจนมาเป็นเชื้อเพลิงจึงไม่ได้รับความนิยมหรือพูดถึงในอดีต แต่เมื่อโลกเข้าสู่ยุคพลังงานทดแทนไฮโดรเจนจึงเริ่มได้รับความสนใจ หลายคนมองว่าการใช้งานเพื่อเป็นเชื้อเพลิงก็เป็นตัวเลือกที่ดี เพราะหากทำสำเร็จปัญหาขาดแคลนพลังงานจะถูกแก้ได้ถาวร
ปัจจุบันหลายประเทศต่างเล็งเห็นความสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีนี้เช่นกัน ตั้งแต่สหรัฐฯที่มีการปลดระวางโรงไฟฟ้าฐานหินในลอสแองเจลิส เพื่อเปลี่ยนมาสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานสะอาดในยูทาห์แทน โดยขั้นแรกจะเป็นการใช้งานก๊าซธรรมชาติซึ่งเปิดดำเนินงานในปี 2025 และจะเปลี่ยนผ่านมาใช้ไฮโดรเจนโดยสมบูรณ์ในปี 2045
ในจีนก็ริเริ่มมีการสร้างโรงไฟฟ้าพลังงานไฮโดรเจนขนาด 62 กิกะวัตถ์ โดยมีเป้าหมายให้ใช้งานได้ในปี 2025 หรือแม้แต่ประเทศญี่ปุ่น บริษัทโตโยต้าผู้ผลิตรถยนต์รายสำคัญเอง ก็เริ่มแนวคิดในการสร้างตลับเชื้อเพลิงที่รองรับพลังงานไฮโดรเจน เพื่อนำไปใช้งานภายในเมือง Woven City เมืองอัจฉริยะแห่งอนาคต หนึ่งในโครงการใหญ่ของทางบริษัท
และอีกหนึ่งแนวคิดที่เกิดขึ้นคือการผลักดันเครื่องบินพลังงานไฮโดรเจนให้ใช้งานได้จริง
เครื่องบินพลังงานไฮโดรเจน สู่อุตสาหกรรมการบินไร้มลพิษ
ผลงานนี้เกิดจากความร่วมมือชองบริษัท Otto Aviation และ ZeroAvia ในการติดตั้งเครื่องยนต์ ZA600 ทำให้เครื่องบินโดยสารขนาดเล็ก Celera 500L สามารถขับเคลื่อนได้ด้วยพลังงานไฮโรเจน จนกลายเป็นเครื่องบินเชิงพาณิชย์พลังงานสะอาดที่สามารถใช้งานได้จริง
เดิมเครื่องบิน Celera 500L เป็นเครื่องบินโดยสารขนาดเล็กที่มีความจุผู้โดยสารสูงสุดเพียง 6 ที่นั่ง แต่มีข้อดีคือมันถูกออกแบบมาให้ประหยัดพลังงานเป็นพิเศษ ด้วยขนาดเพรียวเล็กและการออกแบบจากวิศวกร ทำให้แต่ละเที่ยวบินสามารถลดการใช้เชื้อเพลิงเมื่อเทียบกับเครื่องบินทั่วไปได้มากถึง 80% จนถูกเรียกว่าเครื่องบินที่ประหยัดพลังงานมากที่สุดในโลก
การทดสอบยังคงอยู่ในระยะที่หนึ่งซึ่งผลลัพธ์ออกมาเป็นที่น่าพอใจ ตัวเครื่องสามารถทำการบินได้อย่างราบรื่นแม้จะมีการบินติดต่อกันเป็นเวลานาน สามารถเร่งระดับความเร็วไปถึง 460 กิโลเมตร/ชั่วโมง เช่นเดียวกับระดับความสูงไปถึง 15,000 เมตร ซึ่งถือเป็นขีดความจำกัดสูงสุดของตัวเครื่อง เป็นเครื่องบินพลังงานสะอาดที่สามารถใช้งานได้จริงในปัจจุบัน
แน่นอนว่าการทดสอบนี้ยังคงอยู่ในขั้นต้นจำเป็นต้อได้รับการพัฒนาอีกหลายด้าน เพื่อเพิ่มขีดความสามารถและประสิทธิภาพทางการบิน แต่อย่างน้อย Celera 500L ก็นับเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีสำหรับการต่อยอดพลังงานสะอาดในอุตสาหกรรมการบิน เพื่อการเปลี่ยนผ่านมาสู่พลังงานสะอาด สอดคล้องกับกฎหมาย Fit for 55 ที่บังคับสายการบินให้ลดการปล่อยมลพิษลง 55% ภายในปี 2030
โดย Celera 500L จะเข้าสู่สายการผลิตเพื่อวางจำหน่ายภายในปี 2025 ขั้นต่อไปคือการพัฒนาศักยภาพทั้งในด้านความเร็วและความสูงในการบิน จนถึงจำนวนความจุของตัวเครื่อง เพื่อให้สามารถรองรับการบินหลายรูปแบบรวมถึงจำนวนลูกค้าที่มากขึ้น
ทางบริษัท Otto คาดว่าเครื่องบินพลังงานไฮโดรเจนจะพร้อมเปิดตัวสู่ตลาดเต็มรูปแบบภายในปี 2027
ฟังดูน่าตื่นตาแต่แน่นอนว่ากระบวนการทั้งหมดยังอยู่ในขั้นทดลอง แม้จะประสบความสำเร็จในการสร้างและพร้อมเข้าสู่สายการผลิต แต่ต้องไม่ลืมว่านี่เป็นเครื่องบินโดยสารขนาดเล็ก ยังห่างไกลในการรองรับผู้โดยสารเต็มรูปแบบด้วยข้อจำกัดด้านการจัดเก็บเชื้อเพลิงสำหรับพลังงานสะอาดยังคงเป็นปัญหา และคงต้องใช้เวลาอีกพักหนึ่งจึงจะแก้ไขได้สำเร็จ
แต่น่าดูชมเช่นกันว่าเมื่อบรรดาอุตสาหกรรมการบินต้องปรับตัวขนานใหญ่ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงต่อวงการการบินแค่ไหน ส่งผลกระทบเช่นไรในภาคการท่องเที่ยว รวมถึงสายการบินในประเทศไทยมีแผนในการปรับตัวรองรับมาตรการด้านสิ่งแวดล้อมเพียงไร
เป็นเรื่องที่ต้องติดตามต่อไปว่าในอนาคตเครื่องบินพลังงานสะอาดจะเข้ามาพลิกโฉมหน้าโลกนี้แบบไหน
ที่มา
https://interestingengineering.com/toyota-cartridgen-portable-hydrogen
https://interestingengineering.com/hydro-energy-storage-china-green
https://interestingengineering.com/hydrogen-power-fuel-efficient