รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนกำลังเฟื่องฟูในแคลิฟอร์เนีย

ไฮโดรเจนไม่เพียงแต่เป็นองค์ประกอบที่พบได้ทั่วไปในจักรวาลเท่านั้น แต่ยังเป็นองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในโลกอีกด้วย อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ในรูปก๊าซที่มีอยู่อย่างจำกัดได้ขัดขวางเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนมานานหลายทศวรรษ

ในจักรวาล ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจน ที่บ้าน ไฮโดรเจนของเราส่วนใหญ่จะถูกพันธะกับออกซิเจนเพื่อสร้างน้ำ หากต้องการให้ไฮโดรเจนใช้ในเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อผลิตไฟฟ้า คุณต้องสลายโมเลกุลของน้ำหรือสลายไฮโดรคาร์บอนเชิงซ้อน เช่น ก๊าซธรรมชาติ เมื่อคุณแตกโมเลกุลของก๊าซธรรมชาติ คุณจะได้รับไฮโดรเจน แต่คุณก็จะได้รับคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย ซึ่งทำให้เกิดภาวะโลกร้อน นอกจากนี้ คุณยังใช้ทรัพยากรที่ไม่หมุนเวียนอีกด้วย นั่นทำให้น้ำกลายเป็นแหล่งที่ดี ยกเว้นว่าคุณต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการทำลายโมเลกุลมากกว่าที่คุณจะได้กลับมาเมื่อใช้ไฮโดรเจนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

วิธีแก้ปัญหาที่ทำให้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้การได้คือ การใช้พลังงานหมุนเวียนเพื่อสร้างไฟฟ้าส่วนเกินเพียงพอสำหรับสลายน้ำและกักเก็บพลังงานนั้นไว้ในรูปของไฮโดรเจน แม้จะไม่ได้หรูหราเท่าที่ควร แต่ก็ค่อนข้างดีหากคุณพิจารณาว่าจะต้องเกิดอะไรขึ้นเพื่อกักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ในรูปของน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ

นั่นคือด้านหนึ่งของปริศนาเกี่ยวกับไฮโดรเจน ปัญหาอื่นๆ คือการสร้างรถยนต์ที่ใช้ไฮโดรเจน และสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่ใหญ่พอที่จะส่งไฮโดรเจนไปยังรถยนต์เหล่านั้นได้ทุกที่ทุกเวลาที่ต้องการ เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนั้น เราไปเข้าร่วมที่ซานฟรานซิสโก เซมิคอนตะวันตกและเราก็นั่งลงกับ ห้างหุ้นส่วนเซลล์เชื้อเพลิงแคลิฟอร์เนีย เพื่อค้นหาว่าสิ่งต่างๆ ในปัจจุบันเป็นอย่างไร และมีอะไรวางแผนไว้สำหรับอนาคตอันใกล้นี้

มันเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐาน

การหาเงินทุนสำหรับโครงการโครงสร้างพื้นฐานถือเป็นเรื่องท้าทายเสมอ หากรัฐให้ทุนสนับสนุนโครงการสร้างสถานีไฮโดรเจนและเครือข่ายการเติมไฮโดรเจนด้วย โรงงานสร้างไฮโดรเจน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเงินจะมาจากโครงการอื่น ๆ ซึ่งทำให้การชะลอตัวลง อัตราการยอมรับ แต่ตอนนี้หลายรัฐและรัฐบาลระดับชาติกำลังตัดสินใจว่าไฮโดรเจนจะเข้ามามีบทบาทในแผนของพวกเขา

“ผมคิดว่าปัญหาใหญ่จริงๆ คือการสร้างโครงสร้างพื้นฐาน เพราะสิ่งที่เราได้แสดงไปแล้วคือ หากคุณสามารถเปิดสถานีไฮโดรเจนได้ ผู้ผลิตรถยนต์ก็สามารถขายรถยนต์ได้” กล่าว คีธ มาโลนเจ้าหน้าที่ฝ่ายนิติบัญญัติและการสื่อสารของ California Fuel Cell Partnership

องค์กรของ Malone ทำงานร่วมกับผู้ผลิตรถยนต์และผู้กำหนดนโยบายของรัฐบาลเพื่อโต้แย้งกรณีโครงสร้างพื้นฐานไฮโดรเจน และพวกเขากำลังได้รับผลลัพธ์ไม่เพียงแต่ในแคลิฟอร์เนียเท่านั้น แต่ทั่วโลก

“ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ มีการสร้างสถานี [ไฮโดรเจน] 12 แห่งตั้งแต่ทางเดินนิวยอร์กถึงบอสตัน” มาโลนเปิดเผย “มันเป็นความพยายามส่วนตัว แต่ภูมิภาคที่แตกต่างกันต้องการแนวทางที่แตกต่างกัน ในแคลิฟอร์เนีย เรามีกฎหมายย้อนกลับไปในปี 2013 ซึ่งกำหนดหลักชัยแรก ซึ่งก็คือสถานี 100 แห่งในทำเลดีและได้รับเงินทุนในการดำเนินการ ขณะนี้เราอยู่ที่ 35 สถานีที่เปิดให้บริการและดำเนินการอยู่ เรามีสถานีที่กำลังพัฒนามากกว่า 30 สถานี ฤดูใบไม้ร่วงนี้เราจะมีรอบการระดมทุนอีกครั้งซึ่งน่าจะทำให้เรามีสถานีมากกว่า 100 แห่ง”

ขณะนี้ แคลิฟอร์เนียมีสถานีเติมไฮโดรเจนมากที่สุดในรัฐใดๆ ในอเมริกา แต่ก็ยังเป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น

“เพื่อให้เข้าใจทั้งหมดนี้ในแง่ของจำนวนสถานีที่จำเป็น ขณะนี้ในแคลิฟอร์เนีย เรามีปั๊มน้ำมัน 8,000 แห่ง” มาโลนบอกกับเรา “แต่มีเพียงประมาณ 1,800 คนเท่านั้นที่ให้บริการเชื้อเพลิง 50% แก่ผู้บริโภค ผู้ว่าการรัฐเพิ่งบอกว่าเราต้องการมีสถานีไฮโดรเจน 200 แห่งภายในปี 2568 จากนั้นสมาชิกของเราจะออกมาพร้อมกับแผนงานในอีกไม่กี่สัปดาห์ข้างหน้าเพื่อให้มีถึง 1,000 สถานีภายในปี 2573”

แนวคิดก็คือการวางสถานีไฮโดรเจนอย่างมีกลยุทธ์ สถานีบางแห่งสามารถให้บริการชุมชนรถยนต์ไฮโดรเจนขนาดใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

“1,000 สถานีและรถยนต์หนึ่งล้านคัน” มาโลนกล่าว “มันเป็นเป้าหมายที่ยืดเยื้อ แต่นั่นคือวิสัยทัศน์ที่เรามี ไม่ใช่แค่เรื่องรถโดยสารเท่านั้น คุณยังต้องการ หน้าที่ปานกลาง/ยานพาหนะหนัก เนื่องจากยานพาหนะขนาดใหญ่และกลุ่มยานยนต์เหล่านั้น พวกเขากำลังขับเคลื่อนปริมาณในด้านไฮโดรเจนด้วย คุณเริ่มเห็นว่าต้นทุนต่อหน่วยลดลง”

การสร้างความต้องการไฮโดรเจนจำนวนมากเป็นกุญแจสำคัญในการทำให้ประหยัด และการสนับสนุนจากทั่วโลก

“ตอนที่ฉันเริ่มงานครั้งแรกเมื่อหกปีที่แล้ว เรากำลังพูดถึงแคลิฟอร์เนีย เยอรมนี ญี่ปุ่น และเกาหลีใต้” มาโลนเล่า “ในปีที่แล้ว เราได้เพิ่มจีนเข้าไปในรายการเนื่องจากจะผลักดันปริมาณ ในปัจจุบัน เยอรมนีและญี่ปุ่นมีสถานีไฮโดรเจนมากกว่าที่เรามี แต่เรามีรถบนท้องถนนมากขึ้น ณ วันที่ 1 กรกฎาคม เรามีรถยนต์ไฮโดรเจนมากกว่า 5,000 คันบนท้องถนนในแคลิฟอร์เนีย”

นอกจากนี้ยังเกี่ยวกับการกักเก็บพลังงานอีกด้วย

ข้อดีของการเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนให้กับรถยนต์คือผู้ผลิตรถยนต์สามารถเข้าถึงความมหัศจรรย์ได้ ระยะ 300 ไมล์ ระหว่างการเติมน้ำมันและการเติมรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนใช้เวลาไม่นานกว่าการได้น้ำมันเบนซิน เช่นเดียวกับน้ำมันเบนซิน พลังงานที่ใช้ขับเคลื่อนรถยนต์จะถูกเก็บไว้ในไฮโดรเจน แทนที่จะเก็บไว้ในแบตเตอรี่ทั้งหมด

“สิ่งที่น่าสนใจคือในแคลิฟอร์เนีย เราเป็นผู้นำในด้านรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงและไฮโดรเจน โครงสร้างพื้นฐาน” มาโลนอธิบาย “และฉันเอาแต่ล้อเล่นว่าแคลิฟอร์เนียจะเปิดตัวโมเดลนี้ แต่เป็นเท็กซัส จะพิสูจน์มัน”

รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสามารถขายในประเทศน้ำมันเท็กซัสได้หรือไม่

“ผมคิดว่าเท็กซัสจะหันมาใช้รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงในเส้นทางอื่น เนื่องจากมีพลังงานลมมาก ซึ่งหมายความว่ามีพลังงานมากเกินไป” มาโลนชี้ให้เห็น “ฉันค่อนข้างแน่ใจว่าพวกเขามีความจุมากเกินไป และพวกเขาไม่รู้ว่าจะทำอย่างไรกับมัน แต่สิ่งหนึ่งที่คุณทำได้คือแยกน้ำเพื่อสร้างไฮโดรเจน ในเท็กซัส คุณสามารถเก็บไฮโดรเจนนั้นไว้ในถ้ำเกลือใต้ดินได้ เราไม่ได้พูดถึงพลังงานกิโลวัตต์หรือกิกะวัตต์ เรากำลังพูดถึงพลังงานที่เกินกว่าเทราวัตต์ที่สามารถเก็บไว้ได้ ไฮโดรเจนกลายเป็นแบตเตอรี่ได้หลายวิธี”

เมื่อพลังงานปริมาณมากสามารถจัดเก็บและเข้าถึงได้เมื่อจำเป็น การใช้งานใหม่ๆ ก็เป็นไปได้

“ไฮโดรเจนสามารถกลายเป็นตัวสร้างสมดุลของกริดได้” มาโลนกล่าว บาลานเซอร์กริด ช่วยให้ระบบจำหน่ายพลังงานตรงรุ่นตามความต้องการ เนื่องจากเซลล์เชื้อเพลิงจะขึ้นลงแทบจะทันที ด้วยยูทิลิตี้ไฮโดรเจนที่เก็บไว้จึงสามารถจับคู่ผลผลิตตามความต้องการในแต่ละช่วงเวลาได้

“ถ้าคุณดูที่ตลาดเซลล์เชื้อเพลิงแบบอยู่กับที่ มันก็เป็นเรื่องที่ไม่มีใครจับตามอง” มาโลนกล่าว “แต่มันก็มีการเคลื่อนไหวอย่างมาก โทรคมนาคมใช้เซลล์เชื้อเพลิงเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง เนื่องจากถังเก็บไฮโดรเจนได้ค่อนข้างนาน เมื่อพายุซุปเปอร์แซนดี้เกิดขึ้นบนชายฝั่งตะวันออก มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองเซลล์เชื้อเพลิงประมาณ 80 เครื่องปฏิบัติการขึ้นและลงชายฝั่งตะวันออก หนึ่งในนั้นล้มลงนั่นแหละ มันพังเพราะอยู่ใต้น้ำประมาณสี่ชั่วโมง จากนั้นก็กลับมาออนไลน์อีกครั้ง”

ทางเดินชายฝั่งตะวันตก

ขณะที่แคลิฟอร์เนียสร้างโครงสร้างพื้นฐานไฮโดรเจน ขั้นตอนต่อไปคือการเชื่อมโยงเมืองสำคัญๆ บนชายฝั่งตะวันตกด้วย มีสถานีไฮโดรเจนเพื่อให้ทั้งรถยนต์โดยสารและรถบรรทุกหนักสามารถเคลื่อนตัวขึ้นและลงชายฝั่งได้ สะดวก

“พวกเขาเพิ่งเปิดสถานีไฮโดรเจนของรัฐแห่งแรกในแคนาดา” มาโลนบอกกับ Digital Trends “บริติชโคลัมเบีย ให้ทุนสนับสนุนการศึกษาและขอให้บริษัทกลุ่มหนึ่งพิจารณาการนำกริดพลังงานหมุนเวียนมาใช้และผลิตไฮโดรเจนหมุนเวียนเพื่อส่งออกไปยังญี่ปุ่นและแคลิฟอร์เนีย ถ้าอย่างนั้นคุณก็จะมีแคลิฟอร์เนียและโอเรกอน วอชิงตันต้องมารวมกันเพราะคุณไม่สามารถทำอย่างใดอย่างหนึ่งได้หากไม่มีอีกอัน”

ในทศวรรษที่ผ่านมา แคลิฟอร์เนีย ออริกอน วอชิงตัน และบริติชโคลัมเบีย มุ่งมั่นที่จะสร้างเครือข่ายสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าที่เรียกว่าชายฝั่งตะวันตก ทางหลวงไฟฟ้า. เครือข่ายนี้ช่วยให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถเดินทางได้ทั่วทั้งชายฝั่งตะวันตกจากชายแดนเม็กซิโกไปยังแคนาดา เครือข่ายไฮโดรเจนน่าจะมีลักษณะเหมือนกันมาก

ขั้นตอนต่อไป

ณ วันนี้ มีรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงจำนวน 2 คันวางจำหน่ายในแคลิฟอร์เนีย ทั้ง Honda Clarity และ Toyota Mirai ต่างประสบความสำเร็จในการขายในพื้นที่ที่มีโครงสร้างพื้นฐานของไฮโดรเจน Hyundai มีเซลล์เชื้อเพลิง Tucson SUV ในปี 2560 และวางแผนที่จะกลับมาพร้อมกับ เน็กโซ ครอสโอเวอร์ในปี 2019

“บีเอ็มดับเบิลยู กำลังออกสู่ตลาด” มาโลนกล่าว “ประมาณปี 2019 คุณมี เมอร์เซเดส-เบนซ์ ด้วยรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงแบบเสียบปลั๊ก Audi กำลังออกสู่ตลาดพร้อมกับรถยนต์ มันพูดถึงการดำเนินการผลิตอย่างจริงจัง ล่าสุดคุณมี ฮอนด้าและจีเอ็ม ประกาศจัดตั้งบริษัทในเครือที่ร่วมกันสร้างเซลล์เชื้อเพลิงในรัฐมิชิแกนหรือโอไฮโอ หากคุณดูประกาศนั้นในขณะที่ฉันจำได้ GM ยังได้พูดถึงข้อเท็จจริงที่ว่านี่คือหน่วยส่งกำลังและขอสงวนสิทธิ์ในการใช้งานเพื่อวัตถุประสงค์ที่ไม่ใช่ยานพาหนะหรือเพื่อการขนส่ง”

งานแสดงพลังงานไฮโดรเจนที่วางแผนไว้อย่างหนึ่งคือการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกปี 2020 ที่โตเกียว

“โตเกียวทุ่มเงินกว่า 300 ล้านดอลลาร์เพื่อแสดงเทคโนโลยีนี้” มาโลนกล่าว “เรากำลังพูดถึงรถยนต์และสถานีไฮโดรเจนหลายพันคันที่ได้รับทุนสนับสนุนจากฮอนด้า โตโยต้า และ นิสสัน. คุณจะมีรถบัส 100 คัน และพวกเขาจะขับเคลื่อนหมู่บ้านนักกีฬาโดยใช้เซลล์เชื้อเพลิงแบบอยู่กับที่และไฮโดรเจน”

มาโลนมีคำแนะนำสำหรับผู้ที่สนใจเทคโนโลยีนี้แต่ไม่ได้อาศัยอยู่ในพื้นที่ที่มีแผนโครงสร้างพื้นฐานไฮโดรเจนที่ใช้งานอยู่

“ฉันจะเข้าเรื่องการเมืองสักหน่อยที่นี่” เขาเตือน “สำหรับผู้ที่ต้องการเห็นรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงในรัฐของตน คุณต้องโทรหาสมาชิกสภานิติบัญญัติและต้องเริ่มพูดคุยกับพวกเขา หากพวกเขาไม่มีข้อมูล ให้ติดต่อฉันกับพวกเขา แล้วฉันจะพูดคุยกับสมาชิกสภานิติบัญญัติและเจ้าหน้าที่ของพวกเขา”

อาจเป็นเรื่องยากกว่าการโทรออก แต่เป็นการเริ่มต้น

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• รถบรรทุกเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนของฮุนไดทำให้การขนย้ายสินค้าเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและสวยงาม
• ไฮโดรเจนคือเชื้อเพลิงแห่งวันพรุ่งนี้ แล้วจะเกิดอะไรขึ้น?
• Toyota Mirai เจเนอเรชั่นใหม่ยืนยันแล้ว แม้จะยังมีปัญหาด้านเทคโนโลยีไฮโดรเจนอยู่ก็ตาม
• BMW ล้อเลียนรถยนต์ไฮโดรเจนอีกครั้งด้วยแนวคิดเซลล์เชื้อเพลิง X5
• Hyundai Nexo เป็นรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงคันแรกที่ผ่านการทดสอบการชนโดย IIHS