วันที่ 11 มีนาคม พ.ศ. 2554 แผ่นดินไหวแรงสั่นสะเทือนระดับ 9.0 แมกนิจูด ทางตะวันออกเฉียงเหนือของญี่ปุ่น ความรุนแรงของการสั่นไหว ได้ปลดปล่อยพลังงานพื้นผิวออกมากว่า 1.9±0.5×1017 จูล ซึ่งประกอบด้วยพลังงานสั่นสะเทือนและคลื่นยักษ์สึนามิ ซึ่งเป็นความรุนแรงเกือบสองเท่าของพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากเหตุแผ่นดินไหวและคลื่นสึนามิในมหาสมุทรอินเดีย เมื่อปี พ.ศ. 2547 ซึ่งคร่าชีวิตผู้คนในเอเชียใต้ไปกว่า 230,000 คน สำหรับพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาทั้งหมด หรือที่รู้จักกันว่า โมเมนต์แผ่นดินไหว มีค่ามากกว่า 200,000 เท่าของพลังงานพื้นผิว และสามารถคำนวณได้อยู่ที่ 3.9×1022 จูล พลังงานดังกล่าวเท่ากับระเบิดทีเอ็นที ขนาด 9,320 กิกะตัน หรือ 600 ล้านเท่าของพลังงานจากระเบิดนิวเคลียร์ที่ถล่มเมืองฮิโรชิมะ การสั่นไหวอยู่รุนแรง ทำให้เกิดคลื่นยักษ์สึนามิสูงถึง 38 เมตร หรือสูงเท่ากับตึก 12 ชั้น สร้างความเสียหายให้กับพื้นที่ชายฝั่งยาว 518 กิโลเมตร เป็นแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ที่ทำให้เกิดคลื่นยักษ์ถาโถมเข้าทำลายล้างเมืองชายฝั่งที่สวยงามของฟุกุชิมะ และทำให้เตาปฏิกรณ์ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ฟุกุชิมะ ไดอิจิ ระเบิดพังพินาศ มีผู้เสียชีวิตและสูญหายจากเหตุการณ์ดังกล่าวราว 200,000 คน ชาวเมืองฟุกุชิมะมากกว่า 500,000 คนต้องอพยพออกจากพื้นที่ เนื่องจากบ้านเรือนพังทลายและการรั่วไหลของรังสีนิวเคลียร์

...

ปัจจุบัน ภัยพิบัตินี้ผ่านมาแล้ว 11 ปี จังหวัดฟุกุชิมะที่เคยประสบภัยธรรมชาติครั้งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ญี่ปุ่น กลับมาอยู่ในความสนใจของชาวโลกอีกครั้ง เมื่อรัฐบาลญี่ปุ่นได้ทุ่มงบประมาณถึง 2,750 ล้านเหรียญสหรัฐ หรือประมาณ 82,000 ล้านบาท พยายามเปลี่ยนฟุกุชิมะให้เป็นจุดศูนย์กลางของพลังงานสะอาด ด้วยการสร้างโรงงานผลิตพลังงานไฮโดรเจนฟุกุชิมะขนาด 180,000 ตารางเมตร มีกำลังการผลิตพลังไฮโดรเจนมากถึง 10 เมกะวัตต์ นับว่าเป็นแหล่งผลิตพลังไฮโดรเจนที่ใหญ่ที่สุดในโลกเลยทีเดียว

...

...

เพื่อร่วมมือกันทำการฟื้นฟู จังหวัดฟุกุชิมะ เมืองนามิเอะ และ Toyota ได้เจรจากับบริษัทพันธมิตรร่วมธุรกิจ เช่น อีออน, 7-11, เด็นโซ่, ลอว์สัน ในการสร้างเมืองสำหรับใช้ไฮโดรเจนและเทคโนโลยีที่ผลิตในจังหวัดนี้ เพื่อยกระดับการฟื้นฟูออกไป ฟุกุชิมะกำลังโฟกัสไปที่พลังงานแบบใหม่ ไฮโดรเจน และได้รับผิดชอบเพื่อผลิตหนึ่งในโมเดลแรกสำหรับสังคมไฮโดรเจนแห่งอนาคต

...

Toyota Isuzu Hino ต่างมองหาพลังงานทางเลือก เพื่อตระหนักถึงคำมั่นสัญญา ในการทำให้คาร์บอนเป็นศูนย์ และหวังที่จะอุทิศตนเพื่อสร้างเมืองแห่งอนาคตในฟุกุชิมะ ผ่านความร่วมมือกับ 3 บริษัท จากนั้น จังหวัดฟุกุชิมะ, Toyota และเหล่าคู่ค้า มีการสร้างโมเดลเพื่อนำไปใช้สำหรับการส่งสินค้าด้วยยานพาหนะพลังงานไฮโดรเจน ในซุปเปอร์มาร์เก็ตกับร้านสะดวกซื้อ ซึ่งมีบทบาทเป็นทั้งสาธารณูปโภคกลางเมืองที่สำคัญ และเป็นพื้นที่อพยพเมื่อเกิดภัยพิบัติ Toyota / Isuzu และ Hino สร้างโมเดลเพื่อนำไปใช้สำหรับเมืองขนาดประชากร 3 แสนคน เพื่อนำโมเดลไปใช้กับเมืองที่มีขนาดคล้ายกันทั่วเกาะญี่ปุ่น มีการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยพลังงานไฮโดรเจน เพื่อเป็นไปตามวัตถุประสงค์ของการลดการปล่อยคาร์บอน 

โมเดลพลังงานไฮโดรเจน ที่ผลิตจากหลายโรงงานในจังหวัด รวมถึงศูนย์วิจัยพลังงานไฮโดรเจนของจังหวัด หรือ Fukushima Hydrogen Energy Research Field (FH2R) มีการริเริ่มใช้รถบรรทุกเซลล์เชื้อเพลิงพลังงานไฮโดรเจนหลายคันสำหรับส่งสินค้า หรือให้บริการขายสินค้าตามสถานที่ทำงาน, ปรับการจัดการบริหารรถ กับวางเวลาเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนให้มีความเหมาะสม ผ่านการใช้เทคโนโลยีเชื่อมต่อ และจัดการพลังงานอย่างสมบูรณ์ ซึ่งจัดหาไว้ในเมืองต่างๆ นอกจากนี้ เพื่อตอบสนองความต้องการและปัญหาที่พบจากเมืองนามิเอะ ที่อยู่ของ FH2R และส่วนอื่นๆ ในจังหวัด จังหวัดฟุกุชิมะ, Toyota และเหล่าคู่ค้า จะบริหารฟู้ดทรัคกับรถพยาบาลที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน และใช้พลังงานไฮโดรเจนผลิตกระแสไฟสำหรับร้านค้ากับโรงงานต่างๆ ในจังหวัดฟุกุชิมะ เพื่อลดการปล่อยคาร์บอนในห่วงโซ่การผลิต

ไฮโดรเจนเป็นพลังงานทางเลือกที่มีน้ำหนักเบาและถูกนำมาใช้นานแล้ว เป็นเชื้อเพลิงที่ใช้สำหรับการส่งจรวดและอากาศยาน รวมถึงยานพาหนะบางประเภท นอกจากนั้น ไฮโดรเจนยังเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตกระแสไฟฟ้านอกเหนือไปจากถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ และเชื้อเพลิงฟอสซิล เพราะไฮโดรเจน ไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกเมื่อถูกเผาไหม้ การใช้ไฟฟ้าส่วนเกิน เพื่อผลิตไฮโดรเจน หมายถึงการกักเก็บพลังงานจากธรรมชาติ ทั้งกระแสลมและแสงอาทิตย์ซึ่งสามารถนำมาดัดแปลงเพื่อใช้ในการผลิตก๊าซไฮโดรเจนได้อย่างต่อเนื่อง แต่ในความเป็นจริงนั้น เนื่องจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนเหล่านี้ ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากสภาพอากาศ บางวัน เราอาจไม่มีทั้งกระแสลมและแสงแดดที่เข้มมากพอสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้า และตัวแบตเตอรี่เองในปัจจุบันก็ยังคงมีราคาแพง ซึ่งในอนาคต ก็ยังมองไม่เห็นหนทางว่าแบตเตอรี่จะมีราคาถูกลง การขุดเหมืองเพื่อหาแร่ธาตุมาผลิตแบตฯ กลับกลายเป็นวงจรที่ก่อให้เกิดมลภาวะซ้ำซ้อน ไฮโดรเจนจึงถูกมองว่าเป็นกุญแจสำคัญในการผลิตกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากพลังงานสะอาด

การใช้ไฮโดรเจนอย่างแพร่หลายขึ้นอยู่กับต้นทุนการผลิตที่ลดลง ในยุโรป การผลิตไฮโดรเจนสีเขียว 1 กิโลกรัม จะมีราคาประมาณ 6 เหรียญสหรัฐ Hydrogen Council ซึ่งเป็นโครงการระดับโลก ที่นำโดย Royal Dutch Shell และบริษัทพลังงานอื่นๆ มีการประมาณการกันว่า ความต้องการพลังงานไฮโดรเจนของโลกจะเพิ่มขึ้นถึง 15% หากต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนลดลงเหลือ 1.80 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัมภายในปี 2573

ไฮโดรเจน แหล่งพลังงานเข้มข้นที่สามารถเก็บไว้ได้เป็นเวลานาน และขนส่งได้ในระยะทางไกล โดยกลายเป็นเชื้อเพลิงทางเลือก สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการผลิตพลังงานร่วม ในแบตเตอรี่เซลล์เชื้อเพลิง สำหรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง FCEV ระบบการจ่ายไฮโดรเจนในอนาคตนั้น คาดว่ามนุษย์จะสามารถผลิตไฮโดรเจนจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนได้มากยิ่งขึ้น จากความต้องการที่เพิ่มขึ้น รวมถึงความพยายามในการยับยั้งการเปลี่ยนแปลงของสภาวะภูมิอากาศโลก ในอนาคตอันใกล้นี้ การผลิตกระแสไฟฟ้า เพื่อส่งถ่ายให้โรงงานในภาคอุตสาหกรรม และบ้านเรือนในประเทศญี่ปุ่นจะปราศจากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมด ด้วยพลังงานไฮโดรเจนที่กำลังเข้ามาแทนที่เชื้อเพลิงแบบเก่าซึ่งก่อมลพิษขณะถูกเผาไหม้ 

กระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรมของญี่ปุ่น มุ่งเป้าหมายไปที่การนำไฮโดรเจนมาใช้งานให้มีความครอบคลุมและกว้างขวางมากกว่าเดิม สำหรับกลยุทธ์ไฮโดรเจนขั้นพื้นฐาน มีการเผยแพร่ข่าวสารเมื่อเดือนธันวาคม 2560 ซึ่งกำหนดเป้าหมายเทคโนโลยีพลังงานต่อก๊าซ (P2G) สำหรับการจัดเก็บและการใช้พลังงานไฮโดรเจนที่สามารถจัดเก็บได้ในปริมาณมากและเป็นเวลานาน เมื่อผลผลิตเพิ่มขึ้น พลังงานต่อก๊าซโดยใช้ไฮโดรเจน ต้องใช้ฟังก์ชันที่หลากหลายในการจัดการ เพื่อปรับสมดุลของห่วงโซ่อุปทานและอุปสงค์ของโครงข่ายไฟฟ้า (การตอบสนองความต้องการในการใช้งานจริง) เพื่อใช้พลังงานหมุนเวียนในขั้นสูงสุด ซึ่งปัจจุบัน ยังมีความผันผวนอย่างมากในการผลิตและส่งออก เทคโนโลยีดังกล่าว ยังต้องการฟังก์ชันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของระบบ ตามการคาดการณ์ของอุปสงค์และอุปทานไฮโดรเจน

เป้าหมายของโครงการ FH2R (Fukushima Hydrogen Energy Research Field) คือ การสาธิตความเป็นไปได้ในการนำไฮโดรเจนมาใช้เป็นแหล่งพลังงานในอนาคตอันใกล้ เป็นแนวคิดในการขยายการใช้พลังงานหมุนเวียนของกลุ่มบริษัทในประเทศญี่ปุ่นอย่าง Toshiba ESS, Tohoku Electric Power Co., Inc. และ Iwatani Corporation ซึ่งทำงานร่วมกับ NEDO ในโครงการพัฒนาเทคโนโลยี ที่มุ่งสร้างรูปแบบทางธุรกิจการใช้ไฮโดรเจน และรูปแบบธุรกิจการขายไฮโดรเจน เพื่อตอบสนองความต้องการทั้งภาครัฐและเอกชน การก่อสร้างโรงงานวิจัยพลังงานไฮโดรเจนที่ฟุกุชิมะ หรือ Fukushima Hydrogen Energy Research Field - FH2R เสร็จสมบูรณ์ลงเมื่อปลายเดือนกุมภาพันธ์ที่ผ่านมา โรงงานผลิตไฮโดรเจนแห่งนี้ อยู่ในเมืองนามิเอะ จังหวัดฟุกุชิมะ (พื้นที่ทานาชิโอะ ศูนย์อุตสาหกรรมทานาชิโอะ ในนามิเอะ-โช) โดยมีการก่อสร้างมาตั้งแต่เดือนกรกฎาคม 2018 และติดตั้งหน่วยผลิตไฮโดรเจนระดับ 10 เมกะวัตต์ที่ได้มาจากพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งปัจจุบัน ถือเป็นการผลิตไฮโดรเจนในระดับที่ใหญ่ที่สุดของโลก

พลังงานหมุนเวียนเช่น กระแสลมและแสงอาทิตย์ อาจมีความผันผวนสูง ดังนั้นโรงงานไฮโดรเจน FH2R จึงกำหนดเป้าหมายที่จะใช้ประโยชน์อย่างสูงสุดจากพลังงานของธรรมชาติ (พลังงานแสงอาทิตย์) เพื่อสร้างเทคโนโลยีใหม่ในการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว ซึ่งมีต้นทุนที่ต่ำลงกว่าเดิม โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่สำรอง มีการปรับกำลังการผลิตก๊าซไฮโดรเจน เพื่อให้เข้ากับอุปสงค์และอุปทาน ในโครงข่ายการจ่ายกระแสไฟฟ้าของญี่ปุ่น เพื่อทดแทนโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมะ ซึ่งได้รับความเสียหายอย่างร้ายแรงในเหตุการณ์แผ่นดินไหวเมื่อปี 2011 จนไม่อาจพื้นคืนมาได้.....

มีเหตุผลหลายประการ ที่มนุษย์จะหันมาใช้พลังงานไฮโดรเจนมากขึ้น ไฮโดรเจนไม่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ขณะผ่านกระบวนการแปลงเป็นไฟฟ้า มีศักยภาพมากพอที่จะช่วยบรรเทาปัญหาสิ่งแวดล้อมต่างๆ รวมถึงปัญหาสภาวะภูมิอากาศโลกเปลี่ยนแปลง โลกของเรามีปริมาณไฮโดรเจนมากเกินกว่าที่จะใช้หมด และมีวิธีผลิตไฮโดรเจนได้อย่างหลากหลาย นอกจากนั้น ไฮโดรเจนยังสามารถจัดเก็บและขนส่งระยะไกลได้ นี่จึงเป็นเหตุผลที่ประเทศอย่างญี่ปุ่นได้นำพลังงานไฮโดรเจนมาใช้ เป็นวิธีในการลดการพึ่งพาแหล่งพลังงานอื่นอย่างเชื้อเพลิงฟอสซิลจากต่างประเทศ พลังงานไฮโดรเจนจึงดูเป็นพลังงานแห่งอนาคตมากขึ้นเรื่อยๆ

นอกจากนั้น ไฮโดรเจนสีเขียวที่ผลิตในโรงงานแห่งนี้ จะถูกนำไปใช้เป็นพลังงานให้กับแบตเตอรี่เซลล์เชื้อเพลิง เพื่อสนับสนุนการขับคลื่อนของรถยนต์ส่วนตัวและรถโดยสาร ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เซลล์เชื้อเพลิง Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV) 

ภาพรวมของการวิจัยพลังงานไฮโดรเจนฟุกุชิมะ (FH2R)
FH2R เป็นโรงงานผลิตก๊าซไฮโดรเจนจากพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 20MW บนพื้นที่ 180,000 ตร.ม. พร้อมกับพลังงานไฟฟ้าจากกริด เพื่อทำการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าในหน่วยผลิตไฮโดรเจนระดับ 10MW โดยใช้พลังงานหมุนเวียน (แสงอาทิตย์) ที่ใหญ่ที่สุดในโลก มีกำลังการผลิต จัดเก็บ และจ่ายไฮโดรเจนได้สูงถึง 1,200 Nm3 ต่อชั่วโมง (การทำงานด้วยกำลังไฟพิกัด)

การปรับความสมดุลของอุปทานและอุปสงค์ในโครงข่ายไฟฟ้า สามารถทำได้โดยการปรับปริมาตรไฮโดรเจนที่ผลิตโดยหน่วยผลิตไฮโดรเจน เพื่อให้ตรงกับความต้องการในการปรับโครงข่ายไฟฟ้าของระบบควบคุมโครงข่ายไฟฟ้า ความท้าทายที่สำคัญที่สุดในขั้นตอนการทดสอบปัจจุบัน คือ การใช้ระบบการจัดการพลังงานไฮโดรเจน เพื่อให้เกิดการผสมผสานที่ลงตัว ระหว่างการผลิตและการจัดเก็บไฮโดรเจน รวมไปถึงการปรับสมดุลของห่วงโซ่อุปทานโครงข่ายไฟฟ้า โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่สำหรับจัดเก็บ เพื่อจัดการกับความท้าทายนี้ จะต้องใช้เทคโนโลยีที่มีความซับซ้อน เพื่อการควบคุมการทำงานที่เหมาะสมให้มากที่สุด รวมการตอบสนองต่ออุปสงค์ของโครงข่ายไฟฟ้า ผนวกเข้ากับการตอบสนองต่ออุปทานไฮโดรเจน โดยใช้หน่วยของอุปกรณ์ที่แต่ละหน่วย จะมีรอบการทำงานที่แตกต่างกัน พลังงานไฮโดรเจนที่ผลิตใน FH2R ส่วนใหญ่ จะขนส่งในรถพ่วงที่ติดตั้งถังเก็บไฮโดรเจน รวมถึงระบบท่อส่งไฮโดรเจน เพื่อจำหน่ายให้กับผู้ใช้ในจังหวัดฟุกุชิมะ เขตมหานครโตเกียว และภูมิภาคอื่นๆ.

อาคม รวมสุวรรณ
E-Mail chang.arcom@thairath.co.th
Facebook https://www.facebook.com/chang.arcom
https://www.facebook.com/ARCOM-CHANG-Thairath-Online-525369247505358/