ส่องโมเดลผลิตไฟฟ้าด้วยแอมโมเนีย – ถ่านหิน แบบคาร์บอนต่ำ

ท่ามกลางวิกฤตราคาพลังงานและความผันผวนด้านภูมิรัฐศาสตร์โลกกลายเป็นบททดสอบครั้งใหญ่ของภาคพลังงาน เมื่อพลังงานหมุนเวียนยังไม่เสถียรพอและก๊าซธรรมชาติมีราคาผันผวน ทำให้หลายประเทศทั่วโลก หันกลับมาพึ่งพาและยืดอายุ “โรงไฟฟ้าถ่านหิน” อีกครั้ง เพื่อรักษาความมั่นคงทางพลังงานและประคองระบบเศรษฐกิจไม่ให้หยุดชะงัก เนื่องจากเป็นโรงไฟฟ้าที่ต้นทุนผลิตต่อหน่วยต่ำ สามารถผลิตไฟฟ้าได้ต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง 

อย่างไรก็ตาม ญี่ปุ่นในฐานะประเทศที่ต้องนำเข้าพลังงาน ตระหนักดีว่าการปิดโรงไฟฟ้าฟอสซิลทั้งหมดทันทีเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ แต่การจะใช้ถ่านหินแบบเดิมก็ขัดต่อเป้าหมาย Carbon Neutrality ญี่ปุ่นจึงแสวงหาแนวทางในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากถ่านหินควบคู่ไปด้วย โดยใช้แอมโมเนียเป็นเชื้อเพลิงผลิตไฟฟ้าร่วมกับถ่านหิน (Ammonia Co-firing)

ทำไมต้องเป็นแอมโมเนีย

การเผาไหม้แอมโมเนีย (NH₃) กลายเป็นเทคโนโลยีที่น่าจับตามองในการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาด เนื่องจากแอมโมเนียเป็นสารประกอบที่ไม่มีโมเลกุลของคาร์บอนเป็นส่วนประกอบ ดังนั้นเมื่อนำไปเผาไหม้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า จึงไม่เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) จากตัวเชื้อเพลิงโดยตรง

นอกจากนี้แอมโมเนียเหลวยังสามารถขนส่งทางเรือโดยจัดเก็บที่อุณหภูมิเพียง -33 องศาเซลเซียส ขณะที่ไฮโดรเจนต้องมีอุณหภูมิต่ำถึง -253 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตามแอมโมเนียติดไฟยากและเผาไหม้ช้ากว่าก๊าซธรรมชาติมาก การเผาแอมโมเนียจึงต้องใช้เทคโนโลยีขั้นสูงและอยู่ระหว่างการศึกษาพัฒนา 

ก้าวใหม่ของโรงไฟฟ้าถ่านหินคาร์บอนต่ำ

บริษัท IHI Corporation หนึ่งในผู้ผลิตอุตสาหกรรมหนักชั้นนำของญี่ปุ่น ได้พัฒนาเทคโนโลยีการเผาไหม้แอมโมเนียขั้นสูงสำหรับหม้อไอน้ำ โดยระบบนี้จะจ่ายแอมโมเนียในสถานะก๊าซผ่านหัวฉีดแอมโมเนียโดยเฉพาะ และเผาไหม้ร่วมกับเชื้อเพลิงเดิมที่ใช้อยู่ หัวเผาดังกล่าวได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อแก้ไขความท้าทายของการเผาไหม้แอมโมเนียให้เกิดการเผาไหม้ที่มีเสถียรภาพ ควบคู่กับการควบคุมการปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ (NO_x) ในระดับต่ำ เป็นไปตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม 

นอกจากนี้หัวเผายังถูกออกแบบให้หม้อไอน้ำสามารถผลิตไฟฟ้าโดยใช้เชื้อเพลิงเดิมเพียงอย่างเดียว จึงมีความยืดหยุ่นในการเดินเครื่อง ไม่ว่าจะมีการใช้แอมโมเนียเป็นเชื้อเพลิงร่วมหรือไม่ก็ตาม

จากนั้น IHI ร่วมกับ JERA ผู้ผลิตไฟฟ้ารายใหญ่ที่สุดของญี่ปุ่น นำเทคโนโลยีดังกล่าวไปติดตั้งในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนเฮกินัน (Hekinan) หน่วยที่ 4 จังหวัดไอจิ ขนาดกำลังผลิต 1,000 เมกะวัตต์ โดยได้รับการสนับสนุนจากองค์การพัฒนาพลังงานใหม่และเทคโนโลยีอุตสาหกรรม หรือ NEDO (New Energy and Industrial Technology Development Organization) ซึ่งเป็นหน่วยงานวิจัยและพัฒนาระดับชาติของรัฐบาลญี่ปุ่น จนประสบความสำเร็จในการทดสอบการเผาไหม้แอมโมเนียสัดส่วน 20% ร่วมกับถ่านหิน โดยสามารถผลิตไฟฟ้าได้อย่างเสถียร และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ทันที 20% เมื่อเทียบกับการเผาถ่านหินเพียงอย่างเดียว ส่วนค่าก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ยังอยู่ในระดับที่ควบคุมได้เท่าเดิมและอยู่ในระดับที่สามารถควบคุมได้

ปัจจุบัน IHI และ JERA กำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้างถังเก็บแอมโมเนียเหลวขนาดใหญ่ที่โรงไฟฟ้าเฮกินันเพื่อเตรียมเปิดใช้งาน Ammonia Co-firing เชิงพาณิชย์เต็มรูปแบบภายในปี 2029 พร้อมตั้งเป้าหมายระยะยาวที่จะเพิ่มสัดส่วนการเผาไหม้แอมโมเนียที่ 50% และ 100% (Mono-firing) ให้ได้ภายในปี 2030

กลไกอุ้มราคาเชื้อเพลิง หนุนเดินหน้าพลังงานสะอาด    

ขณะเดียวกันรัฐบาลญี่ปุ่นได้จัดทำมาตรการสนับสนุนโดยอุดหนุนส่วนต่างราคา เพื่อช่วยลดช่องว่างด้านต้นทุนระหว่างไฮโดรเจนหรือแอมโมเนียคาร์บอนต่ำกับเชื้อเพลิงฟอสซิลแบบดั้งเดิม และผลักดันให้เชื้อเพลิงคาร์บอนต่ำสามารถเข้าสู่เชิงพาณิชย์ได้

ทั้งนี้รัฐบาลญี่ปุ่นมองว่าแอมโมเนียและไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงทางเลือกที่มีศักยภาพในการลดการปล่อยคาร์บอนของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีอยู่เดิม โดยสามารถใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานด้านการผลิตไฟฟ้าที่มีอยู่เดิม อีกทั้งการอุดหนุนส่วนต่างราคาดังกล่าวจะช่วยส่งเสริมการลงทุนของภาคเอกชนในห่วงโซ่อุปทานไฮโดรเจนและแอมโมเนีย และช่วยสร้างตลาดเชื้อเพลิงสะอาดนำเข้าที่มีเสถียรภาพในระยะยาวกล้าลงทุนโครงสร้างพื้นฐานแอมโมเนียและไฮโดรเจน ตลอดจนสร้างตลาดนำเข้าเชื้อเพลิงสะอาดที่มีเสถียรภาพในระยะยาว

ไทยเดินหน้าศึกษาแอมโมเนียสำหรับผลิตไฟฟ้า

สำหรับร่างแผน PDP2026 เตรียมบรรจุการใช้เทคโนโลยีพลังงานสะอาดรูปแบบใหม่ โดยเฉพาะการนำแอมโมเนียและไฮโดรเจนมาใช้ในโรงไฟฟ้าก๊าซธรรมชาติและถ่านหิน เพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากโรงไฟฟ้าฟอสซิลอย่างเป็นรูปธรรม 

ทั้งนี้ การไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ได้เดินหน้าศึกษาและพัฒนาการผลิตไฮโดรเจนและแอมโมเนียสะอาดจากพลังงานหมุนเวียนในพื้นที่ศักยภาพของ กฟผ. มาตั้งแต่ปี 2566 โดยได้รับทุนสนับสนุนจากกระทรวงเศรษฐกิจ การค้า และอุตสาหกรรมของญี่ปุ่น (METI) และล่าสุดร่วมมือกับ JERA เพื่อศึกษาและพัฒนาแนวทางความร่วมมือด้านห่วงโซ่ไฮโดรเจนและแอมโมเนีย ทั้งการผลิต การจัดหา การขนส่ง การจัดเก็บ และการนำไปใช้ประโยชน์ โดยเฉพาะการใช้แอมโมเนียในการขนส่งไฮโดรเจนและเชื้อเพลิงสะอาดสำหรับการผลิตไฟฟ้า

การเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดอย่างเป็นขั้นเป็นตอน ควบคู่กับกลไกสนับสนุนที่เข้มแข็งจากภาครัฐ แสดงให้เห็นว่า เราไม่จำเป็นต้องเลือกอย่างใดอย่างหนึ่งระหว่างความมั่นคงทางเศรษฐกิจและความยั่งยืนของโลก เพราะเทคโนโลยีอันชาญฉลาดสามารถดัดแปลง (Retrofit) โรงไฟฟ้าถ่านหินมีอยู่เดิมให้กลายเป็นสะพานสู่อนาคตพลังงานสีเขียวได้อย่างมั่นคง โดยไม่ต้องสร้างโรงไฟฟ้าใหม่ ช่วยประหยัดงบประมาณการลงทุนมหาศาล