ปัญหาหลักสี่ประการของเรือที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน

ภายใต้สถานการณ์นี้ เรือที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนมีโอกาสในการพัฒนา เพื่อคว้าโอกาสนี้ บริษัทเซลล์เชื้อเพลิงในประเทศหลายแห่งจึงเร่งเปิดตัวระบบเซลล์เชื้อเพลิงสำหรับเรือและขอรับใบรับรองการอนุมัติประเภทจากสมาคมจัดประเภทเรือ ในขณะเดียวกันก็มีข่าวดีเกี่ยวกับการก่อสร้างและการเปิดตัวเรือที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน เรือที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนส่วนใหญ่ยังคงเป็นการสาธิตขนาดเล็กในแม่น้ำภายในประเทศและพื้นที่นอกชายฝั่ง ซึ่งยังห่างไกลจากการใช้งานอย่างแพร่หลายที่อุตสาหกรรมคาดหวัง สาเหตุหลักมาจากพัฒนาการของเรือที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนยังคงเผชิญกับปัญหาสำคัญ 4 ประการ ได้แก่ เทคโนโลยีระบบพลังงานยังต้องได้รับการตรวจสอบ เทคโนโลยีการจัดเก็บไฮโดรเจนยังยากที่จะตอบสนองความต้องการ วิธีการเติมไฮโดรเจนยังเลือกยาก และสถานการณ์การใช้งานยังขยายได้ยาก จะก้าวข้ามอุปสรรคนี้ไปได้อย่างไร?

ประเด็นหลักของการอภิปรายในอุตสาหกรรมคือ จำเป็นต้องมีความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านเซลล์เชื้อเพลิงสำหรับเรือหรือไม่ บางคนเชื่อว่าการนำระบบเซลล์เชื้อเพลิงจากรถยนต์มาใช้โดยตรงจะช่วยประหยัดต้นทุนและมีประสิทธิภาพมากกว่า เพียงแต่ต้องปรับปรุงให้เหมาะสมกับประเภทของเรือและสถานการณ์การใช้งานของเรือเท่านั้น

อีกมุมมองหนึ่งคือ เรือและยานพาหนะอยู่ในสภาพแวดล้อมทางน้ำและทางบกตามลำดับ และสภาพแวดล้อมในการใช้งานนั้นแตกต่างกันมาก เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสำหรับเรือไม่สามารถนำมาใช้กับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนสำหรับรถยนต์ได้โดยตรง จำเป็นต้องมีการออกแบบและปรับปรุงเป็นพิเศษให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมทางน้ำที่ซับซ้อนของเรือ การใช้ไฮโดรเจนปริมาณมาก ระยะการเดินเรือที่สูง และข้อกำหนดด้านความปลอดภัย เพื่อเร่งการส่งเสริมเรือไฮโดรเจนที่มีระบบพลังงานที่ปรับให้เข้ากับสถานการณ์ทางทะเล

ระบบกักเก็บไฮโดรเจนในเรือจำเป็นต้องเลือกแหล่งไฮโดรเจนที่เหมาะสมตามพื้นที่น้ำ ประเภทเรือ ข้อกำหนดด้านการปล่อยมลพิษ ฯลฯ ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการกักเก็บไฮโดรเจนในถังแก๊สแรงดันสูง 35 MPa ค่อนข้างพัฒนาไปมากแล้ว บางคนเสนอแนะว่าควรใช้เทคโนโลยีการกักเก็บไฮโดรเจนนี้เป็นอันดับแรก เพื่อให้การใช้งานมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น

อย่างไรก็ตาม ข้อเสนอนี้ได้รับการคัดค้าน ระบบกักเก็บไฮโดรเจนสำหรับเรือเดินทะเลมีความต้องการความหนาแน่นของพลังงานสูงมาก ความหนาแน่นของพลังงานและระยะเวลาการใช้งานของการกักเก็บไฮโดรเจนในรูปก๊าซไม่สามารถตอบสนองความต้องการของเรือที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนได้ ผู้บริหารระดับสูงของบริษัทแห่งหนึ่งระบุอย่างชัดเจนว่าพวกเขาต้องการไฮโดรเจนในรูปของเหลวที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูง: "ความหนาแน่นของพลังงานต่อปริมาตรของก๊าซนั้นมีจำกัดเสมอ ดังนั้นในอนาคตผมจึงมองในแง่ดีเกี่ยวกับการกักเก็บไฮโดรเจนในรูปของเหลว ไม่ว่าจะเป็นไฮโดรเจนเหลว แอมโมเนียเหลว เมทานอล และแม้แต่ไฮโดรเจนเหลวอินทรีย์"

ปัจจุบัน วิธีการเติมไฮโดรเจนสำหรับเรือที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน ได้แก่ การผลิตและการใช้งานบนเรือ การเติมเชื้อเพลิงที่ท่าเทียบเรือ และการยกและเปลี่ยนถังไฮโดรเจน วิธีการเติมเชื้อเพลิงแบบเคลื่อนที่โดยใช้รถบรรทุกถังที่ใช้ในต่างประเทศนั้นค่อนข้างไม่มีแบบแผน และมีการพยายามสร้างสถานีเติมพลังงานแบบถาวรในประเทศจีน ตัวอย่างเช่น เรือ "Three Gorges Hydrogen Boat 1" ได้เติมเชื้อเพลิงที่สถานีผลิตและเติมไฮโดรเจนแบบครบวงจรชนิดท่าเทียบเรือภายในประเทศที่สร้างขึ้นเอง สถานีนี้ใช้ไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำสามหุบเขาในการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าเพื่อผลิตไฮโดรเจน เรือใช้แขนกลแบบพับได้ดึงท่อแรงดันสูงเพื่อเติมไฮโดรเจน

ควรทราบว่าเนื่องจากสภาพเฉพาะของแต่ละพื้นที่ทางน้ำ จึงไม่จำเป็นต้องเลือกวิธีการก่อสร้างสถานีที่กล่าวมาข้างต้นเสมอไป ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมแนะนำให้เลือกตามสภาพการณ์ของคุณเอง: ในด้านหนึ่ง การสร้างสถานีเติมไฮโดรเจนมีราคาแพง และสถานีอาจไม่มีแหล่งพลังงานเพียงพอเหมือนในพื้นที่สามหุบเขา ในอีกด้านหนึ่ง วิธีการเชื่อมต่อการเติมเชื้อเพลิงก็จำเป็นต้องป้องกันการรั่วไหลของไฮโดรเจนอย่างเข้มงวด หากเกิดการระเบิดขึ้น ผลที่ตามมาจะร้ายแรงมาก หากขนส่งถังเก็บไฮโดรเจนขึ้นเรือโดยตรงเพื่อเปลี่ยนโดยการยก จะไม่เพียงแต่ปลอดภัยกว่า แต่ยังรวดเร็วและประหยัดกว่าด้วย นี่อาจเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการเปิดตลาดเรือที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจน

ในปัจจุบัน การใช้งานเรือพลังงานไฮโดรเจนยังคงกระจุกตัวอยู่ในเรือสาธิตขนาดเล็กของทางราชการ เรือท่องเที่ยว เรือขนส่งสินค้า ฯลฯ แต่ตลาดจริงยังไม่เปิดกว้าง บริษัท เกาโกง ไฮโดรเจน แอนด์ อิเล็กทริซิตี้ ได้รับข้อมูลว่า ปัจจุบันเจ้าของเรือยังลังเลที่จะนำเรือพลังงานไฮโดรเจนมาใช้ ส่วนใหญ่เป็นเพราะต้นทุนสูงเกินไป

ต่างจากรถยนต์ ตรงที่ส่วนประกอบแต่ละชิ้นของเรือต้องได้รับการรับรองและอนุมัติจากสมาคมจัดประเภทเรือ และต้นทุนเริ่มต้นนั้นสูงมาก นอกจากนี้ยังมีค่าใช้จ่ายในการวิจัยและพัฒนาทางเทคนิค ค่าใช้จ่ายในการลงทุนและการดำเนินงาน และค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาอีกด้วย

“ปัจจุบันเรือที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนส่วนใหญ่เป็นเพียงต้นแบบ ไม่ใช่เพื่อการค้า ต้นทุนสูงเกินไป และเจ้าของเรือก็ยากที่จะยอมรับ หากมีเงินอุดหนุนก็อาจจะนำมาใช้ แต่ตอนนี้ไม่มีเงินอุดหนุนในส่วนนี้ และไม่สามารถคำนวณต้นทุนทางเศรษฐกิจได้” ผู้เชี่ยวชาญอาวุโสในอุตสาหกรรมรายหนึ่งกล่าวกับบริษัท Gaogong Hydrogen and Electricity ว่า เพื่อลดต้นทุน จำเป็นต้องปรับปรุงความน่าเชื่อถือของเทคโนโลยีและผลิตภัณฑ์ แต่สิ่งนี้เป็นเรื่องที่ขัดแย้งกัน ผลิตภัณฑ์เป็นสิ่งที่ต้องปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง เราจะปรับปรุงได้อย่างไรในเมื่อมีการสาธิตเพียงไม่กี่ครั้ง เว้นแต่จะเป็น “การส่งเสริมเสริม” แทนที่จะเป็น “การส่งเสริมหลัก”

ภายใต้ข้อจำกัดทางเทคนิค เรือที่ใช้พลังงานไฟฟ้าและไฮโดรเจนร่วมกันอาจมีข้อได้เปรียบอย่างมากในบางท่าเรือที่ห้ามใช้น้ำมัน โดยการทำหน้าที่เป็น "ระบบขับเคลื่อนเสริม" สำหรับเรือไฟฟ้า จะช่วยชดเชยข้อเสียของปัญหาเรื่องระยะเวลาการเดินเรือของเรือไฟฟ้า และในขณะเดียวกันก็สะสมประสบการณ์การใช้งานจริงและให้ข้อมูลย้อนกลับแก่การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยี

โดยรวมแล้ว การส่งเสริมการตลาดของเรือที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนยังต้องใช้เวลาอีกนาน แต่ก็ไม่จำเป็นต้องมองโลกในแง่ร้ายเกินไป ปัจจุบัน ประเทศต่างๆ ทั่วโลกมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ เกี่ยวกับการปล่อยก๊าซคาร์บอนจากเรือ ตัวอย่างเช่น การขนส่งทางเรือในแถบอาร์กติกจะห้ามใช้เชื้อเพลิงน้ำมันหนักตั้งแต่วันที่ 1 กรกฎาคม 2567 ในกรณีเช่นนี้ เรือที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนจะก้าวเข้ามาสู่ตลาดอย่างเต็มตัวในอนาคต

การเปลี่ยนแปลงระบบพลังงานนั้นไม่ได้เกิดขึ้นได้ในชั่วข้ามคืน อุตสาหกรรมจำเป็นต้องเผชิญหน้ากับปัญหาสำคัญสี่ประการที่มีอยู่ในปัจจุบัน และต้องทำงานอย่างหนักต่อไปเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านั้นในด้านการสำรวจเทคโนโลยี ระบบนิเวศอุตสาหกรรม การลดต้นทุน และการกำหนดมาตรฐาน อนาคตที่สดใสย่อมมีเสมอ