มหาวิทยาลัยโตเกียวลดต้นทุนของไฮโดรเจนสีเขียวจนแทบจะเป็นศูนย์

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียวสามารถผลิตไฮโดรเจนสีเขียวได้ในราคาต่ำกว่าศูนย์เยนต่อลูกบาศก์เมตรมาตรฐาน ความสำเร็จดังกล่าวเกิดขึ้นได้โดยใช้กระแสไฟฟ้าจากน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานทดแทนในช่วงเวลาที่ราคาไฟฟ้าติดลบ ความก้าวหน้าดังกล่าวถือเป็นก้าวสำคัญในการมีชีวิตทางเศรษฐกิจของเชื้อเพลิงสีเขียวในการเผชิญกับวิกฤตพลังงานโลก

ศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูงของมหาวิทยาลัยได้พัฒนาเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรม โดยใช้ประโยชน์จากกลไกที่มีการสำรวจเล็กๆ น้อยๆ นั่นคือ เมื่อโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมผลิตไฟฟ้าได้มากกว่าที่ตลาดใช้ ราคาพลังงานจะลดลงต่ำกว่าศูนย์ ในสถานการณ์เหล่านี้ ผู้ให้บริการเครือข่ายจำเป็นต้องชำระค่าไฟฟ้าเพื่อใช้หรือทิ้งไป

โอกาสในวิกฤตพลังงานทดแทน

วิธีการนี้จะจับกระแสไฟฟ้าในหน้าต่างราคาติดลบเหล่านี้ แทนที่จะสิ้นเปลืองพลังงาน นักวิจัยเปลี่ยนเส้นทางไฟฟ้าส่วนเกินเพื่ออิเล็กโทรลิซิส โดยแยกโมเลกุลของน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน เมื่อทำด้วยแหล่งที่สะอาด กระบวนการนี้จะผลิตสิ่งที่เรียกว่าไฮโดรเจนสีเขียว

ญี่ปุ่น ซึ่งเป็นประเทศที่มีทรัพยากรธรรมชาติน้อย เผชิญกับแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นเพื่อประกันความมั่นคงด้านพลังงาน วิกฤตการณ์น้ำมันทำให้การค้นหาทางเลือกอื่นรุนแรงขึ้น ในอดีต ไฮโดรเจนเป็นตัวแทนของคำสัญญาที่ห่างไกลเสมอ การผลิตมีราคาแพงเกินกว่าจะแข่งขันกับเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ ตอนนี้เมื่อต้นทุนใกล้ศูนย์ สมการก็เปลี่ยนไป

อะไรเป็นตัวกำหนดไฮโดรเจนสีเขียว

ไฮโดรเจนสีเขียวคือไฮโดรเจนที่ผลิตขึ้นโดยมีความเข้มข้นของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำเพียงพอในระหว่างการผลิต มาตรฐาน European CertifHy ได้รับความน่าเชื่อถือในระดับสากลในฐานะข้อมูลอ้างอิงด้านคุณภาพ ด้วยการอิเล็กโทรไลต์น้ำด้วยไฟฟ้าหมุนเวียน ไฮโดรเจนสามารถลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างมาก

วิธีการทั่วไปในการสกัดไฮโดรเจนจากปิโตรเลียม ขัดแย้งกับเป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศ อิเล็กโทรไลต์ทดแทนแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงที่แท้จริงสู่พลังงานสะอาด การวิจัยของโตเกียวพิสูจน์ให้เห็นว่าเส้นทางนี้มีความคุ้มค่าเมื่อสำรวจภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ

ความท้าทายในการปฏิบัติงานและการซิงโครไนซ์

แม้จะมีความก้าวหน้า แต่อุปสรรคในทางปฏิบัติยังคงมีอยู่ ราคาไฟฟ้าที่เป็นลบไม่จำเป็นต้องตรงกับช่วงที่มีความต้องการไฮโดรเจนสูง การขาดการซิงโครไนซ์ชั่วคราวนี้สร้างสถานการณ์ที่ละเอียดอ่อนสำหรับผู้ประกอบการอุตสาหกรรม โรงไฟฟ้าจำเป็นต้องพร้อมผลิตเมื่อมีไฟฟ้าราคาถูก ไม่ใช่เมื่อตลาดต้องการ

การจัดเก็บไฮโดรเจนยังต้องมีโครงสร้างพื้นฐานเฉพาะอีกด้วย หากไม่มีการปรับปรุงเทคโนโลยีการจัดเก็บ ผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจจะสูญเสียไปโดยเปล่าประโยชน์ ทีมวิจัยทำงานเพื่อหาแนวทางแก้ไขเสริม:

• ระบบทำนายราคาติดลบอัจฉริยะ
• ถังเก็บไฮโดรเจนแบบอัดแรงดัน
• บูรณาการกับความต้องการทางอุตสาหกรรมที่ยืดหยุ่น
• อัลกอริธึมการเพิ่มประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์
• ความร่วมมือกับผู้ประกอบการโครงข่ายไฟฟ้า

ความสามารถในการแข่งขันเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงทั่วไป

ไฮโดรเจนยังคงมีราคาสูงกว่าน้ำมันเบนซินและดีเซลเมื่อประเมินโดยใช้วิธีการแบบดั้งเดิม แม้แต่สีเขียวก็ยังมีราคาแพงกว่าน้ำมันสกัดทั่วไป นวัตกรรมของโตเกียวเปลี่ยนแปลงความเป็นจริงนี้เฉพาะในสถานการณ์ไฟฟ้าที่มีต้นทุนลบเท่านั้น

สำหรับระดับอุตสาหกรรม การพึ่งพาราคาติดลบเพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอ ผลลัพธ์ที่แท้จริงเกิดขึ้นเมื่อวิธีนี้ผสมผสานกับเทคโนโลยีพลังงานสะอาดอื่นๆ ที่กำลังขยายตัวทั่วโลก แผงโซลาร์เซลล์ที่มีราคาถูกลงมากขึ้นจะเพิ่มช่วงเวลาของการผลิตส่วนเกิน

บริบทการเปลี่ยนแปลงพลังงานโลก

การวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของการเคลื่อนไหวระหว่างประเทศเพื่อทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิล รัฐบาลยุโรปตั้งเป้าหมายอันทะเยอทะยานสำหรับไฮโดรเจนสีเขียวในเมทริกซ์พลังงาน จีนลงทุนมหาศาลในการผลิตขนาดใหญ่ เกาหลีใต้และเยอรมนีแข่งขันกันเพื่อเป็นผู้นำทางเทคโนโลยีในภาคนี้

ญี่ปุ่นซึ่งในอดีตต้องพึ่งพาการนำเข้าพลังงาน มองว่าเทคโนโลยีหมุนเวียนเป็นโอกาสในการปกครองตนเอง ความมุ่งมั่นด้านสภาพภูมิอากาศต่อความเป็นกลางคาร์บอนภายในปี 2593 ทำให้การวิจัยมีความสำคัญต่อนโยบายระดับชาติ มหาวิทยาลัยอย่างโตเกียวได้รับเงินทุนจำนวนมากจากรัฐบาลสำหรับโครงการเหล่านี้

นักวิจัยรายงานว่าการทดลองดำเนินต่อไปในระยะห้องปฏิบัติการ ขนาดนำร่องในการติดตั้งจริงจะเริ่มเร็วๆ นี้ พันธมิตรทางอุตสาหกรรมประเมินความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์ การคาดการณ์ระบุว่าเทคโนโลยีจะพร้อมใช้งานเชิงพาณิชย์ภายในห้าถึงสิบปี ขึ้นอยู่กับการลงทุนเพิ่มเติมและกฎระเบียบที่ดี