มหาวิทยาลัยโตเกียวประสบความสำเร็จในการผลิตไฮโดรเจนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วยพลังงานส่วนเกินโดยไม่มีค่าใช้จ่าย

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโตเกียวได้บรรลุเป้าหมายสำคัญในการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ทีมงานได้พัฒนาวิธีการลดต้นทุนต่อลูกบาศก์เมตรของก๊าซให้มีค่าต่ำกว่าศูนย์เยน ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีใช้กระแสไฟฟ้าจากแหล่งน้ำหมุนเวียน เทคนิคนี้ใช้ประโยชน์จากช่วงเวลาแห่งความเกียจคร้านในตลาดไฟฟ้า ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นถึงขั้นตอนทางเทคนิคที่สำคัญต่อความมีชีวิตทางเศรษฐกิจของเชื้อเพลิงสะอาดในตลาดโลกปัจจุบัน

ศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูงของสถาบันเป็นผู้นำโครงการนี้ นวัตกรรมนี้สำรวจการเปลี่ยนแปลงของอุปสงค์และอุปทานของแผงโซลาร์เซลล์และแผงพลังงานลม เมื่อการผลิตไฟฟ้าเกินปริมาณการใช้ อัตราภาษีก็ลดลงและถึงระดับติดลบ ผู้ประกอบการโครงข่ายไฟฟ้าต้องจ่ายเงินเพื่อกำจัดพลังงานส่วนเกินในเวลานี้ วิธีการใหม่จะเปลี่ยนเส้นทางภาระที่ไม่ได้ใช้งานไปสู่การทำลายโมเลกุลของน้ำในระดับห้องปฏิบัติการ

การเปลี่ยนแปลงของราคาที่เป็นลบทำให้เกิดการผลิตที่ยั่งยืน

วิธีการนี้จะจับกระแสไฟฟ้าในกรอบราคาติดลบอย่างแน่นอน กลยุทธ์ใช้งานได้ นักวิทยาศาสตร์หลีกเลี่ยงการสูญเสียพลังงานโดยการส่งกระแสไฟฟ้าส่วนเกินโดยตรงไปยังระบบอิเล็กโทรลิซิสกำลังสูง กระบวนการนี้แยกไฮโดรเจนออกจากออกซิเจนโดยไม่ก่อให้เกิดการปล่อยมลพิษใดๆ ไฮโดรเจนสีเขียวเกิดขึ้นจากการดำเนินการนี้ซึ่งขับเคลื่อนโดยแหล่งที่สะอาดโดยเฉพาะ การซ้อมรบนี้เปลี่ยนปัญหาด้านลอจิสติกส์ที่โรงงานให้เป็นวัตถุดิบที่มีมูลค่าเพิ่มสูง

ญี่ปุ่นเผชิญกับแรงกดดันทางประวัติศาสตร์เพื่อรับรองความมั่นคงด้านพลังงาน ประเทศนี้มีทรัพยากรธรรมชาติที่จำกัดมากในอาณาเขตเกาะของตน วิกฤตการณ์น้ำมันทั่วโลกบีบให้รัฐบาลต้องมองหาทางเลือกอื่นที่เป็นไปได้ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ไฮโดรเจนดูเหมือนเป็นคำสัญญาที่ห่างไกลเสมอเนื่องจากมีต้นทุนการดำเนินงานสูง การผลิตแบบดั้งเดิมต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก ซึ่งทำให้การแข่งขันโดยตรงกับเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มีอยู่ในตลาดเป็นไปไม่ได้

สมการทางการเงินเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากโดยที่ค่าไฟฟ้าเป็นศูนย์ รายจ่ายด้านพลังงานถือเป็นค่าใช้จ่ายส่วนใหญ่ในการผลิตก๊าซสะอาด การกำจัดอุปสรรคทางการเงินนี้จะปูทางไปสู่การนำไปใช้ในวงกว้าง ผู้เชี่ยวชาญภาคไฟฟ้าติดตามผลสำรวจญี่ปุ่นอย่างใกล้ชิด ศักยภาพทางเศรษฐกิจของโครงการขึ้นอยู่กับการขยายตัวอย่างต่อเนื่องของฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมทั่วโลก

การรับรองมาตรฐานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของเทคโนโลยี

ไฮโดรเจนสีเขียวจะได้รับการจำแนกประเภทนี้เฉพาะเมื่อกระบวนการผลิตรักษาระดับการปล่อยก๊าซคาร์บอนให้ต่ำเท่านั้น มาตรฐาน European CertifHy ทำหน้าที่เป็นข้อมูลอ้างอิงหลักด้านคุณภาพระดับสากลสำหรับภาคส่วนนี้ อิเล็กโทรลิซิสที่ใช้พลังงานหมุนเวียนเป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดเหล่านี้ แบบจำลองนี้รับประกันการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศลดลงอย่างมาก การรับรองทำให้ผลิตภัณฑ์สามารถขายในตลาดต่างประเทศที่มีความต้องการมากที่สุด

วิธีการทั่วไปสกัดไฮโดรเจนจากอนุพันธ์ของปิโตรเลียมหรือก๊าซธรรมชาติ แนวปฏิบัติทางอุตสาหกรรมนี้ขัดแย้งโดยตรงกับเป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศที่กำหนดโดยข้อตกลงระหว่างประเทศ อิเล็กโทรไลเซอร์หมุนเวียนนำเสนอการเปลี่ยนผ่านอย่างแท้จริงไปสู่เมทริกซ์พลังงานที่สลายคาร์บอน การศึกษาของมหาวิทยาลัยโตเกียวพิสูจน์ความเป็นไปได้ทางเทคนิคของเส้นทางนี้ แอปพลิเคชันต้องการสภาพอากาศและตลาดที่เฉพาะเจาะจงมากเพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

ความสามารถในการแข่งขันของก๊าซสะอาดเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันเบนซินและดีเซลยังคงเผชิญกับอุปสรรคทางโครงสร้าง ไฮโดรเจนสีเขียวมีราคาสูงกว่าน้ำมันที่สกัดจากเส้นทางดั้งเดิมเป็นส่วนใหญ่ นวัตกรรมของญี่ปุ่นเปลี่ยนแปลงสถานการณ์นี้เฉพาะในช่วงที่มีการผลิตล้นเกินจากพลังงานหมุนเวียนถึงจุดสูงสุดเท่านั้น การพึ่งพาอัตราภาษีเชิงลบแต่เพียงผู้เดียวจะจำกัดขนาดอุตสาหกรรมในระยะสั้น การใช้งานร่วมกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีราคาถูกลงจะช่วยเพิ่มโอกาสให้กับผู้ผลิต

ความท้าทายด้านโครงสร้างพื้นฐานและการซิงโครไนซ์ตลาด

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์เกิดขึ้นกับอุปสรรคในทางปฏิบัติของการปฏิบัติงานในแต่ละวัน ช่วงเวลาของพลังงานราคาถูกไม่จำเป็นต้องตรงกับช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ก๊าซสูง การขาดความสอดคล้องกันชั่วคราวทำให้เกิดปัญหาคอขวดด้านลอจิสติกส์ที่ซับซ้อนสำหรับผู้จัดการอุตสาหกรรม โรงไฟฟ้าจำเป็นต้องทำงานด้วยกำลังการผลิตสูงสุดเมื่อมีไฟฟ้าส่วนเกินบนโครงข่าย ตลาดผู้บริโภคต้องการอุปทานที่คงที่และคาดการณ์ได้เพื่อให้กลุ่มยานพาหนะและโรงงานดำเนินต่อไปได้

การจัดเก็บไฮโดรเจนต้องใช้สิ่งอำนวยความสะดวกที่เชี่ยวชาญและปลอดภัยสูง การไม่มีโครงสร้างพื้นฐานที่เพียงพอส่งผลให้สูญเสียความได้เปรียบทางเศรษฐกิจที่ได้รับจากการผลิต นักวิจัยชาวญี่ปุ่นกำลังทำงานเพื่อพัฒนาโซลูชั่นเสริมเพื่อทำให้ระบบบูรณาการทำงานได้ แนวการศึกษาเกี่ยวข้องกับสาขาวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยีสารสนเทศที่แตกต่างกัน ความคิดริเริ่มหลักของกลุ่ม ได้แก่ :

• ระบบพยากรณ์อัจฉริยะเพื่อคาดการณ์อัตราภาษีติดลบ
• ถังเก็บไฮโดรเจนแรงดันสูง
• บูรณาการกับความต้องการที่ยืดหยุ่นของภาคอุตสาหกรรม
• อัลกอริธึมการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการแบบเรียลไทม์
• ความร่วมมือเชิงกลยุทธ์กับผู้ให้บริการโครงข่ายไฟฟ้า

การใช้เทคโนโลยีเสริมเหล่านี้ต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมากในการวิจัยและพัฒนา ภาคเอกชนติดตามการทดสอบในห้องปฏิบัติการเพื่อประเมินศักยภาพในการขยายขนาดเชิงพาณิชย์ การก่อสร้างท่อส่งก๊าซไฮโดรเจนโดยเฉพาะถือเป็นความท้าทายด้านลอจิสติกส์ที่สำคัญอีกประการหนึ่ง การขนส่งองค์ประกอบทางเคมีอย่างปลอดภัยต้องใช้วัสดุที่ทนทานต่อการเปราะ วิศวกรรมวัสดุมองหาโลหะผสมที่สามารถทนต่อแรงดันและลักษณะการระเหยของก๊าซได้

เป้าหมายการแข่งขันระดับโลกและความเป็นกลางทางคาร์บอน

โครงการของญี่ปุ่นเป็นส่วนหนึ่งของการเคลื่อนไหวระหว่างประเทศเพื่อการทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลขั้นสุดท้าย รัฐบาลยุโรปตั้งเป้าหมายเชิงรุกในการรวมไฮโดรเจนสีเขียวไว้ในเมทริกซ์ทางอุตสาหกรรม จีนทุ่มงบหลายพันล้านดอลลาร์เพื่อสร้างโครงการเมกะโปรเจ็กต์อิเล็กโทรลิซิส เกาหลีใต้และเยอรมนีแข่งขันกันเพื่อเป็นผู้นำในการจัดหาอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำให้กับภาคส่วนนี้ การแข่งขันเร่งเทคโนโลยีราคาถูกที่เกี่ยวข้องกับห่วงโซ่การผลิต

ญี่ปุ่นมองว่าการครอบงำเทคโนโลยีหมุนเวียนเป็นเรื่องของอธิปไตยของชาติ ประเทศยังคงพึ่งพาการนำเข้าถ่านหินและก๊าซธรรมชาติเหลวในอดีต รัฐบาลได้ให้คำมั่นอย่างเป็นทางการในการบรรลุความเป็นกลางทางคาร์บอนภายในปี 2593 การวิจัยเชิงวิชาการได้รับเงินทุนสนับสนุนจากรัฐที่แข็งแกร่งเพื่อเร่งการเปลี่ยนแปลงด้านพลังงาน มหาวิทยาลัยโตเกียวทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางนวัตกรรมหลักสำหรับยุทธศาสตร์ระยะยาวของรัฐบาล

นักวิทยาศาสตร์ยืนยันว่าการทดลองยังคงได้รับการปรับปรุงในห้องปฏิบัติการของสถาบัน ขั้นต่อไปเกี่ยวข้องกับการก่อสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกระดับนำร่องสำหรับการทดสอบในสภาพแวดล้อมการทำงานจริง บริษัทคู่ค้าจะวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อจัดโครงสร้างโมเดลการค้าในอนาคต การคาดการณ์บ่งชี้ว่าเทคโนโลยีจะถึงจุดอิ่มตัวเชิงพาณิชย์ภายในห้าถึงสิบปี ความสำเร็จของการร่วมทุนขึ้นอยู่กับการอนุมัติกรอบการกำกับดูแลที่ดีและการรักษาเงินอุดหนุนจากรัฐสำหรับโครงสร้างพื้นฐานเบื้องต้น