“สถานีไฮโดรเจนลอยน้ำ” แห่งแรกของโลก ที่สามารถผลิต กักเก็บ และจ่ายพลังงานสะอาดให้เรือได้โดยไม่ต้องเชื่อมต่อสายส่งไฟฟ้าบนฝั่ง ช่วยลดมลพิษในพื้นที่ท่าเรือได้สูงสุดถึง 77%
อุตสาหกรรมการเดินเรือเป็นหนึ่งในภาคเศรษฐกิจที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจก และยังมลพิษทางอากาศในเมืองท่าทั่วโลก ผู้เชี่ยวชาญด้านพลังงานทางทะเลจากสหราชอาณาจักรได้พัฒนาแนวคิด “สถานีไฮโดรเจนลอยน้ำ” ที่สามารถผลิตและจ่ายพลังงานสะอาดให้เรือที่จอดเทียบท่าได้โดยไม่ต้องพึ่งโครงข่ายไฟฟ้าภาคพื้นดิน ซึ่งมีความเป็นไปได้ว่าอาจช่วยลดมลพิษในพื้นที่ท่าเรือได้มากถึง 77%
สถานีพลังงานลอยน้ำที่รวมทุกอย่างไว้กลางทะเล
แนวคิดนี้ถูกพัฒนาโดยบริษัทด้านเทคโนโลยีทางทะเลจากสหราชอาณาจักร ร่วมกับพันธมิตรด้านพลังงานสะอาดและวิศวกรรม โดยออกแบบให้เป็นศูนย์กลางพลังงานลอยน้ำที่สามารถผลิตไฮโดรเจนจากพลังงานหมุนเวียน กักเก็บเชื้อเพลิง และจ่ายพลังงานให้เรือในจุดเดียว
ระบบดังกล่าวจะถูกติดตั้งใกล้ท่าเรือหรือบริเวณชายฝั่งที่มีความต้องการใช้พลังงานสูง ช่วยลดความจำเป็นในการสร้างสายส่งไฟฟ้าขนาดใหญ่หรือขยายโครงข่ายไฟฟ้าบนบก ซึ่งมักมีต้นทุนสูง ใช้เวลานาน และอาจมีข้อจำกัดด้านพื้นที่
เจาะลึกการทำงานและผลการทดสอบทางวิศวกรรม
การทำงานของสถานีแห่งนี้จะเน้นความต่อเนื่องและปลอดภัย ระบบจะผลิตไฟฟ้าจากเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อประจุพลังงานเข้าไปเก็บไว้ในธนาคารแบตเตอรี่ (Battery Bank) ขนาดใหญ่ 45 เมกะวัตต์-ชั่วโมงอย่างช้า ๆ และเมื่อมีเรือแล่นเข้ามาจอดเทียบ แพลตฟอร์มนี้จะสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องสูงสุดได้ถึง 5 เมกะวัตต์ ซึ่งคิดเป็นพลังงานรวมกว่า 91 เมกะวัตต์-ชั่วโมงต่อสัปดาห์ เพียงพอต่อการเลี้ยงระบบของเรือสำราญขนาดกลางทั้งลำได้อย่างสบาย นอกจากนี้ บนหลังคาของแพลตฟอร์มยังมีการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์กำลังผลิต 146 กิโลวัตต์ เพื่อช่วยเพิ่มพลังงานหมุนเวียนเสริมอีกทางหนึ่งด้วย
ในส่วนของการทดสอบโครงสร้างและความปลอดภัย งานวิจัยของวิศวกรจาก มหาวิทยาลัยสแตรธไคลด์ (University of Strathclyde) ประเทศสกอตแลนด์ ได้ทำการทดสอบความแข็งแกร่งของแบบจำลองโครงสร้างภายในแท็งก์จำลองคลื่น (Wave Tanks) เพื่อตรวจสอบการยึดเกาะและการทรงตัวท่ามกลางสภาวะคลื่นลมมรสุมรุนแรงในทะเล ขณะเดียวกัน สถาบันวิศวกรรมชั้นนำระดับสากลอย่าง ชไนเดอร์ อิเล็คทริค (Schneider Electric) และ ริคาร์โด พีแอลซี (Ricardo plc) ได้ร่วมตรวจสอบและให้การรับรองระบบสถาปัตยกรรมไฟฟ้าและการบูรณาการระบบไฮโดรเจนว่ามีความปลอดภัยสูงสุดตามมาตรฐานสากล และไม่มีข้อจำกัดทางเทคนิคในการก่อสร้างจริง
เปลี่ยนไฮโดรเจนให้เป็นไฟฟ้าสำหรับเรือ
หัวใจสำคัญของระบบคือการใช้ไฮโดรเจนเป็นตัวกลางเก็บพลังงาน เมื่อพลังงานจากแหล่งหมุนเวียน เช่น ลมหรือแสงอาทิตย์ ถูกนำมาใช้แยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน เชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่ได้จะถูกเก็บไว้ภายในสถานีลอยน้ำ
เมื่อมีความต้องการใช้งาน ไฮโดรเจนจะถูกส่งเข้าสู่เซลล์เชื้อเพลิงเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า โดยกระบวนการนี้ไม่เกิดการเผาไหม้เชื้อเพลิงเหมือนเครื่องยนต์ดีเซล ผลลัพธ์ที่ได้คือได้พลังงานไฟฟ้าสำหรับจ่ายให้กับเรือ พร้อมลดของเสียหลักให้กลายเป็นเพียงไอน้ำ แนวทางดังกล่าวช่วยแก้ปัญหาความไม่สม่ำเสมอของพลังงานหมุนเวียน เนื่องจากไฮโดรเจนสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานระยะยาวได้
ลดมลพิษในเมืองท่าและคุณภาพอากาศดีขึ้น
หนึ่งในประโยชน์สำคัญของเทคโนโลยีนี้คือการลดมลพิษทางอากาศในพื้นที่ท่าเรือ ปัจจุบันเรือจำนวนมากยังคงต้องเดินเครื่องยนต์ระหว่างจอดเทียบท่าเพื่อผลิตไฟฟ้าใช้ภายในเรือ ส่งผลให้เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และฝุ่นละอองขนาดเล็ก
ผลการวิเคราะห์ของทีมพัฒนาพบว่าการนำระบบพลังงานไฮโดรเจนลอยน้ำมาใช้สามารถลดมลพิษในพื้นที่เมืองท่าได้สูงสุดถึง 77% ซึ่งไม่เพียงส่งผลดีต่อสิ่งแวดล้อม แต่ยังช่วยลดความเสี่ยงด้านสุขภาพของประชาชนที่อาศัยอยู่ใกล้ท่าเรือ
ทางเลือกใหม่ของท่าเรือในยุคพลังงานสะอาด
อีกจุดเด่นของสถานีพลังงานลอยน้ำคือความยืดหยุ่นในการติดตั้ง เนื่องจากสามารถเคลื่อนย้ายและปรับตำแหน่งได้ตามความต้องการใช้งาน แตกต่างจากโรงไฟฟ้าหรือสถานีจ่ายพลังงานแบบดั้งเดิมที่ต้องลงทุนด้านโครงสร้างพื้นฐานถาวร
ผู้เชี่ยวชาญมองว่า เทคโนโลยีลักษณะนี้อาจกลายเป็นส่วนสำคัญของระบบพลังงานทางทะเลในอนาคต โดยเฉพาะในพื้นที่เกาะ ชายฝั่งห่างไกล หรือท่าเรือที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่และกำลังไฟฟ้า นอกจากนี้ แนวคิดดังกล่าวยังสอดคล้องกับเป้าหมายการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของอุตสาหกรรมเดินเรือโลก ซึ่งกำลังถูกผลักดันอย่างจริงจังจากหลายประเทศและองค์กรระหว่างประเทศ
สถานีไฮโดรเจนลอยน้ำถือเป็นอีกหนึ่งแนวคิดที่สะท้อนการเปลี่ยนผ่านของภาคการเดินเรือสู่ยุคพลังงานสะอาด ด้วยความสามารถในการผลิต กักเก็บ และจ่ายพลังงานได้ในจุดเดียวโดยไม่ต้องพึ่งสายส่งไฟฟ้าบนบก เทคโนโลยีนี้อาจช่วยลดภาระของโครงสร้างพื้นฐานเดิม พร้อมลดมลพิษในเมืองท่าอย่างมีนัยสำคัญ หากสามารถพัฒนาไปสู่การใช้งานเชิงพาณิชย์ได้สำเร็จ ก็อาจกลายเป็นต้นแบบของระบบพลังงานทางทะเลยุคใหม่ที่ทั้งยืดหยุ่นและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น
เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร
ที่มาข้อมูล: eliremaritime, interestingengineering, fuelcellsworks, marineinsight
ที่มาภาพ: eliremaritime
อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
