พลังงานไฮโดรเจนอาจดูเป็นเพียงความฝันแต่แท้จริงแล้วเป็นพลังงานแห่งอนาคต พลังงานรูปแบบใหม่นี้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และมีปริมาณพอใช้ต่อเนื่องกำลังได้รับการพัฒนาและนำไปใช้ทั่วโลก ประเทศญี่ปุ่นได้ตั้งเป้าหมายระดับชาติที่จะสร้างสิ่งที่เรียกว่า "สังคมไฮโดรเจน" อันหมายถึงสังคมที่อาศัยพลังงานสะอาดจากไฮโดรเจนซึ่งมีปริมาณอยู่มากมายเกินกว่าจะใช้หมด ในอนาคต พลังงานไฮโดรเจนจะเป็นรากฐานให้แก่โครงสร้างพื้นฐานต่างๆ ตั้งแต่ระบบผลิตพลังงานร่วมในเซลล์เชื้อเพลิงไปจนถึงการคมนาคมรูปแบบต่างๆ ซึ่งรวมถึงรถยนต์ส่วนบุคคลและรถประจำทางระบบเซลล์เชื้อเพลิงด้วย
"ยุทธศาสตร์ไฮโดรเจนพื้นฐาน" ของรัฐบาลญี่ปุ่นได้กำหนดแผนปฏิบัติงานไปจนถึงปีพ.ศ. 2573 และวิสัยทัศน์ไปจนถึงปีพ.ศ. 2593 ไว้ โดยองค์ประกอบสำคัญหนึ่งในยุทธศาสตร์ดังกล่าวคือ การวิจัยพลังงานไฮโดรเจนฟุกุชิมะ (โครงการเอฟเอชทูอาร์ หรือ FH2R)
เป้าหมายของโครงการ FH2R คือ การสาธิตความเป็นไปได้ในการนำไฮโดรเจนมาใช้เป็นแหล่งพลังงานภายในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2563 โครงการดังกล่าวตั้งอยู่ที่เมืองนามิเอะในจังหวัดฟุกุชิมะ ประเทศญี่ปุ่น บนพื้นที่ขนาดใหญ่ราว 220,000 ตารางเมตร มีอุปกรณ์ต่างๆ ประกอบด้วย หน่วยผลิตไฮโดรเจนขนาด 10 เมกะวัตต์ ซึ่งเป็นหน่วยผลิตที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก และหน่วยผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 20 เมกะวัตต์ องค์การพัฒนาพลังงานใหม่และเทคโนโลยีอุตสาหกรรม (NEDO) ได้มอบหมายให้บริษัท โตชิบา เอ็นเนอร์ยี่ ซิสเต็มส์ แอนด์ โซลูชัน คอร์ปอเรชั่น เป็นผู้จัดการภาพรวมของโครงการนี้ โดยมีบริษัท โทโฮคุ อิเล็กทริก พาวเวอร์ จำกัด และ อิวาทานิ คอร์ปอเรชั่น รับผิดชอบด้านงานก่อสร้าง ซึ่งเริ่มต้นเมื่อเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2561 ที่ผ่านมา
แหล่งพลังงานสะอาดที่ไม่มีวันหมด: ไฮโดรเจนกล่าวได้ว่าเป็นแหล่งพลังงานในฝันหรือไม่
"รถไฮโดรเจนเป็นยานยนต์แห่งอนาคตใช่หรือไม่" ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา พาดหัวข่าวลักษณะนี้ปรากฏให้เห็นบ่อยๆ ในขณะที่รถยนต์พลังงานไฮโดรเจนและสถานีเติมไฮโดรเจนเริ่มผุดขึ้นในหลายๆ ประเทศ ในขณะเดียวกัน ผู้คนก็เริ่มตระหนักถึงพลังงานไฮโดรเจนมากขึ้นเรื่อยๆ และคาดกันว่าจะมีการหันมาใช้พลังงานรูปแบบนี้กันอย่างแพร่หลาย
ทั้งนี้ มีเหตุผลหลายประการด้วยกันที่ผู้คนจะหันมาใช้พลังงานไฮโดรเจนมากขึ้น ไฮโดรเจนไม่ปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ขณะผ่านกระบวนการแปลงเป็นไฟฟ้าและมีศักยภาพที่จะช่วยบรรเทาปัญหาสิ่งแวดล้อมต่างๆ รวมถึงปัญหาโลกร้อนด้วย โลกของเรามีปริมาณไฮโดรเจนมากเกินกว่าที่จะใช้หมด ทั้งยังมีวิธีผลิตไฮโดรเจนหลายวิธี นอกจากนั้น ไฮโดรเจนยังสามารถจัดเก็บและขนส่งระยะไกลได้ นี่จึงเป็นเหตุผลที่ประเทศอย่างญี่ปุ่นเล็งที่จะนำพลังงานไฮโดรเจนมาใช้เป็นวิธีหนึ่งในการลดการพึ่งพาแหล่งพลังงานอื่นอย่างเชื้อเพลิงฟอสซิลจากต่างประเทศ พลังงานไฮโดรเจนจึงดูเป็นพลังงานแห่งอนาคตมากขึ้นทุกทีๆ
ระบบ FH2R ผลิตไฮโดรเจนโดยอาศัยหน่วยผลิตไฮโดรเจนที่ใช้ไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนที่มาจากหน่วยผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ร่วมกับพลังงานไฟฟ้าจากโครงข่าย จากนั้น ไฮโดรเจนที่ผลิตได้จะถูกนำไปจัดเก็บไว้เพื่อนำไปใช้ประโยชน์ในภายหลัง กระบวนการทั้งหมดนี้นับตั้งแต่การผลิตจนถึงการนำไปใช้เป็นกระบวนการที่ไม่สร้างคาร์บอนไดออกไซด์ เป้าหมายคือการสร้างระบบจ่ายไฮโดรเจนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
บริษัท โตชิบา เอ็นเนอร์ยี่ ซิสเต็มส์ แอนด์ โซลูชัน คอร์ปอเรชั่น เป็นผู้รับผิดชอบการจัดการโครงการและระบบพลังงานไฮโดรเจนในภาพรวม ในขณะที่บริษัท โทโฮคุ อิเล็กทริก พาวเวอร์ จำกัด เป็นผู้จัดการระบบควบคุมโครงข่ายพลังงาน และ อิวาทานิ คอร์ปอเรชั่น เป็นผู้ดูแลด้านการจัดเก็บ การจ่ายไฮโดรเจน และระบบพยากรณ์อุปสงค์และอุปทานไฮโดรเจน เราสัมภาษณ์ นายฟูมิยูกิ ยามาเนะ ส่วนงานธุรกิจพลังงานไฮโดรเจน บริษัท โตชิบา เอ็นเนอร์ยี่ ซิสเต็มส์ แอนด์ โซลูชัน คอร์ปอเรชั่น ผู้มีส่วนเกี่ยวข้องกับโครงการตั้งแต่องค์การพัฒนาพลังงานใหม่และเทคโนโลยีอุตสาหกรรม (NEDO) เปิดให้มีการเสนอโครงการ
"ระบบ FH2R จัดการการผลิตและจัดเก็บไฮโดรเจนตามการคาดการณ์ความต้องการจากระบบพยากรณ์อุปสงค์และอุปทานไฮโดรเจนและปรับปริมาณไฮโดรเจนที่ผลิตโดยหน่วยผลิตไฮโดรเจนเพื่อรักษาสมดุลอุปสงค์และอุปทานพลังงานในระบบโครงข่าย นอกจากนั้น ระบบนี้ยังใช้ไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพจากพลังงานหมุนเวียนที่ผลิตโดยหน่วยผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์อีกด้วย ทั้งนี้ หัวใจของโครงการนี้คือเทคโนโลยีควบคุมระบบซึ่งจัดการปัจจัยสามประการ ได้แก่ การผลิตและการจัดเก็บไฮโดรเจน การปรับปริมาณอุปสงค์และอุปทานในระบบโครงข่ายพลังงาน และการใช้ไฟฟ้าที่มาจากพลังงานหมุนเวียนอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด"
ความต้องการพลังงานหมุนเวียนกำลังเพิ่มขึ้นในญี่ปุ่น อย่างไรก็ตาม ระบบผลิตพลังงานอย่างระบบพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมต้องพึ่งพาสภาพอากาศ ซึ่งอาจทำให้ปริมาณพลังงานที่ผลิตได้ผันผวนอย่างมาก อันจะเป็นอุปสรรคต่อการคงสมดุลอุปสงค์และอุปทานพลังงาน ระบบ FH2R เป็นระบบขนาดใหญ่ที่ช่วยลดความเสี่ยงจากความผันผวนเหล่านี้ด้วยการปรับปริมาณอุปสงค์และอุปทานในระบบและนำพลังงานหมุนเวียนมาใช้ผลิตและจัดเก็บ/ขนส่งไฮโดรเจนเพื่อนำไปใช้งานในรูปแบบต่างๆ
"FH2R เป็นระบบที่เรียกว่า ระบบแปลงพลังงานเป็นก๊าซ (Power-to-Gas ชื่ออื่นๆ ได้แก่ P2G หรือ PtG) หลายประเทศในยุโรป เช่น เยอรมนี ได้รุดหน้าไปแล้วในศาสตร์นี้ เนื่องจากประเทศเหล่านี้ตระหนักว่าภาคพลังงานไฟฟ้าอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ให้ได้ตามเป้าหมายและจำเป็นต้องใช้มาตรการอื่นควบคู่ไปด้วย เช่น มุ่งเป้าไปที่ภาคคมนาคมและอุตสาหกรรม ในระหว่างที่กำลังพยายามหาวิธีที่ดีที่สุด ประเทศเหล่านี้ตระหนักด้วยว่าการแปลงพลังงานเป็นก๊าซ ซึ่งใช้การแยกสลายด้วยไฟฟ้าในการแปลงพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนให้เป็นไฮโดรเจน อาจเป็นกุญแจสำคัญในกลยุทธ์นี้ ส่วนในญี่ปุ่นยังคงต้องปรับปรุงเทคโนโลยีพื้นฐานสำหรับระบบแปลงพลังงานเป็นก๊าซหากต้องการลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์และเพิ่มการใช้พลังงานหมุนเวียนให้ได้สำเร็จ เราต้องการที่จะแข่งขันในสนามเดียวกันกับประเทศต่างๆ ในยุโรปได้ ด้วยเหตุนี้ ผู้คนจึงมีการคาดหวังกับโครงการ FH2R ค่อนข้างสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบนี้เป็นระบบแรกในโลกด้วย" นายยามาเนะกล่าว
โครงการ FH2R ได้เริ่มดำเนินการแล้วในฐานะระบบแปลงพลังงานเป็นก๊าซขนาดใหญ่ระบบแรกของโลก โดยเปิดดำเนินการในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2563 และเริ่มผลิตและจัดส่งไฮโดรเจนในเดือนกรกฎาคมเพื่อสาธิตความเป็นไปได้ของโครงการ ไฮโดรเจนที่ผลิตได้คาดว่าจะนำไปใช้ในรูปแบบต่างๆ เช่น ผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์เชื้อเพลิง ใช้ในรถยนต์ระบบเซลล์เชื้อเพลิง และใช้เป็นเชื้อเพลิงในโรงงาน
ระบบจัดการพลังงานที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่สามารถพยากรณ์ปริมาณความต้องการไฮโดรเจนและปรับอุปสงค์และอุปทานไฟฟ้าให้สมดุล
โตชิบา คอร์ปอเรชั่น มีส่วนร่วมในวงการโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานตั้งแต่แรกเริ่มและมีประสบการณ์ช่ำชองในด้านการนำไฮโดรเจนไปใช้งานในรูปแบบต่างๆ พื้นฐานและความเชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีที่โตชิบาสั่งสมมานานมีส่วนทำให้โตชิบา เอ็นเนอร์ยี่
ซิสเต็มส์ แอนด์ โซลูชัน คอร์ปอเรชั่น ได้รับการแต่งตั้งเป็นผู้ให้บริการด้านวิศวกรรม จัดซื้อ และก่อสร้างของโครงการ FH2R
กลุ่มโตชิบาได้มีส่วนร่วมในการออกแบบและดำเนินการโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่หลายรูปแบบ ทั้งโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนและพลังงานน้ำ และความเชี่ยวชาญของกลุ่มก็มีประโยชน์อย่างยิ่งยวดต่อโครงการนี้ ซึ่งเป็นโรงไฟฟ้าไฮโดรเจนขนาดใหญ่รูปแบบนี้แห่งแรกในโลก
"FH2R มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อโตชิบาเนื่องจากเป็นโครงการไฮโดรเจนที่ใหญ่ที่สุดที่บริษัทเคยดำเนินการมา นี่เป็นครั้งแรกที่บริษัทได้รับมอบหมายให้จัดการระบบพลังงานไฮโดรเจนทั้งระบบ ตั้งแต่การเตรียมสถานที่ไปจนถึงการติดตั้งระบบขนาดใหญ่นี้ เราทำงานร่วมกับหลายหน่วยงาน ทั้ง บริษัท โทโฮคุ อิเล็กทริก พาวเวอร์ จำกัด และ อิวาทานิ คอร์ปอเรชั่น รวมถึงซัพพลายเออร์รายอื่น เช่น คาจิมะ คอร์ปอเรชั่น และประสานงานอย่างใกล้ชิดกับ องค์การพัฒนาพลังงานใหม่และเทคโนโลยีอุตสาหกรรม (NEDO) องค์กรทรัพยากรธรรมชาติและพลังงานของญี่ปุ่น และหน่วยงานรัฐต่างๆ ที่ทำหน้าที่บริหารจังหวัดฟุกุชิมะและเมืองนามิเอะ" นายยามาเนะกล่าว
หากลองมองจากแง่มุมต่างๆแล้ว พลังงานไฮโดรเจนอาจเป็นแสงส่องสว่างที่ช่วยนำทางสู่อนาคตที่ดีขึ้น โครงการ FH2R นี้นับเป็นก้าวแรกของเราสู่การฟื้นฟูจากแผ่นดินไหวครั้งยิ่งใหญ่ในโทโฮคุและนำเราไปสู่สังคมไฮโดรเจนที่เราต่างมุ่งมั่นตั้งใจสร้างสรรค์ให้เกิดขึ้น