รู้ลึกเรื่องรถ
E-FUEL ความหวังใหม่ของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ?
เป็นที่ทราบกันดีว่าแสงแดดสามารถนำมาใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงได้ และเชื้อเพลิงชนิดใหม่ที่เราสามารถผลิตได้จากแสงแดดนั้น เป็นเชื้อเพลิงชนิดพิเศษที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมซึ่งมีชื่อเรียกว่า E-FUEL (อี-ฟิวล์)
E-FUEL หรือ ELECTROFUEL (อีเลคทรอฟิวล์) เป็นเชื้อเพลิงสังเคราะห์ที่ได้มาจากกระบวนการ PTL (POWER-TO-LIQUID) หรือการเปลี่ยนพลังงานให้กลายเป็นของเหลว ซึ่งเป็นกระบวนการผลิตที่มีความเป็นกลางทางคาร์บอน (CARBON NEUTRAL) นั่นคือ มีปริมาณการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) สู่ชั้นบรรยากาศเท่ากับปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกดูดซับกลับคืนมาด้วยวิธีการต่างๆ ซึ่งเป็นการลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ตั้งแต่ต้นทาง ไม่ว่าจะเป็น ลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล และช่วยสร้างความสมดุลของปริมาณแกสเรือนกระจกด้วยวิธีดูดซับแบบธรรมชาติ อาทิ การปลูกป่า ตามด้วยการใช้เทคโนโลยีช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้ไฟฟ้า และทรัพยากรต่างๆ ในกระบวนการผลิต เพื่อลดการปลดปล่อยแกสคาร์บอนไดออกไซด์หรือแกสเรือนกระจก และการซื้อคาร์บอนเครดิท (CARBON CREDIT) เพื่อชดเชยหากกระบวนการผลิตยังคงมีการปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ หรือแกสเรือนกระจก
ปัจจุบัน เราจะพบว่าภาคธุรกิจหรืออุตสาหกรรมระดับนานาชาติ ต่างมีความมุ่งมั่นในการยกระดับมาตรการลดการปล่อยแกสเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศ ในทุกขั้นตอนของอุตสาหกรรม โดยใช้เชื้อเพลิง E-FUEL ก็เป็นหนึ่งในกระแสแนวคิดนี้
E-FUEL จะเข้ามาแทนที่กระบวนการผลิตเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมที่อาศัยการขุดเจาะ และดูดน้ำมันดิบจากใต้พื้นพิภพมากลั่นในแบบที่เราคุ้นเคย โดยเชื้อเพลิงชนิดใหม่นี้จะผลิตจาก “พลังงานไฟฟ้า” ที่ได้มาจากแหล่งพลังงานธรรมชาติ ทั้งจากกระแสลม กระแสน้ำ และแสงอาทิตย์
กระแสไฟฟ้าที่ได้มาจากแหล่งพลังงานธรรมชาติเหล่านี้ จะถูกนำมาใช้ในการแยกธาตุไฮโดรเจน (H2) ออกมาจาก “น้ำ” (H2O) ด้วยกระบวนการแยกน้ำด้วยกระแสไฟฟ้าที่เรียกว่า อีเลคทรอไลซิส (ELECTROLYSIS) ที่จะดึงไฮโดรเจน และออกซิเจนออกมา โดยไฮโดรเจนที่ได้จะถูกนำไปทำปฏิกิริยาร่วมกันกับ “คาร์บอนโมนอกไซด์ (CO)” ที่สกัดจาก “คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)” ทั้งที่มีอยู่ในธรรมชาติ หรือได้มาจากของเหลือจากอุตสาหกรรมหนัก อาทิ การผลิตปูนซีเมนท์ หรือโรงไฟฟ้าที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในการผลิตกระแสไฟฟ้า
ไฮโดรเจน และคาร์บอนโมนอกไซด์ ที่ได้จะถูกนำมาสังเคราะห์ให้เกิดสายโมเลกุล “ไฮโดรคาร์บอนสายยาว” (LONG CHAIN HYDROCARBON) ซึ่งเป็นองค์ประกอบของเชื้อเพลิงเหลวตระกูล เมธานอล (METHANOL) โดยจะถูกนำไปสังเคราะห์ให้เป็น น้ำมันเบนซิน หรือดีเซล ตามความต้องการของผู้ผลิต และสามารถนำไปใช้กับเครื่องจักรที่มีอยู่แล้วในโลกของเราได้ทันที โดยที่ไม่ต้องขุดหาน้ำมันดิบมากลั่นเหมือนที่ทำกันมานับร้อยปี
หลักการนั้นเรียกว่ายอดเยี่ยม เพราะเราสามารถสร้างเชื้อเพลิงได้จากพลังงานที่มีเหลือล้นในธรรมชาติ คือ สายลม และแสงแดด อีกทั้งสามารถขนส่งพลังงานภายใต้เครือข่ายที่มีอยู่แล้ว โดยปัจจุบันนี้มีโครงการทดลองสร้างโรงงานผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์ต้นแบบ โดยใช้แผงโซลาร์เซลล์จำนวนมหาศาล จัดตั้งขึ้นในเขตทะเลทรายที่มีแสงแดดรุนแรงตลอดปีหลายพื้นที่ อาทิ แอฟริกาเหนือ ออสเตรเลีย และอเมริกาใต้ (ใครที่คิดว่าบ้านเราร้อน ต้องบอกว่ามีที่ๆ ร้อนกว่าบ้านเราอีกมากมายนัก) หรือผลิตขึ้นโดยกระแสไฟฟ้าที่ได้มาจากโรงไฟฟ้ากังหันลมขึ้นในเขตที่มีลมแรงตลอดทั้งปีในประเทศชิลี
อย่างไรก็ตาม ราคาเชื้อเพลิงสังเคราะห์ในขั้นทดลองนี้ ยังสูงกว่าเชื้อเพลิงที่ได้จากการขุดเจาะร่วม 10 เท่า เพราะกว่าจะได้เชื้อเพลิงออกมาใช้ มีขั้นตอนมากมาย และกว่าจะทำให้ราคาของมันลดลงได้ก็จะต้องมีการขยายกำลังการผลิตเพิ่มขึ้นกว่าในปัจจุบัน
อีกหนึ่งข้อถกเถียงกัน คือ ประสิทธิภาพในการ “สงวนพลังงาน” เนื่องจากพลังงานของเชื้อเพลิงสังเคราะห์ ที่ได้มาจากกระบวนแปรรูปไฟฟ้านับว่าต่ำมาก หากเปรียบเทียบกับการนำกระแสไฟฟ้าที่รับมาจากแสงอาทิตย์ แล้วนำไปสะสมไว้ในรูปแบบของกระแสไฟฟ้าในแบทเตอรี ตัวอย่างเช่น คุณจะสามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าในแบทเตอรีของรถไฟฟ้าประเภท BEV ไปเป็นพลังงานในการขับเคลื่อนได้มากถึง 70 % โดยสูญเสียไปกับมอเตอร์ไฟฟ้าและรูปแบบของความร้อนเพียง 30 % แต่ในทางกลับกัน พลังงานไฟฟ้าที่ได้จากแสงอาทิตย์ 100 % หากนำไปผลิตเป็นเชื้อเพลิงสังเคราะห์แล้ว อันดับแรกต้องนำกระแสไฟฟ้าที่ได้ไปใช้ในขั้นตอนการแยกแกสไฮโดรเจนออกจากน้ำ ซึ่งจะเสียพลังงานไปทันที 36 % จากนั้นอีกส่วนหนึ่งจะถูกนำไปใช้ในกระบวนการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งจะเสียพลังงานไปอีก 7 % ต่อมากระแสไฟฟ้าอีก 21 % จะถูกนำไปใช้ใน “กระบวนการสังเคราะห์เพื่อสร้างพันธเคมีไฮโดรคาร์บอนสายยาว” เพื่อผลิตเป็นเชื้อเพลิงสังเคราะห์ สุดท้ายเมื่อนำ “เชื้อเพลิงสังเคราะห์” มาเผาไหม้ในเครื่องยนต์ พลังงานของ “เชื้อเพลิงสังเคราะห์” ที่ได้จะเหลือมาใช้ในการขับเคลื่อนเพียง 28 % ไม่ต่างไปจากเชื้อเพลิงปกติ
พูดให้เข้าใจง่ายๆ คือ พลังงานไฟฟ้า 100 % ที่เก็บเกี่ยวได้จากธรรมชาติ จะเหลือเป็นพลังงานสำหรับใช้ในการขับเคลื่อนเพียง 8 % เท่านั้น !
แต่ถึงอย่างไรก็ตามเพราะ “เชื้อเพลิงแบบเหลว” ที่เราใช้กันทุกวันนี้ก็มี “ความหนาแน่นพลังงาน” (POWER DENSITY) สูงกว่าแบทเตอรีมาก โดยการคิดคำนวณกันที่ “น้ำหนัก” ซึ่งทั่วไปแล้ว แบทเตอรี 1 กก. จะมีความหนาแน่นพลังงานราว 0.1-0.27 กิโลวัตต์ชั่วโมง ในขณะที่เชื้อเพลิงเบนซิน 1 กก. จะมีความหนาแน่นพลังงานมากถึง 13 กิโลวัตต์ชั่วโมง นั่นหมายถึง เชื้อเพลิงเบนซิน 1 กก. มีความหนาแน่นของพลังงานมากกว่าแบทเตอรีถึง 50-130 เท่า (น้ำมันดีเซลยิ่งมีความหนาแน่นของพลังงานสูงยิ่งขึ้นไปอีก) ดังนั้น การเลือกที่จะเก็บพลังงานในรูปแบบของ “เชื้อเพลิง” ก็ยังคงเหมาะสมกับยานพาหนะที่ต้องการ “น้ำหนักเบา” อาทิ อากาศยาน หรือรถยนต์ที่ต้องเดินทางไกลเช่นเดิม
แม้จะมีราคาสูงเกินเอื้อม และยังมีการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศ แต่ด้วยกระบวนการผลิตเชื้อเพลิง ต้องมีการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์มาใช้ในการผลิต มันจึงมีความ “เป็นกลางทางคาร์บอน” (CARBON NEUTRAL) ดังนั้น หากในอนาคตมีการผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์ในปริมาณมาก ก็อาจเป็นแหล่งพลังงานรูปแบบใหม่ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมที่เหมาะสมกับอากาศยาน และบางส่วนก็อาจจะเหลือมาให้บรรดาคนรักรถเครื่องยนต์สันดาปภายในสุดคลาสสิค หรือรถเครื่องยนต์สันดาปภายในสมรรถนะสูง ได้ส่งเสียงคำรามกึกก้องกันต่อไป แต่ไม่ใช่ในเร็ววันนี้แน่นอน
เรื่องโดย : ภัทรกิติ์ โกมลกิติ
นิตยสาร 399 ฉบับเดือน กรกฏาคม ปี 2566
คอลัมน์ Online : รู้ลึกเรื่องรถ
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/article/456014