ปัจจุบันอุตสาหกรรมยานยนต์กำลังเปลี่ยนผ่านสู่ยุค “พลังงานสะอาด” โดย “รถยนต์ไฟฟ้าแบบแบตเตอรี่” (BEV) จะได้รับความนิยม แต่ข้อจำกัดด้านระยะเวลาชาร์จและความเสื่อมของแบตเตอรี่ยังคงเป็นประเด็นที่แก้ไม่ตก ทำให้ค่ายรถยนต์ยักษ์ใหญ่อย่าง BMW และ Toyota ผนึกกำลังพัฒนาเทคโนโลยี “เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน” (FCEV) อย่างจริงจัง
ความร่วมมือทางเทคโนโลยี
“BMW” ตั้งเป้าเปิดตัวรถยนต์ไฮโดรเจนรุ่นแรกในปี 2028 โดยร่วมมือกับ “Toyota” ในการพัฒนาระบบเซลล์เชื้อเพลิงรุ่นที่ 3 ที่มีขนาดกะทัดรัดลงถึง 25% และมีประสิทธิภาพสูงกว่ารุ่นก่อนหน้าอย่างมาก ซึ่ง BMW จะผลิตระบบขับเคลื่อนนี้ในโรงงานที่ออสเตรีย ส่วน Toyota จะผลิตในญี่ปุ่น
รถยนต์ไฮโดรเจน ถือว่ามีความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างยิ่ง เนื่องจากมีการปล่อยเพียง “น้ำ” ออกมาทางท่อไอเสียเท่านั้น กระบวนการเกิดขึ้นเมื่อไฮโดรเจนจากถังทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศภายในเซลล์เชื้อเพลิง เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าไปขับเคลื่อนมอเตอร์
รถยนต์ไฮโดรเจนสามารถเติมเชื้อเพลิงได้อย่างรวดเร็ว โดยใช้เวลาเพียง 3-5 นาที ซึ่งใกล้เคียงกับการเติมน้ำมันเบนซินหรือดีเซล นับเป็นข้อได้เปรียบกว่ารถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน อีกทั้งยังไม่มีเสียงดังรบกวนเวลาขับขี่ และมีประสิทธิภาพการทำงานที่เสถียรแม้ในสภาพอากาศที่หนาวเย็นจัด ซึ่งต่างจากแบตเตอรี่ที่มักจะมีประสิทธิภาพลดลงในอุณหภูมิต่ำ
ไมเคิล ราธ รองประธานฝ่ายรถยนต์ไฮโดรเจนของ BMW เน้นย้ำถึงความสำคัญของเทคโนโลยีนี้ว่า “สำหรับผู้ที่ต้องเดินทางบ่อยและต้องการความยืดหยุ่นสูง รถยนต์ FCEV อาจเป็นคำตอบที่ใช่ นับเป็นจิ๊กซอว์สำคัญที่จะสร้างระบบการสัญจรที่ยั่งยืน เพื่อลดการพึ่งพาเพียงแบตเตอรี่และเชื้อเพลิงฟอสซิลเพียงอย่างเดียว
อุปสรรคด้านโครงสร้างพื้นฐาน
ต่อให้มีข้อดีมากขนาดไหน แต่รถยนต์ไฮโดรเจนยังไม่ได้รับความนิยมมากนัก เพราะโครงสร้างพื้นฐานที่ยังไม่ครอบคลุม ในปีที่ผ่านมามีสถานีเติมไฮโดรเจนเพียงไม่ถึง 1,400 แห่งทั่วโลก เมื่อเทียบกับจุดชาร์จไฟฟ้าสาธารณะที่มีมากกว่า 5.7 ล้านจุด ส่งผลให้ยอดขายรถยนต์ไฮโดรเจนยังคงอยู่ในระดับต่ำ โดย Toyota มียอดขายรถยนต์ไฮโดรเจนรุ่น Mirai และ Crown รวมกันเพียง 1,168 คันในช่วงครึ่งหลังของปี 2025 ซึ่งลดลงจากปีก่อนหน้า
แฟรงค์ ฮอดจ์สัน นักวิเคราะห์พลังงานอาวุโสจาก Regen กล่าวว่า “เมื่อ 10 ปีก่อน เราเคยตั้งคำถามว่าการขนส่งทางถนนจะใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงหรือไม่ แต่ตอนนี้เราได้พิสูจน์แล้วว่าระบบขับเคลื่อนแห่งอนาคตคือแบตเตอรี่ไฟฟ้า”
นอกจากนี้ เซลล์เชื้อเพลิงมีความสามารถในการเปลี่ยนไฮโดรเจนในถัง ให้เป็นพลังงานขับเคลื่อนที่ล้อได้เพียงประมาณ 60% เท่านั้น ทั้งที่ประสิทธิภาพสูงสุดทางทฤษฎีของเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนถูกกำหนดไว้ที่ 83% โดยความสูญเสียนี้เกิดขึ้นในทุกขั้นตอนของกระบวนการ ตั้งแต่ขั้นตอนการผลิตไฮโดรเจน ซึ่งเป็นกระบวนการที่ขาดประสิทธิภาพในตัวเอง ไปจนถึงการสูญเสียพลังงานระหว่างการแปลงรูปพลังงานภายในตัวรถ
ด้วยเหตุนี้ ระบบขับเคลื่อนไฮโดรเจนจึงกลายเป็นระบบส่งกำลังที่มีประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ เมื่อเทียบกับการนำพลังงานไฟฟ้าไปชาร์จแบตเตอรี่โดยตรง เพราะมีการสูญเสียพลังงานสะสมเกิดขึ้นตลอดห่วงโซ่การแปรรูปพลังงานอย่างไม่อาจหลีกเลี่ยงได้
ขณะเดียวกัน กระบวนการผลิตไฮโดรเจนส่วนใหญ่ในปัจจุบันยังคงมาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งก่อให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
โรเบิร์ต สไตน์เบอร์เกอร์-วิลเคนส์ ผู้เชี่ยวชาญด้านไฮโดรเจนจากมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม เตือนว่า “หากคุณใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลประเภทใดก็ตามเพื่อผลิตไฮโดรเจน คุณจะปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์มากกว่าการใช้รถยนต์ดีเซลหรือเบนซินเสียอีก” ความหวังเดียวจึงอยู่ที่ “ไฮโดรเจนสีเขียว” ที่ผลิตจากพลังงานหมุนเวียน แต่ก็ยังมีต้นทุนที่สูงมากในปัจจุบัน
อีกทั้ง ต้นทุนการผลิตรถยนต์ที่สูง ยังส่งผลให้ราคาขายในตลาดแพงกว่ารถยนต์ไฟฟ้าทั่วไปมาก โดยรถยนต์อย่าง Toyota รุ่น Mirai มีราคาเริ่มต้นสูงถึงกว่า 80,000 ดอลลาร์ และต้องสั่งจองล่วงหน้าเป็นเวลานาน อุปสรรคเหล่านี้ทำให้ความเชื่อมั่นในอนาคตของรถยนต์นั่งส่วนบุคคลพลังงานไฮโดรเจนเริ่มสั่นคลอน แม้แต่ในสายตาของผู้บริหารระดับสูงของ Toyota เองในบางช่วงเวลา
อย่างไรก็ตาม BMW เชื่อว่าการเข้ามามีส่วนร่วมของพวกเขาจะช่วยสร้าง “หลักการประหยัดจากขนาด” (Economies of Scale) และเพิ่มภาพลักษณ์ความน่าสนใจให้กับรถยนต์ประเภทนี้ หากสามารถสร้างเครือข่ายสถานีเติมเชื้อเพลิงได้เพียงพอ รถยนต์ไฮโดรเจนอาจกลับมาสร้างแรงกระเพื่อมในตลาดได้อีกครั้ง เช่นเดียวกับการที่ภาครัฐในเยอรมนีเริ่มอัดฉีดงบประมาณเพื่อสร้างสถานีเติมไฮโดรเจนสำหรับรถบรรทุกหนัก
มุ่งสู่ยานยนต์เพื่อการพาณิชย์
ท่ามกลางความไม่แน่นอน Toyota ไม่ได้วางเดิมพันทั้งหมดไว้กับเทคโนโลยีเพียงอย่างเดียว แต่กระจายความเสี่ยงในการพัฒนาเทคโนโลยีหลายรูปแบบ ทั้งไฮบริด BEV และ FCEV เพื่อไม่ต้องรีบเร่งเข้าสู่เทคโนโลยีใดเทคโนโลยีหนึ่งเร็วเกินไป ในขณะที่ตลาดรถยนต์นั่งส่วนบุคคลยังเติบโตช้า ทั้ง BMW และ Toyota เริ่มเบนเข็มความสนใจไปที่กลุ่มยานยนต์เพื่อการพาณิชย์
รถบรรทุกและรถบัสที่ต้องเดินทางในเส้นทางประจำและบรรทุกน้ำหนักมาก ดูจะเป็นกลุ่มที่เหมาะสมกับไฮโดรเจนมากที่สุด เนื่องจากถังไฮโดรเจนมีน้ำหนักเบากว่าแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่จำเป็นสำหรับรถบรรทุกไฟฟ้า
แพทริค ชไนเดอร์ รัฐมนตรีว่าการกระทรวงคมนาคมของเยอรมนี กล่าวหลังจากเยี่ยมชมโรงงานของ Toyota ว่า “เราจำเป็นต้องทำให้ไฮโดรเจนพร้อมสำหรับการผลิตในซีรีส์ปกติ เพื่อจะได้ไม่ต้องพึ่งพาเพียงแบตเตอรี่และเชื้อเพลิงฟอสซิล”
เยอรมนีตั้งเป้าว่าภายในปี 2030 รถบรรทุกหนักที่จดทะเบียนใหม่ 75% จะเป็นรถยนต์ไร้มลพิษ ซึ่งส่วนหนึ่งจะเป็นระบบไฮโดรเจน ขณะที่ญี่ปุ่นเองก็มีแผนขยายกำลังการผลิตไฮโดรเจนเป็น 12 ล้านตันต่อปีภายในปี 2040
ตอนนี้เริ่มมีการใช้พลังงานไฮโดรเจนในโรงงานอุตสาหกรรมและระบบโลจิสติกส์ เช่น รถยก ในสนามบินคันไซ หรือรถบรรทุกหนักในเยอรมนีแล้ว แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนผ่านได้รวดเร็วในระยะสั้น นอกจากนี้ยังคาดว่าสถานีเติมไฮโดรเจนเพียงหนึ่งแห่งจะสามารถรองรับรถบรรทุกได้ 200 คันต่อวัน นับว่าจะมีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจในการลงทุนมากกว่าการรอคอยผู้ใช้รถยนต์นั่งส่วนบุคคลเปลี่ยนมาใช้
การจับมือกันของ BMW และ Toyota ในครั้งนี้ เป็นการเตรียมพร้อมสำหรับโครงสร้างพื้นฐานพลังงานในอนาคต แม้ความท้าทายจะยังคงอยู่ แต่การรักษาทางเลือกเทคโนโลยีที่หลากหลาย ถือเป็นกุญแจสำคัญในการเปลี่ยนผ่านสู่ยุคพลังงานสะอาดอย่างมั่นคงและยั่งยืน โดยมีเป้าหมายร่วมกันคือการขับเคลื่อนโลกใบนี้ไปข้างหน้า ทิ้งไว้เพียงแค่น้ำบริสุทธิ์เท่านั้น
ที่มา: Chemistry World, DW, Financial Times, Technology