คาร์บอนฟุตพริ้นท์และไฮโดรเจนเป็นพลังงานสะอาดได้อย่างไร

Key points 

• ในการผลิตพลังงานหมุนเวียนที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน ไม่ใช้ปลอดคาร์บอนเป็นศูนย์ทั้งหมด 
• คาร์บอนของการผลิตไฮโดรเจนต่อแหล่งพลังงานสะอาด ตั้งแต่ลบ 48 ถึงเกือบ 76 กิโลกรัม ของ CO2e ต่อกิโลกรัม H2
• การปล่อยมลพิษเหล่านี้ส่วนใหญ่มาจากกระบวนการผลิต การผลิตไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิลต่างๆ

เศรษฐศาสตร์ที่ยากลําบาก และการขาดกรอบนโยบายที่สนับสนุน ทุกวันนี้ อุปกรณ์ที่จําเป็นในการผลิต จัดเก็บ และใช้ไฮโดรเจนนั้นพร้อมในเชิงพาณิชย์ และความพยายามระดับโลกในการผลิตในวงกว้างกําลังเพิ่มขึ้น

ข้อมูลจาก world economic forum ระบุว่านอกจากนี้ กรอบการกํากับดูแล เช่น ข้อตกลงปารีส และเมื่อเร็วๆ นี้ European Green Deal, Inflation Reduction Act (IRA) และการก่อตัวของ European Hydrogen Bank กําลังทําให้อุตสาหกรรมไฮโดรเจนเป็นจริงอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง IRA เป็นผู้เปิดใช้งานทางเศรษฐกิจที่แข็งแกร่งซึ่งให้เงินอุดหนุนสูงถึง 3 ดอลลาร์สหรัฐ ต่อกิโลกรัม ไฮโดรเจน แม้จะมีความพยายามอย่างมาก แต่อุตสาหกรรมไฮโดรเจนก็ยังไม่ได้จัดการกับความท้าทายทางเทคนิค เศรษฐกิจ และนโยบายมากมาย หนึ่งในความท้าทายเหล่านี้หมุนรอบความเข้มของคาร์บอนและระบบการตั้งชื่อสีของไฮโดรเจน

ในขณะที่ความตระหนักทางสังคม เกี่ยวกับเชื้อเพลิงฟอสซิลและคาร์บอนที่เกี่ยวข้องมีการพัฒนาในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา เรามักจะลืมไปว่าการผลิตพลังงานหมุนเวียนไม่ใช่คาร์บอนเป็นศูนย์ทั้งหมด โดยทั่วไป เทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนมีคาร์บอนต่ํากว่าอย่างมีนัยสําคัญเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี การปล่อยก๊าซคาร์บอนตลอดอายุการใช้งานอาจมีนัยสําคัญ

การปล่อยมลพิษเหล่านี้ส่วนใหญ่มาจากกระบวนการผลิต ซึ่งปัจจุบันอาศัยไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิลหรือคาร์บอนรูปแบบต่างๆ อย่างมากในการแปรรูปส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น เหล็กที่ใช้ในเทคโนโลยีเหล่านี้ส่วนใหญ่มีส่วนรับผิดชอบต่อการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วโลกประมาณ 7-9% นอกจากนี้ การผลิตโพลีซิลิคอนยังอาศัยถ่านหินเพื่อลดซิลิกาและผลิตซิลิกอนเกรดโลหการด้วยความตั้งใจที่จะแปลงเป็นแผงโซลาร์เซลล์หรือการใช้เซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ

แหล่งปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่สําคัญอื่นๆ ในการผลิตพลังงานหมุนเวียนมาจากการขนส่งเทคโนโลยีเหล่านี้จากสถานที่ผลิตไปจนถึงสถานที่ใช้งาน นอกจากนี้ เทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนบางอย่างอาจต้องการรากฐานที่มั่นคงสําหรับการใช้งานหรือโครงสร้างคอนกรีตเพิ่มเติม เช่นเดียวกับในไฟฟ้าพลังน้ําที่แผนไฟฟ้าพลังน้ําที่ใช้อ่างเก็บน้ําต้องการเขื่อนคอนกรีต ทางรั่วไหล และโรงไฟฟ้า

คาร์บอนในความร้อนใต้พิภพสูงมักเกี่ยวข้องกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ใต้ผิวดินที่ถูกระบายออกระหว่างการทํางานของโรงงานความร้อนใต้พิภพ จากข้อมูลของธนาคารโลก การปล่อย CO2 โดยเฉลี่ยจากความร้อนใต้พิภพคือ 122 gCO2 ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ในขณะที่โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนใต้พิภพบางแห่งอาจปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากถึง 1,200 gCO2 ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงในขั้นต้น อย่างไรก็ตาม การปล่อยมลพิษเหล่านี้คาดว่าจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป

ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (NREL) ในโคโลราโดได้ทําการประเมินวงจรชีวิตของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการผลิตไฟฟ้า และสรุปว่าในขณะที่การปล่อยมลพิษจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนและนิวเคลียร์มีรอยเท้าคาร์บอนไดออกไซด์ต่ํากว่าการผลิตเชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างมีนัยสําคัญ เทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนบางอย่างสามารถเข้าถึงระดับ CO2e สูงกว่า 200 กรัมต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง 

คาร์บอนของการผลิตไฮโดรเจนต่อแหล่งพลังงานสะอาดการใช้ตัวเลข NREL เหล่านี้และสมมติว่าการใช้พลังงานอิเล็กโทรไลเซอร์อยู่ในช่วง 48-58 kWh/kgH2 จะได้คาร์บอนฟุตพริ้นท์ต่อกิโลกรัมของไฮโดรเจนที่สร้างขึ้น การคํานวณไม่รวมถึงการปล่อยมลพิษจากการขนส่งไฮโดรเจน การบีบอัด หรือการแปลงเพิ่มเติมเป็นอนุพันธ์ไฮโดรเจน การปล่อยมลพิษจากการผลิตอิเล็กโทรไลเซอร์และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ และการปล่อยมลพิษจากการใช้งานสิ่งอํานวยความสะดวกอิเล็กโทรไลเซอร์ก็ถูกละเว้นเช่นกัน ด้วยเหตุนี้ ตัวเลขเหล่านี้อาจสูงขึ้น

ในขณะที่การผลิตไฮโดรเจนโดยใช้พลังงานหมุนเวียนหรือนิวเคลียร์มีรอยเท้าคาร์บอนที่ต่ํากว่าอย่างมีนัยสําคัญเมื่อเทียบกับไฮโดรเจนที่ใช้ไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ในบางกรณี เป็นการยากที่จะเรียกไฮโดรเจนหมุนเวียนว่าคาร์บอนฟรี ชีวมวลนําเสนอกรณีที่น่าสนใจ ซึ่งการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แตกต่างกันไปตั้งแต่ลบ 48 ถึงเกือบ 76 กิโลกรัม ของ CO2e ต่อกิโลกรัมไฮโดรเจน สิ่งนี้ทําให้ไฮโดรเจนจากชีวมวลที่ผลิตได้ทั้งคาร์บอนติดลบหรือเทียบได้กับเชื้อเพลิงฟอสซิลในแง่ของความเข้มของคาร์บอน