คอมเพรสเซอร์ไดอะแฟรม: โอกาสและการเติบโตในการขยายสถานีไฮโดรเจนแบบบูรณาการ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พลังงานไฮโดรเจนได้กลับมาเป็นประเด็นสำคัญอีกครั้งในภาคพลังงานใหม่ อุตสาหกรรมไฮโดรเจนได้รับการระบุอย่างชัดเจนว่าเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมเกิดใหม่ที่สำคัญสำหรับการพัฒนา ควบคู่ไปกับภาคส่วนอื่นๆ เช่น วัสดุใหม่และยานวัตกรรม รายงานต่างๆ เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการปลูกฝังกลไกขับเคลื่อนการเติบโตใหม่ๆ อย่างแข็งขัน ซึ่งรวมถึงการผลิตทางชีวภาพ การบินและอวกาศเชิงพาณิชย์ และเศรษฐกิจระดับต่ำ ขณะเดียวกันก็ให้ความสำคัญกับการเร่งพัฒนาอุตสาหกรรมไฮโดรเจนเป็นครั้งแรก ซึ่งตอกย้ำถึงศักยภาพอันมหาศาลของพลังงานไฮโดรเจน

ปัจจุบัน การผลิตไฮโดรเจนจากถ่านหินมีสัดส่วนมากที่สุดในโครงสร้างอุปทาน คิดเป็น 64% รองลงมาคือไฮโดรเจนจากผลพลอยได้จากอุตสาหกรรม (21%) ไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติ (14%) และวิธีอื่นๆ (1%) แสดงให้เห็นว่าการผลิตไฮโดรเจนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลมีสัดส่วนสูงสุดที่ 99% ขณะที่ “ไฮโดรเจนสีเขียว” และวิธีการอื่นๆ ที่ใช้อิเล็กโทรไลซิสยังคงมีสัดส่วนน้อย ดังนั้น สถานีเติมไฮโดรเจนในปัจจุบันจึงใช้รูปแบบการผลิต-จัดเก็บ-ขนส่ง ดังนี้ บริษัทปิโตรเคมีในพื้นที่ห่างไกลผลิตไฮโดรเจนจากเชื้อเพลิงฟอสซิล อัดไฮโดรเจนความดันต่ำ (โดยทั่วไปประมาณ 1.5 เมกะปาสคาล) ให้เหลือประมาณ 20 เมกะปาสคาลโดยใช้เครื่องอัด และจัดเก็บในรถพ่วงแบบท่อขนาด 22 เมกะปาสคาล จากนั้นไฮโดรเจนจะถูกส่งไปยังสถานีเติมเชื้อเพลิง ซึ่งจะถูกอัดให้แรงดันทุติยภูมิเป็น 45 เมกะปาสคาลสำหรับยานยนต์เซลล์เชื้อเพลิง รูปแบบการกระจายตัวในเชิงพื้นที่นี้เพิ่มต้นทุนการขนส่ง ค่าใช้จ่ายด้านอุปกรณ์ และการสิ้นเปลืองเวลา ในขณะที่ยังคงถูกจำกัดด้วยการผลิต “ไฮโดรเจนสีเทา” ที่พึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล 

ยิ่งไปกว่านั้น ภายใต้กฎระเบียบปัจจุบัน ไฮโดรเจนยังถูกจัดประเภทเป็นสารเคมีอันตรายไวไฟและระเบิดได้ ส่งผลให้โครงการผลิตไฮโดรเจนส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในนิคมอุตสาหกรรมเคมีที่ห่างไกลซึ่งมีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด

ด้วยเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลซิสที่ก้าวหน้าขึ้น ต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวจึงค่อยๆ ลดลง ขณะเดียวกัน นโยบายด้านสิ่งแวดล้อม เช่น “การปล่อยคาร์บอนสูงสุดและความเป็นกลางทางคาร์บอน” กำลังผลักดันให้ไฮโดรเจนสีเขียวกลายเป็นทิศทางสำคัญสำหรับการพัฒนาพลังงานก๊าซในอนาคต สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) คาดการณ์ว่าภายในปี พ.ศ. 2573 เทคโนโลยีไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำ เช่น อิเล็กโทรไลซิส จะมีสัดส่วน 14% ของตลาดไฮโดรเจน ซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อรูปแบบสถานีเติมเชื้อเพลิง การผลิตด้วยอิเล็กโทรไลซิส ซึ่งมีวัตถุดิบที่ง่ายและเข้าถึงได้ ช่วยให้สามารถผลิตไฮโดรเจนได้เหนือกว่าโรงงานเคมีแบบเดิม การอัดไฮโดรเจนที่ผลิตได้ ณ สถานที่โดยตรงเพื่อเติมเชื้อเพลิงในรถยนต์ช่วยลดการขนส่งทางไกลและการอัดไฮโดรเจนทุติยภูมิ ซึ่งช่วยลดต้นทุนทางเศรษฐกิจและเวลาได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เพื่อปรับตัวให้เข้ากับห่วงโซ่อุปทานไฮโดรเจนที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นหลัก คอมเพรสเซอร์แบบไดอะแฟรมมีสองประเภทหลักที่ครองตลาดในปัจจุบัน ได้แก่ 1) หน่วยบรรจุไฮโดรเจนที่มีแรงดันไอดีประมาณ 1.5 เมกะปาสคาล และแรงดันปล่อย 20-22 เมกะปาสคาล 2) หน่วยเติมไฮโดรเจนที่มีแรงดันไอดี 5-20 เมกะปาสคาล และแรงดันปล่อย 45 เมกะปาสคาล อย่างไรก็ตาม กระบวนการสองขั้นตอนนี้จำเป็นต้องอาศัยการทำงานร่วมกันของทั้งสองหน่วย นอกจากนี้ เมื่อแรงดันในถังเก็บไฮโดรเจนลดลงต่ำกว่า 5 เมกะปาสคาล คอมเพรสเซอร์เติมไฮโดรเจนก็จะทำงานไม่ได้ ส่งผลให้อัตราการใช้ไฮโดรเจนต่ำ

ในทางตรงกันข้าม สถานีผลิตและเติมไฮโดรเจนแบบบูรณาการแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่เหนือกว่า ในรูปแบบนี้ ไฮโดรเจนจากกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสสามารถบีบอัดจาก ~1.5 เมกะปาสคาล เป็น 45 เมกะปาสคาลได้โดยตรงโดยใช้คอมเพรสเซอร์ไดอะแฟรมเดี่ยว ซึ่งช่วยลดต้นทุนด้านอุปกรณ์และเวลาได้อย่างมาก เกณฑ์ความดันไอดีที่ต่ำกว่า (1.5 เมกะปาสคาล เทียบกับ 5 เมกะปาสคาล) ยังช่วยปรับปรุงการใช้ประโยชน์ของไฮโดรเจนได้อย่างมากอีกด้วย  

ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลซิส คาดว่าสถานีไฮโดรเจนแบบบูรณาการจะได้รับความนิยมอย่างกว้างขวางมากขึ้น ส่งผลให้ตลาดมีความต้องการคอมเพรสเซอร์ไดอะแฟรมที่มีกำลังอัด 1.5-45 เมกะปาสคาล บริษัทของเรามีความสามารถในการออกแบบและผลิตที่ครอบคลุม เพื่อนำเสนอโซลูชันที่ปรับแต่งให้เหมาะสมกับการใช้งานในสถานการณ์นี้ ด้วยสัดส่วนการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวที่เพิ่มขึ้น สถานีไฮโดรเจนแบบบูรณาการจึงคาดว่าจะขยายตัวเพิ่มขึ้น ซึ่งจะขยายโอกาสการใช้งานคอมเพรสเซอร์ไดอะแฟรมและกลุ่มผลิตภัณฑ์ของเรา พร้อมกับนำเสนอโซลูชันการเติมเชื้อเพลิงที่เป็นนวัตกรรม

อย่างไรก็ตาม การพัฒนาสถานีไฮโดรเจนแบบบูรณาการและคอมเพรสเซอร์ที่เกี่ยวข้องยังคงมีความท้าทายอยู่ ซึ่งรวมถึงต้นทุนอิเล็กโทรไลซิสที่สูง การจำแนกสารเคมีอันตรายของไฮโดรเจน และโครงสร้างพื้นฐานไฮโดรเจนที่ไม่สมบูรณ์ การแก้ไขปัญหาเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพจะเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาระบบพลังงานไฮโดรเจนแบบบูรณาการ