คอมเพรสเซอร์ไดอะแฟรม: โอกาสและการเติบโตในการขยายสถานีไฮโดรเจนแบบบูรณาการ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พลังงานไฮโดรเจนได้กลับมาเป็นหัวข้อสำคัญในภาคส่วนพลังงานใหม่ อุตสาหกรรมไฮโดรเจนได้รับการระบุอย่างชัดเจนว่าเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมใหม่แนวหน้าที่สำคัญสำหรับการพัฒนา ควบคู่ไปกับภาคส่วนอื่นๆ เช่น วัสดุใหม่และยาที่สร้างสรรค์ รายงานเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการพัฒนาเครื่องยนต์การเติบโตใหม่ๆ อย่างแข็งขัน รวมถึงการผลิตทางชีวภาพ การบินและอวกาศเชิงพาณิชย์ และเศรษฐกิจในพื้นที่ต่ำ ขณะเดียวกันก็ให้ความสำคัญอย่างชัดเจนกับการเร่งพัฒนาอุตสาหกรรมไฮโดรเจนเป็นครั้งแรก ซึ่งเน้นย้ำถึงศักยภาพมหาศาลของพลังงานไฮโดรเจน

ปัจจุบัน การผลิตไฮโดรเจนจากถ่านหินครองส่วนแบ่งการผลิต คิดเป็น 64% รองลงมาคือไฮโดรเจนจากผลพลอยได้ในอุตสาหกรรม (21%) ไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติ (14%) และวิธีอื่นๆ (1%) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการผลิตไฮโดรเจนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลครองส่วนแบ่งการผลิตสูงสุดที่ 99% ในขณะที่ “ไฮโดรเจนสีเขียว” ที่ใช้ไฟฟ้าและวิธีการอื่นๆ ยังคงเป็นเพียงส่วนน้อย ดังนั้น สถานีเติมไฮโดรเจนในปัจจุบันจึงใช้รูปแบบการผลิต-การจัดเก็บ-การขนส่งเป็นหลัก ดังนี้ บริษัทปิโตรเคมีในพื้นที่ห่างไกลผลิตไฮโดรเจนจากเชื้อเพลิงฟอสซิล อัดไฮโดรเจนที่มีแรงดันต่ำ (โดยทั่วไปประมาณ 1.5 เมกะปาสกาล) ให้เหลือประมาณ 20 เมกะปาสกาลโดยใช้คอมเพรสเซอร์ และจัดเก็บในรถพ่วงท่อขนาด 22 เมกะปาสกาล จากนั้นไฮโดรเจนจะถูกขนส่งไปยังสถานีเติมเชื้อเพลิง ซึ่งไฮโดรเจนจะถูกอัดเป็นครั้งที่สองให้เหลือ 45 เมกะปาสกาลสำหรับยานยนต์เซลล์เชื้อเพลิง รูปแบบที่กระจัดกระจายในเชิงพื้นที่นี้ทำให้ต้นทุนการขนส่ง ค่าใช้จ่ายด้านอุปกรณ์ และการใช้เวลาเพิ่มขึ้น ในขณะที่ยังคงถูกจำกัดด้วยการผลิต “ไฮโดรเจนสีเทา” ที่ต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล 

นอกจากนี้ ตามกฎระเบียบปัจจุบัน ไฮโดรเจนยังถูกจัดให้เป็นสารเคมีอันตรายที่ติดไฟและระเบิดได้ ส่งผลให้โครงการผลิตไฮโดรเจนส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในนิคมอุตสาหกรรมเคมีที่ห่างไกลซึ่งมีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด

ด้วยเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลซิสที่ก้าวหน้า ต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวก็ลดลงเรื่อยๆ ในเวลาเดียวกัน นโยบายด้านสิ่งแวดล้อม เช่น “การเพิ่มปริมาณคาร์บอนและความเป็นกลางของคาร์บอน” กำลังผลักดันให้ไฮโดรเจนสีเขียวกลายเป็นแนวทางสำคัญสำหรับการพัฒนาพลังงานก๊าซในอนาคต สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศคาดการณ์ว่าภายในปี 2030 เทคโนโลยีไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำ เช่น อิเล็กโทรไลซิส จะมีส่วนแบ่งการตลาดไฮโดรเจน 14% ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อรูปแบบสถานีเติมเชื้อเพลิง การผลิตแบบอิเล็กโทรไลซิสซึ่งมีวัตถุดิบที่เข้าถึงง่ายและสะดวก ทำให้สามารถผลิตไฮโดรเจนได้เกินกว่าพื้นที่ผลิตสารเคมีแบบเดิม การบีบอัดไฮโดรเจนที่ผลิตในสถานที่โดยตรงเพื่อเติมเชื้อเพลิงในรถยนต์ช่วยขจัดการขนส่งระยะไกลและการบีบอัดรอง ซึ่งช่วยลดต้นทุนทางเศรษฐกิจและเวลาได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เพื่อปรับตัวให้เข้ากับห่วงโซ่อุปทานไฮโดรเจนที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นหลัก คอมเพรสเซอร์ไดอะแฟรมสองประเภทครองตลาดในปัจจุบัน ได้แก่ 1) หน่วยบรรจุไฮโดรเจนที่มีแรงดันไอดีประมาณ 1.5 MPa และแรงดันปล่อย 20-22 MPa 2) คอมเพรสเซอร์สถานีเติมเชื้อเพลิงที่มีแรงดันไอดี 5-20 MPa และแรงดันปล่อย 45 MPa อย่างไรก็ตาม กระบวนการสองขั้นตอนนี้ต้องอาศัยการทำงานประสานกันของทั้งสองหน่วย นอกจากนี้ เมื่อแรงดันในถังเก็บไฮโดรเจนลดลงต่ำกว่า 5 MPa คอมเพรสเซอร์เติมเชื้อเพลิงก็จะทำงานไม่ได้ ส่งผลให้อัตราการใช้ไฮโดรเจนต่ำ

ในทางกลับกัน สถานีผลิตและเติมไฮโดรเจนแบบบูรณาการแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่เหนือกว่า ในรุ่นนี้ ไฮโดรเจนจากอิเล็กโทรไลซิสสามารถบีบอัดจาก ~1.5MPa เป็น 45MPa ได้โดยตรงโดยใช้คอมเพรสเซอร์ไดอะแฟรมตัวเดียว ซึ่งช่วยลดต้นทุนด้านอุปกรณ์และเวลาได้อย่างมาก นอกจากนี้ เกณฑ์ความดันไอดีที่ต่ำกว่า (1.5MPa เทียบกับ 5MPa) ยังช่วยปรับปรุงการใช้ไฮโดรเจนได้อย่างมากอีกด้วย  

เนื่องจากเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลซิสมีความก้าวหน้า สถานีไฮโดรเจนแบบบูรณาการจึงคาดว่าจะได้รับการนำมาใช้อย่างแพร่หลายมากขึ้น ส่งผลให้ตลาดมีความต้องการคอมเพรสเซอร์ไดอะแฟรม 1.5MPa ถึง 45MPa บริษัทของเรามีความสามารถในการออกแบบและผลิตอย่างครอบคลุมเพื่อมอบโซลูชันที่ปรับแต่งได้สำหรับสถานการณ์การใช้งานนี้ ด้วยสัดส่วนการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวที่เพิ่มขึ้น สถานีแบบบูรณาการจึงคาดว่าจะขยายตัวเพิ่มขึ้น ขยายทั้งโอกาสการใช้งานของคอมเพรสเซอร์ไดอะแฟรมและกลุ่มผลิตภัณฑ์ของเรา ขณะเดียวกันก็ส่งมอบโซลูชันการเติมเชื้อเพลิงที่สร้างสรรค์

อย่างไรก็ตาม ความท้าทายในการพัฒนาสถานีไฮโดรเจนแบบบูรณาการและคอมเพรสเซอร์ที่เกี่ยวข้องยังคงมีอยู่ เช่น ต้นทุนอิเล็กโทรไลซิสที่สูง การจำแนกสารเคมีอันตรายของไฮโดรเจน และโครงสร้างพื้นฐานไฮโดรเจนที่ไม่สมบูรณ์ การแก้ไขปัญหาเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพจะเป็นสิ่งสำคัญในการพัฒนาระบบพลังงานไฮโดรเจนแบบบูรณาการ