คอมเพรสเซอร์แบบไดอะแฟรม: โอกาสและการเติบโตในการขยายตัวของสถานีไฮโดรเจนแบบครบวงจร

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พลังงานไฮโดรเจนได้กลับมาเป็นหัวข้อสำคัญในภาคพลังงานใหม่ อุตสาหกรรมไฮโดรเจนได้รับการระบุอย่างชัดเจนว่าเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมเกิดใหม่ที่มีศักยภาพในการพัฒนาสูง ควบคู่ไปกับภาคส่วนอื่นๆ เช่น วัสดุใหม่และยาที่คิดค้นขึ้นใหม่ รายงานต่างๆ เน้นย้ำถึงความจำเป็นในการบ่มเพาะเครื่องยนต์ขับเคลื่อนการเติบโตใหม่ๆ อย่างแข็งขัน รวมถึงการผลิตทางชีวภาพ การบินและอวกาศเชิงพาณิชย์ และเศรษฐกิจระดับต่ำ ขณะเดียวกันก็ให้ความสำคัญกับการเร่งพัฒนาอุตสาหกรรมไฮโดรเจนเป็นครั้งแรก สิ่งนี้เน้นย้ำถึงศักยภาพอันมหาศาลของพลังงานไฮโดรเจน

ปัจจุบัน การผลิตไฮโดรเจนจากถ่านหินครองสัดส่วนมากที่สุดในโครงสร้างอุปทาน คิดเป็น 64% รองลงมาคือไฮโดรเจนจากผลพลอยได้จากอุตสาหกรรม (21%) ไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติ (14%) และวิธีการอื่นๆ (1%) แสดงให้เห็นว่าการผลิตไฮโดรเจนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลครองตลาดอย่างเบ็ดเสร็จถึง 99% ในขณะที่ “ไฮโดรเจนสีเขียว” ที่ได้จากกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสและวิธีการอื่นๆ ยังคงมีสัดส่วนน้อย ดังนั้น สถานีเติมไฮโดรเจนในปัจจุบันจึงใช้โมเดลการผลิต-จัดเก็บ-ขนส่งดังต่อไปนี้เป็นหลัก: บริษัทปิโตรเคมีในพื้นที่ห่างไกลผลิตไฮโดรเจนจากเชื้อเพลิงฟอสซิล อัดไฮโดรเจนความดันต่ำ (โดยทั่วไปประมาณ 1.5 MPa) ให้สูงถึงประมาณ 20 MPa โดยใช้คอมเพรสเซอร์ และจัดเก็บไว้ในรถพ่วงบรรจุท่อความดัน 22 MPa จากนั้นไฮโดรเจนจะถูกขนส่งไปยังสถานีเติมเชื้อเพลิง ซึ่งจะถูกอัดซ้ำอีกครั้งให้สูงถึง 45 MPa สำหรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง โมเดลที่กระจัดกระจายตามพื้นที่นี้เพิ่มต้นทุนการขนส่ง ค่าใช้จ่ายด้านอุปกรณ์ และการใช้เวลา ในขณะที่ยังคงถูกจำกัดด้วยการผลิต “ไฮโดรเจนสีเทา” ที่พึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลอยู่ 

นอกจากนี้ ภายใต้กฎระเบียบปัจจุบัน ไฮโดรเจนถูกจัดอยู่ในประเภทสารเคมีอันตรายที่ติดไฟได้และระเบิดได้ ส่งผลให้โครงการผลิตไฮโดรเจนส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในนิคมอุตสาหกรรมเคมีที่ห่างไกล ซึ่งมีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด

ด้วยเทคโนโลยีการแยกด้วยไฟฟ้าที่ก้าวหน้าขึ้น ต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวจึงลดลงอย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกัน นโยบายด้านสิ่งแวดล้อม เช่น “การเพิ่มปริมาณการปล่อยคาร์บอนและการเป็นกลางทางคาร์บอน” กำลังผลักดันให้ไฮโดรเจนสีเขียวกลายเป็นทิศทางสำคัญสำหรับการพัฒนาพลังงานก๊าซในอนาคต องค์การพลังงานระหว่างประเทศคาดการณ์ว่าภายในปี 2030 เทคโนโลยีไฮโดรเจนคาร์บอนต่ำ เช่น การแยกด้วยไฟฟ้า จะครองส่วนแบ่ง 14% ของตลาดไฮโดรเจน ซึ่งจะมีอิทธิพลอย่างมากต่อการออกแบบสถานีเติมเชื้อเพลิง การผลิตโดยใช้การแยกด้วยไฟฟ้า ด้วยวัตถุดิบที่เรียบง่ายและหาได้ง่าย ทำให้สามารถผลิตไฮโดรเจนได้นอกเหนือจากโรงงานเคมีแบบดั้งเดิม การอัดไฮโดรเจนที่ผลิตได้ในสถานที่โดยตรงเพื่อเติมเชื้อเพลิงให้กับยานพาหนะ ช่วยลดการขนส่งระยะไกลและการอัดซ้ำ ซึ่งช่วยลดต้นทุนทางเศรษฐกิจและเวลาได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เพื่อปรับตัวให้เข้ากับห่วงโซ่อุปทานไฮโดรเจนที่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นหลัก ปัจจุบันคอมเพรสเซอร์แบบไดอะแฟรมสองประเภทครองตลาดอยู่ ได้แก่ 1) หน่วยเติมไฮโดรเจนที่มีแรงดันขาเข้าประมาณ 1.5 MPa และแรงดันขาออก 20-22 MPa และ 2) คอมเพรสเซอร์สถานีเติมไฮโดรเจนที่มีแรงดันขาเข้า 5-20 MPa และแรงดันขาออก 45 MPa อย่างไรก็ตาม กระบวนการสองขั้นตอนนี้ต้องอาศัยการทำงานที่ประสานกันของทั้งสองหน่วย นอกจากนี้ เมื่อแรงดันในถังเก็บไฮโดรเจนลดลงต่ำกว่า 5 MPa คอมเพรสเซอร์เติมไฮโดรเจนจะไม่สามารถทำงานได้ ส่งผลให้อัตราการใช้ไฮโดรเจนต่ำ

ในทางตรงกันข้าม สถานีผลิตและเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนแบบบูรณาการแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่เหนือกว่า ในแบบจำลองนี้ ไฮโดรเจนที่ได้จากการแยกด้วยไฟฟ้าสามารถอัดได้โดยตรงจากประมาณ 1.5 MPa เป็น 45 MPa โดยใช้คอมเพรสเซอร์แบบไดอะแฟรมเพียงตัวเดียว ซึ่งช่วยลดต้นทุนด้านอุปกรณ์และเวลาได้อย่างมาก เกณฑ์แรงดันขาเข้าที่ต่ำกว่า (1.5 MPa เทียบกับ 5 MPa) ยังช่วยปรับปรุงการใช้ไฮโดรเจนให้ดีขึ้นอย่างมากอีกด้วย  

เมื่อเทคโนโลยีการแยกด้วยไฟฟ้าก้าวหน้าขึ้น คาดว่าสถานีเติมไฮโดรเจนแบบครบวงจรจะได้รับความนิยมมากขึ้น ซึ่งจะผลักดันความต้องการของตลาดสำหรับคอมเพรสเซอร์แบบไดอะแฟรมขนาด 1.5MPa ถึง 45MPa บริษัทของเรามีศักยภาพด้านการออกแบบและการผลิตที่ครอบคลุม เพื่อมอบโซลูชันที่ปรับแต่งได้สำหรับสถานการณ์การใช้งานนี้ ด้วยสัดส่วนการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวที่เพิ่มขึ้น คาดว่าสถานีแบบครบวงจรจะแพร่หลายมากขึ้น ซึ่งจะขยายทั้งโอกาสในการใช้งานของคอมเพรสเซอร์แบบไดอะแฟรมและกลุ่มผลิตภัณฑ์ของเรา ในขณะเดียวกันก็มอบโซลูชันการเติมเชื้อเพลิงที่ล้ำสมัย

อย่างไรก็ตาม ความท้าทายยังคงมีอยู่ในการพัฒนาสถานีเติมไฮโดรเจนแบบครบวงจรและเครื่องอัดอากาศที่เกี่ยวข้อง ซึ่งรวมถึงต้นทุนการแยกด้วยไฟฟ้าที่สูง การจัดประเภททางเคมีของไฮโดรเจนว่าเป็นอันตราย และโครงสร้างพื้นฐานด้านไฮโดรเจนที่ยังไม่สมบูรณ์ การแก้ไขปัญหาเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพจะเป็นสิ่งสำคัญต่อการพัฒนาระบบพลังงานไฮโดรเจนแบบครบวงจร