2 MIN READ

Renewable Energy พลังงานแห่งอนาคตของอุตสาหกรรมเดินเรือ

September 9, 2023

พลังงานโลว์คาร์บอนมีอะไรให้เลือกใช้บ้าง มีข้อดีและข้อเสียอย่างไร มาดูกัน

ByShip Expert Technology

2 MIN READ

Renewable Energy พลังงานแห่งอนาคตของอุตสาหกรรมเดินเรือ

September 9, 2023

Ship Expert Technology

ปัจจุบัน ทั่วโลกตื่นตัวกับประเด็น Climate Change (สภาพอากาศโลกเปลี่ยนแปลง) เป็นอย่างมาก เรียกได้ว่าทุกหย่อมหญ้าตระหนักถึงหายนะที่ได้เกิดและกำลังจะเกิดขึ้นตามมา ซึ่งหากไม่เร่งแก้ไขหรือปรับเปลี่ยนสิ่งที่เป็นอยู่ โลกของเราอาจจะต้องพบกับจุดเวลาที่ไม่อาจย้อนกลับ (poin of no return) หรือ จุดจบ เลยก็เป็นได้

อุตสาหกรรมเดินเรือเป็นช่องทางหลักสำหรับการขนส่งสินค้าของโลกกว่าร้อยละ 90 ซึ่งโดยเฉลี่ยแล้วมีการใช้น้ำมันเป็นจำนวนถึง 140 ล้านตันต่อปี

การเผาผลาญเชื้อเพลิงเหล่านั้นถือเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศ เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) คิดเป็น 3% ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมด และยังมีการปล่อยก๊าซกลุ่มซัลเฟอร์ออกไซด์ (SOx) และไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) อีกด้วย

IMO คาดว่า หากอุตสาหกรรมเดินเรือไม่หาทางลดปริมาณการปล่อยก๊าซเหล่านี้ ในปี 2050 มันจะเพิ่มปริมาณขึ้นมากกว่าเดิมหลายสิบเท่าเลยทีเดียว

ดังนั้น เพื่อตอบสนองตอบมาตรการของ IMO ที่จะลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้ได้นั้น อุตสาหกรรมเดินเรือต้องมองหาพลังงานทดแทนที่จะส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมให้น้อยที่สุด โดยตัวเลือกหนึ่งที่น่าสนใจที่จะช่วยให้บรรลุเป้าหมายนี้คือกลุ่มของ “พลังงานหมุนเวียน” หรือ “Renewable Energy”

รู้จักพลังงานหมุนเวียน (RENEWABLE ENERGY)

พลังงานหมุนเวียน คือ พลังงานที่ใช้แล้วไม่หมดไปและสามารถฟื้นฟูกลับมาอยู่เรื่อย ๆ อย่างเช่นพลังงานที่มีแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ แสงอาทิตย์ ลม ฝน คลื่น หรือความร้อนใต้พื้นโลก ซึ่งบางครั้งจะถูกเรียกว่า “พลังงานทดแทน”

พลังงานกลุ่มนี้แตกต่างจากเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ต้องใช้เวลาหลายล้านปีในการกลั่นตัวและใช้แล้วหมดไป

ความโดดเด่นของพลังงานหมุนเวียนคือ มันส่งผลกระทบกับโลกของเราน้อยมาก และด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในปัจจุบัน ทำให้ต้นทุนการผลิตและนำพลังงานหมุนเวียนมาใช้กำลังลดต่ำลงอย่างต่อเนื่อง

ดังนั้น นี่คือช่วงเวลาที่อุตสาหกรรมเดินเรือต้องเตรียมตัวเพื่อการเปลี่ยนผ่านสู่การใช้พลังงานอนาคตที่ยั่งยืน

ตัวเลือกพลังงานแห่งอนาคต

จากข้อบังคับของ IMO ที่มุ่งลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกให้ได้ครึ่งนึงภายในปี 2050 ทำให้อุตสาหกรรมการเดินเรือเริ่มหันมาใช้น้ำมันเชื้อเพลิงที่ปล่อยซัลเฟอร์น้อย (Low-sulphur fuel oils-LSFO) หรือก๊าซธรรมชาติเหลว (LNG) แต่นั่นอาจไม่เพียงพอ

จึงเป็นที่มาของการมองหาพลังงานหมุนเวียน ที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกในปริมาณต่ำหรือไม่มีเลย ซึ่งพลังงานเหล่านี้มีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันไป แน่นอนว่าการตัดสินใจนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่างเช่นกัน ลองมาพิจารณาตัวเลือกต่าง ๆ ที่คาดว่าจะเข้ามาแทนที่เชื้อเพลิงฟอสซิลกัน

1. เชื้อเพลิงชีวภาพ (Biofuel)

เชื้อเพลิงชีวภาพ หรือ Biofuel คือ เชื้อเพลิงที่ได้จากชีวมวล (Biomass) สสารที่ได้จากพืชและสัตว์โดยมีพื้นฐานจากการสังเคราะห์แสง แล้วเก็บรวบรวมพลังงานจากดวงอาทิตย์เอาไว้ในรูปของพลังงานเคมี

ข้อดี

ปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลมาก
ต้นทุนน้อยในการปรับแต่ง เนื่องจากสามารถเข้ากันได้กับเครื่องยนต์และถังเชื้อเพลิงแบบเก่า
เป็นทางเลือกที่คุ้มค่า ลงทุนครั้งเดียวแต่สามารถใช้งานได้แบบระยะยาว
ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ หากเกิดรั่วไหลลงทะเล

ข้อเสีย

อาจทำให้เกิดการสึกหรอของเครื่องยนต์บางประเภทมากขึ้นเล็กน้อย ทำให้อายุการใช้งานลดลง
ปริมาณการผลิตในปัจจุบันยังไม่เพียงพอต่อความต้องการของอุตสาหกรรมเดินเรือ
ต้นทุนการผลิตสูงเป็นสองเท่าของเชื้อเพลิงฟอสซิล ขึ้นอยู่กับวัตถุกิบที่นำมาใช้ และหากความต้องการมากขึ้นราคาเชื้อเพลิงก็จะสูงขึ้นเช่นกัน
ต้องคำนึงถึงประเด็นความยั่งยืน เนื่องจากวัตถุดิบที่นำมาผลิตเชื้อเพลิงต้องควบคุมให้ต้นทุนต่ำ และมาจากกระบวนการเพาะปลูกที่ยั่งยืน ไม่สร้างความเสียหายต่อพื้นที่เพาะปลูกและยังต้องมีผลผลิตที่เพียงพออีกด้วย

2. เมทานอล (Methanol)

เมทานอลเป็นของเหลวใส ระเหยง่าย เป็นผลผลิตพลอยได้จากกระบวนการกลั่นทางปิโตรเคมี นิยมใช้เป็นตัวทำละลายในอุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์ ซึ่งการผลิตเมทานอลทำโดยผสมไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เกิดจากก๊าซธรรมชาติหรือถ่านหิน

ปัจจุบันมีการนำไปใช้งานอย่างจำกัดในอุตสาหกรรมเรือ มักใช้ร่วมกับเซลล์พลังงานในเรือขนาดเล็ก

ข้อดี

คงสภาพเป็นของเหลวในอุณหภูมิปกติ
กักเก็บได้ในถังปกติไม่จำเป็นต้องใช้ถังความดัน
ไม่มีการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ออกไซด์ และลดการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ได้ 60% เมื่อเทียบกับน้ำมันเตา
ปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่นำมาผลิต หากเป็นเมทานอลผลิตจากก๊าซธรรมชาติ จะลดปริมาณการปล่อยก๊าซถึง 25%
การปรับแต่งเครื่องยนต์เรือให้ใช้เมทานอลทำได้ง่าย

ข้อเสีย

ให้พลังงานน้อยกว่าน้ำมัน ทำให้ต้องใช้พื้นที่กักเก็บมากขึ้นถึงสองเท่า
ต้นทุนการผลิตสูงในปัจจุบัน
มีความเป็นพิษต่อคนสูงและรุนแรงมาก ซึมผ่านได้ง่ายทั้งทางผิวหนังและการสูดดม เป็นอันตรายร้ายแรงต่อระบบทางเดินหายใจ และก่อให้เกิดการระคายเคืองเยื่อบุตา หากร่างกายได้รับเมทานอลเข้าไปในปริมาณมากอาจเกิดอันตรายถึงขั้นเสียชีวิตได้

3. ไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนถูกมองว่าเป็นพลังงานสะอาดที่จะเป็นตัวแปรสำคัญ นำไปสู่การเดินเรือที่ไร้การปล่อยก๊าซเรือนกระจกอย่างสมบูรณ์แบบ

ปัจจุบัน การผลิตส่วนใหญ่มาจากแหล่งเชื้อเพลิงฟอสซิล จึงจำเป็นต้องหาแหล่งผลิตที่ยั่งยืนและมุ่งเน้นการผลิตพลังงานไฮโดรเจนสะอาด (Green Hydrogen)

ข้อดี

เป็นเชื้อเพลิงที่ไร้การปล่อยคาร์บอนออกสู่ชั้บรรยากาศโลก
เหมาะกับการใช้เป็นพลังงานให้กับเซลล์พลังงานหรือเครื่องยนต์สันดาปภายใน
มีศักยภาพสูง สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับส่งจรวดออกนอกโลกได้ แต่ยังต้องได้รับการพัฒนาเพื่อนำมาใช้ในอุตสาหกรรมเรือ

ข้อเสีย

ต้องการการพัฒนาเพื่อให้มีผลผลิตเพียงพอต่อความต้องการใช้งานและความคุ้มค่าทางการค้า
ขาดการพัฒนามาตรฐานการออกแบบและกระบวนการเติมเชื้อเพลิงชนิดนี้กับเรือ
ให้ปริมาณพลังงานต่ำกว่าน้ำมันเตา
การกักเก็บต้องอยู่ที่อุณหภูมิต่ำกว่า -250 องศา และต้องใช้ถังเก็บความดันสูง
มีคุณสมบัติติดไฟง่าย เสี่ยงต่อการระเบิดสูง
ต้นทุนการผลิตยังสูงมากเมื่อเทียบกับน้ำมันเตาในปัจจุบัน

4. แอมโมเนีย

เป็นสินค้าที่มีขายทั่วไป มีปริมาณการผลิตราว 200 ล้านตันต่อปี ปัจจุบันมีการพัฒนาเครื่องยนต์ที่ใช้พลังงานสองแบบ โดยใช้แอมโมเนียร่วมกับก๊าซ LPG ซึ่งคาดว่าจะออกสู่ตลาดในปี 2022

ข้อดี

ไม่มีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศหากมีการผลิตอย่างถูกต้อง
การนำมาใช้กับเซลล์พลังงานจะไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเลย

ข้อเสีย

ค่าพลังงานต่ำกว่าน้ำมันเตามาก ต้องใช้ปริมาณมากกว่า 3 เท่า จึงทำให้ต้องออกแบบถังเก็บบนเรือเพิ่มเติม เท่ากับเป็นการลดพื้นที่บรรทุกสินค้า
มีข้อควรระวังในการใช้ เพราะหากมีการเผาไหม้โดยตรง จะปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ออกมา ซึ่งขึ้นอยู่อุณหภูมิในการสันดาป
มีความเป็นพิษต่อคนและสิ่งมีชีวิตในทะเล จึงจำเป็นต้องมีมาตรการในการนำมาใช้

5. แบตเตอรี่สำรองไฟฟ้าสำหรับพลังงานหมุนเวียน (Battery stored renewable electricity)

แบตชนิดลิเทียมไอออนนั้นให้ค่าพลังงานในระดับที่ดีเพียงพอต่อการนำมาใช้บนเรือ มีการพัฒนาเทคโนโลยีนี้อย่างต่อเนื่อง ทำให้ต้นทุนลดต่ำลงอย่างมาก

ข้อดี

มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสำหรับเดินเครื่องยนต์สันดาปภายในโดดเด่น
เป็นตัวเลือกที่สามารถนำไปสู่การกำจัดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอย่างสมบูรณ์

ข้อเสีย

ระบบลิเทียมไอออนมีคุณสมบัติไวไฟ ต้องการระบบการจัดการแบตเตอรีที่มีประสิทธิภาพ ตัววัดอุณหภูมิ ระบบระบายความร้อน ระบบระบายอากาศป้องกันการติดไฟและก๊าซพิษ ระบบป้องกันไฟ และการกระจายความร้อนที่อาจเกิดขึ้นในห้องเก็บแบตเตอรี่
การจะปรับเปลี่ยนรูปแบบเป็นเรือพลังงานไฟฟ้า จำเป็นต้องมีหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าบนเรือหรือสถานีเติมพลังงาน
มีข้อจำกัดด้านน้ำหนักแบตเตอรี่เมื่อเทียบกับระบบเชื้อเพลิงปกติ ทำให้นำไปใช้ได้ในเรือขนาดเล็กที่เดินทางในระยะไม่ไกลมากเท่านั้น

6. การใช้พลังงานลมและแสงอาทิตย์ (Wind and solar applications)

พลังงานลมนับว่ามีความสำคัญกับวงการเดินเรือมาตั้งแต่อดีต ซึ่งปัจจุบันสำหรับเรือขนาดใหญ่การใช้ลมขับเคลื่อนเป็นไปได้ยาก เช่นเดียวกับพลังงานแสงอาทิตย์ที่ต้องการปริมาณมหาศาลในการขับเคลื่อนเรือขนาดหลายพันตัน

จึงเน้นการนำพลังงานส่วนนี้ไปเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานภายในเรือมากกว่า ซึ่งจะมีส่วนช่วยลดการใช้เชื้อเพลิงปกติ

ข้อดี

สามารถช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอกไดออกไซด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ข้อเสีย

ต้องการพื้นที่สำหรับรับแรงลมและแสงแดดที่มากเพียงพอ ทำให้ต้องปรับเปลี่ยนการออกแบบเรือต่างจากปัจจุบันอย่างสิ้นเชิง
สภาวะแวดล้อมในทะเลที่มีความเค็มอาจมีผลกระทบต่อระบบโซลาร์เซลล์

7. ก๊าซธรรมชาติ (LNG)

ก๊าซธรรมชาติเหลวถูกมองว่าเป็นตัวเลือกเชื้อเพลิงในช่วงเปลี่ยนผ่านพลังงานเท่านั้น ไม่ใช่คำตอบสุดท้าย

ข้อดี

ราคาถูกกว่าน้ำมันเตา
ไม่มีการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ออกไซด์
ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยกว่าเชื้อเพลิงปกติถึง 20%

ข้อเสีย

ต้นทุนการปรับแต่งเครื่องยนต์ค่อนข้างสูง แต่ถึงอย่างนั้นก็มีเรือจำนวนหนึ่งที่ปรับไปใช้แล้ว
ต้องการพื้นที่ถังเก็บเชื้อเพลิงมากกว่าเดิม และจำเป็นต้องมีระบบควบคุมความปลอดภัย
การเผาไหม้จะปล่อยก๊าซมีเทนซึ่งมีคุณสมบัติก๊าซเรือนกระจกสูง และดูดกลืนรังสีอินฟราเรดได้ดีกว่าก๊าซคาร์บอกไดออกไซด์หลายเท่าตัว ส่งผลต่อภาวะโลกร้อนอย่างมาก

บทสรุปที่รอเวลาพิสูจน์

พลังงานแต่ละชนิดมีข้อดีข้อเสียแตกต่างกันไป แต่จะถูกค้นคว้าวิจัยให้ถึงขั้นกลายเป็นพลังงานหลักแทนที่น้ำมันเตาได้หรือไม่ ยังต้องให้รอเวลาเป็นเครื่องพิสูจน์ ทั้งนี้ต้องอาศัยแรงขับเคลื่อนจากตลาดทั้งฟากของผู้ผลิตและผู้ใช้งานร่วมกันผลักดัน

ส่วนประเด็นด้านต้นทุนการผลิตมีแนวโน้มจะลดต่ำลงต่อเนื่อง จากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่ไม่เคยหยุดนิ่ง

พลังงานบางอย่างที่ได้กล่าวถึงไปอาจไปไม่ถึงฝั่งฝัน แต่ก็อาจถูกนำมาใช้อย่างเหมาะสมในรูปแบบหรือวิถีทางอื่น

ปัญหาโลกร้อนจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขอย่างเร่งด่วน ถ้าเราไม่เริ่มลงมือด้วยการ ‘จำกัด’ หรือ ‘กำจัด’ ตัวการที่ทำอันตรายต่อโลกแล้ว ท้ายที่สุดจะเป็นมนุษย์ที่ต้องพบเจอกับหายนะ

ถึงเวลาแล้วที่วงการเรือจะต้องเป็นส่วนนึงในการร่วมแก้ปัญหาโลกร้อนนี้ด้วยเช่นกัน

อ้างอิง