ไฮโดรเจนที่ผลิตโดยพลังงานสะอาด หรือ กรีนไฮโดรเจน เป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในการช่วยให้โลกบรรลุเป้าหมาย Net Zero ได้ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมที่ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ยาก (hard-to-abate sector)
ปัจจุบันไฮโดรเจนที่ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นวัตถุดิบสำคัญในอุตสาหกรรมเหล่านี้ หากอุตสาหกรรมสามารถนำไฮโดรเจนที่ผลิตโดยไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกมาใช้เป็นวัตถุดิบทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ ก็จะส่ดงผลให้การปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจากภาคอุตสาหกรรมลดลงอย่างมาก
เนื่องจากไฮโดรเจน (H2) เป็นโมเลกุลที่มีน้ำหนักเบาแต่มีพลังงานสูง (energy dense) การผลิตไฮโดรเจนสามารถทำได้จาก 2 กระบวนการหลัก 1) จากการแยกน้ำ (H2O) ด้วยกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส (electrolysis) และ 2) จากการแยกมีเทน (CH4) ด้วยกระบวนการ steam reforming
การผลิตไฮโดรเจนจากการแยกน้ำโดยใช้พลังงานสะอาด หรือกรีนไฮโดรเจน (green hydrogen) ถือเป็นทางเลือกที่ได้รับความสนใจอย่างมากในปัจจุบัน เนื่องจากเป็นการผลิตแหล่งพลังงานที่ไม่ได้มาจากเชื้อเพลิงฟอสซิลและไม่ปล่อยก๊าซเรือนกระจก
ทั้งนี้ไฮโดรเจนเป็นวัตถุดิบสำคัญในหลายอุตสาหกรรมที่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสูงและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ยาก (hard-to-abate sectors) เช่น อุตสาหกรรมโรงกลั่นและปิโตรเคมี อุตสาหกรรมเหล็ก และการผลิตปุ๋ย เป็นต้น
หากว่าอุตสาหกรรมเหล่านี้สามารถนำไฮโดรเจนที่ผลิตโดยไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกมาใช้เป็นวัตถุดิบทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลได้ ก็จะส่งผลให้การปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกิดจากผลิตภัณฑ์ลดลงอย่างมาก ดังนั้น ไฮโดรเจนจึงเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญในการช่วยให้โลกบรรลุเป้าหมาย net zero ได้
แรงขับเคลื่อนหลักที่ทำให้ไฮโดรเจนได้รับความสนใจทั่วโลกในปัจจุบัน ได้แก่
-เป้าหมาย net zero และแผนพัฒนาอุตสาหกรรมไฮโดรเจนของประเทศต่างๆ
-การนำไฮโดรเจนไปปรับใช้ได้ในหลายภาคส่วน เช่น ใช้เป็นวัตถุดิบในภาคอุตสาหกรรมเป็นเชื้อเพลิงในภาคการขนส่ง และใช้กักเก็บพลังงาน เป็นต้น จึงเป็นตัวแปรสำคัญสำหรับการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในอุตสาหกรรมที่ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ยาก
-ต้นทุนด้านพลังงานสะอาดที่ลดลงอย่างรวดเร็วซึ่งจะเอื้อให้ต้นทุนไฮโดรเจนลดลงเช่นกัน
การประกาศเป้าหมายลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสุทธิจนเป็นศูนย์ (net zero) ของหลายประเทศและบริษัทชั้นนำทั่วโลก เป็นแรงผลักดันสำคัญที่ช่วยขับเคลื่อนให้ไฮโดรเจนที่ผลิตโดยกระบวนการที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำเป็นคลีนเทคที่ก้าวขึ้นมามีบทบาทสำคัญในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากขึ้น เนื่องจากไฮโดรเจนสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลายภาคส่วน โดยปัจจุบันทุกภาคส่วนต้องเร่งลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเพื่อให้บรรลุเป้าหมายnet zero ที่ตั้งไว้
นอกจากนี้ เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและใช้ไฮโดรเจนยังเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมที่มีความสำคัญเชิงยุทธศาสตร์ที่หลายประเทศกำลังแข่งขันเพื่อชิงตำแหน่งผู้นำทางเทคโนโลยี ดังนั้น จึงเห็นว่ารัฐบาลในหลาย ๆ ประเทศเร่งให้งบประมาณสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีรวมทั้งนโยบายสนับสนุนด้านการสร้างตลาดเพื่อสนับสนุนอุปสงค์การแข่งขันด้านเทคโนโลยีของประเทศเหล่านี้จะช่วยให้ราคาต้นทุนเทคโนโลยีด้านไฮโดรเจนมีแนวโน้มที่จะลดลงอย่างรวดเร็ว
ยกตัวอย่างเช่น สหภาพยุโรปที่ตั้งเป้าหมายราคาของอิเล็กโทรไลเซอร์ (electrolyzer) ให้ลดลงจากราว 900 ยูโรต่อกิโลวัตต์ ในปี 2020 เป็น 450 ยูโรต่อกิโลวัตต์ภายไนปี 2030 ซึ่งจะเป็นส่วนช่วยสำคัญให้ราคากรีนไฮโดรเจนลดลงด้วย โดยราคากรีนไฮโดรเจนในยุโรป ปัจจุบัน จะอยู่ที่ราว 5 ยูโรต่อกิโลกรัม แผนยุทธศาสตร์มีเป้าหมายที่จะลดราคาลงเป็น 1.1–2.4 ยูโรต่อกิโลกรัมภายในปี 2030 หรือลดลงเกินกว่าครึ่งนึงของราคาปัจจุบัน
แผนไฮโดรเจนของแต่ละประเทศมีความแตกต่างกันตามบริบทของอุปสงค์ อุปทาน โครงสร้างพื้นฐานและความมั่นคง
ทางพลังงานปัจจุบัน ปัจจุบันมีโครงการที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและใช้ไฮโดรเจนมากกว่า 200 โครงการที่ประกาศแล้วทั่วโลก โดยยุโรปเป็นผู้นำในด้านจำนวนโครงการไฮโดรเจนที่ประกาศเปิดตัวและครอบคลุมทั้งห่วงโซ่คุณค่าของไฮโดรเจนรวมทั้งกลางน้ำและปลายน้ำเพื่อที่จะสนับสนุนเศรษฐกิจไฮโดรเจนแบบบูรณาการโดยเน้นการใช้ในสหภาพยุโรปและประเทศใกล้เคียง
ส่วนประเทศผู้ส่งออกน้ำมันหลักอย่างซาอุดีอาระเบีย ที่ตั้งเป้าหมายจะเป็นผู้ผลิตไฮโดรเจน เป็นอันดับ 1 ของโลก ซึ่งจะผลิตไฮโดรเจนให้ได้ 4 ล้านตันต่อปี ภายในปี 2030 ในขณะที่โครงการของญี่ปุ่นและเกาหลีเน้นด้านอุปสงค์และการใช้งานมากกว่าและจะพึ่งพาอุปทานของไฮโดรเจนจากตลาดโลก เนื่องจากทั้งสองประเทศไม่มีทรัพยากรเพียงพอที่จะสามารถผลิตไฮโดรเจนเพื่อสนองความต้องการใช้ในประเทศได้ โดยญี่ปุ่นมีแผนนำเข้าไฮโดรเจนจากออสเตรเลียที่ตั้งเป้าหมายว่าจะเป็นผู้ส่งออกไฮโดรเจนรายใหญ่ของโลกเช่นเดียวกับชิลี เนื่องจากสองประเทศนี้มีทรัพยากรทางธรรมชาติและโครงสร้างพื้นฐานที่เอื้อให้เป็นผู้นำด้านการส่งออกไฮโดรเจนได้ การพัฒนาทั้งในด้านเทคโนโลยีและในด้านตลาดซื้อขายนี้จะทำให้ไฮโดรเจนมีแนวโน้มที่จะเป็นสินค้าที่มีการซื้อขายทั่วโลกคล้ายกับเชื้อเพลิงฟอสซิลในปัจจุบัน
ปัจจุบันการใช้ไฮโดรเจนมีบทบาทหลักในการเป็นวัตถุดิบในกระบวนการกลั่นน้ำมัน, กระบวนการผลิตแอมโมเนียซึ่งเป็นวัตถุดิบของการผลิตปุ๋ยและปิโตรเคมีบางชนิด และกระบวนการผลิตเหล็ก ซึ่งเป็นอุตสาหกรรมที่ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้ยาก โดยไฮโดรเจนที่ใช้ในกระบวนการผลิตเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนที่ผลิตมาจากเชื้อเพลิงฟอสซิลผ่านกระบวนการที่เรียกว่า steam reforming ซึ่งนำเอามีเทน (CH4) จากก๊าซธรรมชาติ และไอน้ำมาทำปฏิกิริยากันที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้ได้โมเลกุลของไฮโดรเจน (H2) และมี by-product คือ คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ไฮโดรเจนที่ผลิตจากวิธีนี้เรียกว่าเกรย์ไฮโดรเจน (Grey Hydrogen) ซึ่งวิธีนี้เป็นวิธีที่ต้นทุนต่ำที่สุด มีประสิทธิภาพมากที่สุดและนิยมใช้กันมากที่สุด อย่างไรก็ตาม การผลิตเกรย์ไฮโดรเจนนั้นก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งจากการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและจากกระบวนการผลิต ดังนั้น ปัจจุบันจึงมีความพยายามที่จะลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งจากกระบวนการผลิตไฮโดรเจน โดยไม่ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล หรือ กักเก็บคาร์บอนที่เกิดจากกระบวนการผลิตไม่ให้ออกสู่ชั้นบรรยากาศ
การผลิตไฮโดรเจนสามารถทำได้จากหลายกระบวนการและวัตถุดิบ ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตและปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกแตกต่างกันด้วย การผลิตไฮโดรเจนสามารถจำแนกออกได้เป็นประเภทต่าง ๆ ตามเชื้อเพลิงที่ใช้และการปล่อยคาร์บอนจากกระบวนการผลิต โดยจะจำแนกความแตกต่างด้วยชื่อที่เป็นสี ได้แก่
• บราวน์ไฮโดรเจน (Brown hydrogen) ผลิตโดยใช้ถ่านหินผ่านกระบวนการ coal gasification โดยบราวน์ไฮโดรเจนส่วนใหญ่จะผลิตในประเทศจีนเนื่องจากมีทรัพยากรถ่านหินปริมาณมาก ซึ่งการผลิตไฮโดรเจนด้วยวิธีนี้ปล่อยก๊าซคาร์บอนราว 16 กิโลกรัมต่อ 1 กิโลกรัมของไฮโดรเจนที่ผลิตได้
• เกรย์ไฮโดรเจน เป็นไฮโดรเจนที่ได้จากกระบวนการ steam reforming โดยใช้ก๊าซธรรมชาติ หรือน้ำมัน
โดยกระบวนการผลิตนี้ปล่อยก๊าซคาร์บอนราว 9 กิโลกรัมต่อ 1 กิโลกรัมของไฮโดรเจนที่ผลิตได้
• เทอร์ควอยซ์ไฮโดรเจน (Turquoise hydrogen) ที่ผลิตโดยกระบวนการ methane pyrolysis โดยแยกมีเทนออกเป็นคาร์บอนและไฮโดรเจน โดยคาร์บอนที่ผลิตออกมาสามารถนำไปใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมได้ อย่างไรก็ตาม methane pyrolysis ยังอยู่ในช่วงการพัฒนาและยังไม่มีการใช้ในเชิงพาณิชย์
• บลูไฮโดรเจน เป็นไฮโดรเจนที่ได้จากกระบวนการเดียวกับเกรย์ไฮโดรเจนแต่เพิ่มเทคโนโลยีการดักจับ การใช้ประโยชน์ และการกักเก็บคาร์บอน หรือ Carbon Capture Utilization and Storage (CCUS) ซึ่งจะช่วยลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ โดยการผลิตบลูไฮโดรเจนจะปล่อยก๊าซคาร์บอนราว 3-6 กิโลกรัมต่อ 1 กิโลกรัมของไฮโดรเจนที่ผลิตได้ การเติบโตของยอดการใช้งานบลูไฮโดรเจนยังคงเป็นไปอย่างช้า ๆ เนื่องจากรอการพัฒนาของโรงงาน CCUS ให้มีขนาดใหญ่มากขึ้นเพื่อที่จะทำให้ต้นทุนการดักจับและกักเก็บคาร์บอนลดลง
อย่างไรก็ดี บลูไฮโดรเจน ยังมีข้อจำกัด เพราะบลูไฮโดรเจนยากที่จะทำให้การปล่อยก๊าซเรือนกระจกของกระบวนการผลิตเป็นศูนย์ได้ เนื่องจากการดักจับคาร์บอนทำได้อย่างมากราว 90% และการผลิตก๊าซธรรมชาติจะมีการรั่วไหลของก๊าซเรือนกระจกที่เรียกว่า fugitive emissions
บลูไฮโดรเจนมีต้นทุนการผลิตที่แพงกว่าเกรย์ไฮโดรเจนจากต้นทุนในการติดตั้ง CCUS อย่างไรก็ตาม ในอนาคตต้นทุนมีแนวโน้มที่จะลดลงเมื่อเทียบกับเกรย์ไฮโดรเจนหากมีการจำกัดการปล่อยคาร์บอนและกลไกตลาดซื้อขายคาร์บอน (emission trading scheme) หรือภาษีคาร์บอน นอกจากนี้ ต้นทุน CCUS ที่ลดลงก็จะช่วยให้บลูไฮโดรเจนสามารถแข่งขันกับเกรย์ไฮโดรเจนได้ในอนาคต
•กรีนไฮโดรเจน เป็นกระบวนการผลิตไฮโดรเจนโดยอิเล็กโทรลิซิส (Electrolysis) ซึ่งคือการแยกน้ำ (H20)ด้วยกระแสไฟฟ้าซึ่งจะได้ไฮโดรเจน (H2) และออกซิเจน (O2) โดยไฟฟ้าที่ใช้ในอิเล็กโทรไลเซอร์จำเป็นต้องมาจากพลังงานสะอาด เช่น ลมและโซลาร์เท่านั้นจึงจะนับเป็นกรีนไฮโดรเจนที่ไม่มีการปล่อยคาร์บอนในกระบวนการผลิตไฮโดรเจน อย่างไรก็ตาม หากพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ผลิตไฮโดรเจน เป็นพลังงานที่ได้จากนิวเคลียร์ จะเรียกไฮโดรเจนที่ได้ว่า พิงค์ (Pink) หรือ โกล์ด (Gold) ไฮโดรเจน
จะเห็นได้ว่า เมื่อพิจารณาจากกระบวนการผลิตแล้ว การกรีนไฮโดรเจน และบลูไฮโดรเจน จะเป็นวิธีที่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำกว่าบราวน์และเกรย์ไฮโดรเจน แต่ในขณะเดียวกัน ทั้งกรีนและบลูไฮโดรเจนต้องมีต้นทุนที่เพิ่มขึ้นในกระบวนการผลิตและยังต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อลดต้นทุนและขยายกำลังการผลิต
ต้นทุนหลักของการผลิตกรีนไฮโดรเจนขึ้นอยู่กับ 4 ปัจจัย ได้แก่
1. ราคาพลังงานสะอาด– โดยเทรนด์ราคาพลังงานสะอาดโดยเฉพาะลมและโซลาร์ยังคงลดลงอย่างต่อเนื่อง
ซึ่งจะช่วยให้ต้นทุนการผลิตกรีนไฮโดรเจนลดลงโดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีศักยภาพลมและแสงแดดที่สูง
2. ราคาเทคโนโลยีอิเล็กโทรลิซิส - ที่ลดลงอย่างต่อเนื่องเช่นกัน โดย learning rate ของเทคโนโลยีอยู่ที่ราว 20% กล่าวคือราคาของเทคโนโลยีจะลดลงราว 20% เมื่อมีกำลังการผลิตติดตั้งเพิ่มขึ้น 2 เท่า (doubling in capacity)
3. capacity factor ของโรงงานอิเล็กโทรลิซิส - ต้นทุนการผลิตกรีนไฮโดรเจนจากพลังงานสะอาดต้องการไฟฟ้าจากพลังงานสะอาดเพียงพอตลอดวันเพื่อให้ capacity factor ของอิเล็กโทรไลเซอร์อยู่ในระดับสูงอีกด้วย
ทั้งนี้เพื่อให้ราคาไฮโดรเจนต่อหน่วยลดลงตลอดอายุการใช้งานของอิเล็กโทรไลเซอร์
4. ต้นทุนทางการเงิน(cost of capital) – ต้นทุนทางการเงินของโครงการอิเล็กโทรลิซิสยังเป็นปัจจัยสำคัญในการแข่งขันด้านราคาของกรีนไฮโดรเจนทั้งกับไฮโดรเจนที่ผลิตโดยเทคโนโลยีอื่นและกรีนไฮโดรเจนด้วยกันเอง
ในกรณีที่มีตลาดซื้อขายกรีนไฮโดรเจน โดย Bloomberg NEF ประมาณการว่าแนวโน้มราคาพลังงานสะอาดและราคาเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลเซอร์ บวกกับ 2 ปัจจัยด้าน capacity factor และต้นทุนทางการเงิน (cost of capital) จะช่วยให้ราคากรีนไฮโดรเจนลดลงจากราว 2.5–5.5 ยูโรต่อกิโลกรัม เป็นราว 0.67–0.84 ยูโรต่อกิโลกรัมภายในปี 2050
บทวิเคราะห์โดย https://www.scbeic.com/th/detail/product/7998
ผู้เขียนบทวิเคราะห์ : ณัฐนันท์ อภินันท์วัฒนกูล (nattanan.apinunwattanakul@scb.co.th)
นักวิเคราะห์ธนาคารไทยพาณิชย์ จำกัด (มหาชน)
EIC Online: www.scbeic.com
Line: @scbeic
