ทำความเข้าใจรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง

นักออกแบบรถยนต์ไฟฟ้ามักอ้างว่ามีการปล่อยมลพิษต่ำเมื่อเทียบกับรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) แบบดั้งเดิม รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงส่วนใหญ่มีการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ โดยปล่อยเฉพาะน้ำและความร้อนเท่านั้น รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงยังคงเป็นรถยนต์ไฟฟ้า (EV) แต่ใช้ก๊าซไฮโดรเจนเป็นพลังงานให้กับมอเตอร์ไฟฟ้า แทนที่จะใช้แบตเตอรี่ รถยนต์เหล่านี้ใช้ "เซลล์เชื้อเพลิง" ที่รวมไฮโดรเจนและออกซิเจนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งจะให้พลังงานแก่เครื่องยนต์และปล่อยเฉพาะก๊าซไอเสียที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเท่านั้น

การผลิตไฮโดรเจนที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์ส่งผลให้เกิดมลพิษจากก๊าซเรือนกระจกเมื่อได้มาจากก๊าซธรรมชาติ แต่การใช้ไฮโดรเจนในรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงช่วยลดการปล่อยไอเสียโดยรวมได้อย่างมาก ผู้ผลิตรถยนต์หลายรายเช่น Honda, Mercedes-Benz, Hyundai และ Toyota มักถูกขนานนามว่าเป็นรถยนต์พลังงานสะอาดกว่าแห่งอนาคต ต่างนำเสนอรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงอยู่แล้ว ในขณะที่บริษัทอื่นๆ อยู่ในขั้นตอนแนวคิด รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงมีศักยภาพที่จะแทนที่รถยนต์ทุกรุ่นของผู้ผลิต ซึ่งต่างจากรถยนต์ไฟฟ้าที่แบตเตอรี่ที่ซับซ้อนกำหนดข้อจำกัดในการออกแบบบางอย่าง

เพื่อให้เข้าใจรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนมากขึ้น มาดูว่าเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปทั่วไป รถยนต์ไฟฟ้า และไฮบริดอย่างไรในแง่ของการเติมเชื้อเพลิงและระยะทาง ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และความสามารถในการจ่ายได้

เติมน้ำมันและสำรองพลังงาน

แม้ว่าปัจจุบันสถานีเติมน้ำมันจะมีจำนวนจำกัด แต่รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนได้รับการเติมเชื้อเพลิงในลักษณะเดียวกับรถยนต์ ICE สถานีเติมไฮโดรเจนขายไฮโดรเจนที่มีแรงดันซึ่งเติมรถได้ภายในไม่กี่นาที เวลาเติมเชื้อเพลิงจริงขึ้นอยู่กับแรงดันไฮโดรเจนและอุณหภูมิแวดล้อม แต่โดยทั่วไปแล้วไม่เกินสิบนาที รถยนต์ไฟฟ้าอื่นๆ ใช้เวลาในการชาร์จนานกว่าและไม่ได้ช่วงเดียวกันกับรถยนต์ทั่วไป

ในระยะสมบูรณ์ รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงจะคล้ายกับรถยนต์เบนซินและดีเซล โดยสามารถเดินทางได้ 200-300 ไมล์จากการชาร์จเต็ม เช่นเดียวกับรถยนต์ไฟฟ้า พวกเขายังสามารถปิดเซลล์เชื้อเพลิงเพื่อประหยัดพลังงานที่สัญญาณไฟจราจรหรือในการจราจร บางรุ่นยังรวมถึงการเบรกแบบสร้างใหม่เพื่อนำพลังงานที่สูญเสียไปคืนมาและชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็มอยู่เสมอ ในแง่ของเชื้อเพลิงและระยะการใช้งาน รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงได้รับความนิยมอย่างมากด้วยรถไฮบริดบางรุ่นที่ใช้แบตเตอรี่และ/หรือกำลังเครื่องยนต์ขึ้นอยู่กับสภาพการขับขี่ พวกเขารวมเอาสิ่งที่ดีที่สุดของ ICE และยานพาหนะไฟฟ้าเข้ากับโหมดการเติมเชื้อเพลิงที่รวดเร็ว ช่วงขยาย และโหมดประหยัดพลังงาน

น่าเสียดายที่สถานีเติมไฮโดรเจนมีความน่าดึงดูดใจพอๆ กับระยะทางและการเติมเชื้อเพลิงที่รวดเร็ว แต่จำนวนสถานีเติมไฮโดรเจนนั้นจำกัดอยู่เพียงไม่กี่เมืองใหญ่ๆ เท่านั้น เกือบจะเฉพาะในพื้นที่แคลิฟอร์เนียของซานฟรานซิสโกและลอสแองเจลิสเท่านั้น โครงสร้างพื้นฐานการชาร์จและเติมเชื้อเพลิงเซลล์เชื้อเพลิงกำลังทำงานเพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ แต่ก็ยังมีอีกมากที่ต้องตามให้ทันกับจำนวนสถานีชาร์จสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า และที่ยิ่งกว่านั้นคือที่ตั้งของสถานีเติมน้ำมัน

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

สำหรับรถยนต์แบบดั้งเดิม รถยนต์ไฟฟ้า และรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิง มีการพูดคุยและกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในระยะยาวอย่างต่อเนื่อง รถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินจะปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกมาเป็นจำนวนมาก ในขณะที่รถยนต์ไฟฟ้าที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่จะสร้างรอยเท้าที่เห็นได้ชัดเจนในระหว่างการผลิต

ไฮโดรเจนที่ใช้ในรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงได้มาจากก๊าซธรรมชาติเป็นส่วนใหญ่ ก๊าซธรรมชาติรวมกับไอน้ำแรงดันสูงที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างไฮโดรเจน กระบวนการนี้เรียกว่าการปฏิรูปด้วยไอน้ำมีเทนทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์บางส่วน แต่โดยทั่วไปจะมีปริมาณน้อยกว่าเมื่อเทียบกับรถยนต์ไฟฟ้า ไฮบริด และเชื้อเพลิงฟอสซิล

เนื่องจากรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงมักพบในแคลิฟอร์เนีย รัฐกำหนดให้อย่างน้อย 33 เปอร์เซ็นต์ของก๊าซไฮโดรเจนที่ใส่ในรถยนต์มาจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน

ความพร้อมใช้งานและสิ่งจูงใจ

รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงมีประโยชน์มากมายในแง่ของประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม พวกเขาเติมอย่างรวดเร็วและมีช่วงที่แข่งขันกับยานพาหนะ ICE อย่างไรก็ตาม การเช่าหรือซื้ออุปกรณ์เหล่านี้ต้องใช้เงินเป็นจำนวนมาก เช่นเดียวกับเชื้อเพลิงไฮโดรเจน ผู้ผลิตส่วนใหญ่ครอบคลุมต้นทุนเชื้อเพลิงในระยะเวลาจำกัดเพื่อชดเชยราคาที่สูง โดยหวังว่าต้นทุนของรถยนต์และเชื้อเพลิงจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป

ในแคลิฟอร์เนีย รัฐที่มีโครงสร้างพื้นฐานเซลล์เชื้อเพลิงที่ใหญ่ที่สุด แม้ว่าจะมีขนาดเล็ก แต่มีสิ่งจูงใจให้ เริ่มตั้งแต่เดือนกุมภาพันธ์ 2016 แคลิฟอร์เนียได้เสนอส่วนลดสำหรับรถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงโดยขึ้นอยู่กับความพร้อมของเงินทุน นี่เป็นส่วนหนึ่งของแรงจูงใจของรัฐบาลในการแนะนำยานพาหนะที่สะอาดขึ้นบนท้องถนน เพื่อรับส่วนลด เจ้าของรถเซลล์เชื้อเพลิงต้องสมัครใช้รถของตน เจ้าของจะมีสิทธิ์ได้รับสติกเกอร์เพื่อให้เข้าถึงเลนยานพาหนะที่มีผู้ครอบครองสูง (HOV)

รถยนต์เซลล์เชื้อเพลิงอาจเป็นยานพาหนะที่ใช้งานได้จริงในวันพรุ่งนี้ ในขณะที่ค่าใช้จ่ายและความพร้อมใช้งานของสถานีชาร์จกำลังฉุดความต้องการในขณะนี้ ศักยภาพสำหรับความพร้อมใช้งานในวงกว้างและการขับขี่อย่างมีประสิทธิภาพยังคงมีอยู่ พวกมันมีรูปลักษณ์และสมรรถนะเหมือนกับรถคันอื่นๆ บนท้องถนน คุณจะไม่พบเรื่องเซอร์ไพรส์หลังพวงมาลัยอีกต่อไป แต่สิ่งเหล่านี้บ่งบอกถึงความเป็นไปได้ที่พลังงานสะอาดจะขับเคลื่อนทุกหนทุกแห่งในอนาคตอันใกล้นี้