เศรษฐกิจไฮโดรเจนกับพลังงานนิวเคลียร์

การใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงในการขนส่งจะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ในสหรัฐอเมริกา การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ปริมาณหนึ่งในสามมาจากภาคการขนส่ง เมื่อมีการเผาไหม้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน จะมีเพียงน้ำและออกซิเจนออกมาเท่านั้น ปัจจุบันเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินหรือดีเซล แต่มีต้นทุนที่สูงกว่า คาดกันว่ายานที่ใช้เซลล์เชื้อเพลิงจะมีความสมบูรณ์ภายในสิบปีนี้ ซึ่งจะทำให้เกิดผลดีต่อสิ่งแวดล้อม มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นไฟฟ้า และมีการผลิตมอเตอร์ไฟฟ้าที่ก้าวหน้ามากขึ้น ยานที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนจะช่วยด้านความมั่นคงทางพลังงาน โดยลดการนำเข้าน้ำมันจากแหล่งที่ไม่มีเสถียรภาพ

สองในสามของเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจน ไม่ทำให้เกิดก๊าซเรือนกระจก ถ้าใช้พลังงานนิวเคลียร์ ปัจจุบัน 95% ของการผลิตไฮโดรเจนได้มาจากก๊าซธรรมชาติ ซึ่งไม่ใช้กระบวนการทางนิวเคลียร์ ความร้อนที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาได้มาจากการเผาไหม้ของก๊าซธรรมชาติเองด้วย ซึ่งทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ มีการใช้ไฮโดรเจนในการผลิตปุ๋ยแอมโมเนียหรือปุ๋ยไนเตรต และใช้ในการเพิ่มผลผลิตในการกลั่นน้ำมัน เช่น การกลั่นน้ำมันเบนซินจากน้ำมันเตา วิธีที่สองคือการใช้ไฟฟ้าแยกไฮโดรเจนออกมาจากน้ำ วิธีที่สามเป็นการแยกโมเลกุลของน้ำออกเป็นไฮโดรเจนกับออกซิเจน ด้วยกระบวนการเคมีอุณหภูมิสูง (thermochemical) ที่อุณหภูมิ 700-900 องศาเซลเซียส สารเคมีที่ใช้ทำปฏิกิริยาในกระบวนการ จะยังคงหมุนเวียนอยู่ในระบบโดยไม่ถูกปล่อยออกมา การผลิตไฮโดรเจนปริมาณมาก ต้องมีระบบการขนส่ง เช่น ท่อส่งไฮโดรเจนไปยังผู้ใช้

- พลังงานไฟฟ้าจากเซลล์เชื้อเพลองไฮโดรเจน
- การติดตั้งเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนในรถยนต์ Mercedes NECAR

การใช้พลังงานนิวเคลียร์ผลิตไฮโดรเจนเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงนั้น มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าวิธีอื่น การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะไม่ลดลง ถ้าการผลิตไฮโดรเจนใช้น้ำมันเบนซินหรือน้ำมันดีเซลเป็นเชื้อเพลิง ซึ่งมีการปล่อย CO2 ออกมา พลังงานนิวเคลียร์มีราคาต่ำกว่า เชื่อมั่นได้มากกว่า มีศักยภาพในการผลิตไฟฟ้าปริมาณมากโดยใช้พื้นที่น้อยกว่า และที่สำคัญคือ ไม่มีการปล่อยก๊าซที่ทำให้เกิดมลภาวะ หรือก๊าซเรือนกระจก เนื่องจากไม่มีการเผาไหม้เกิดขึ้น ในสหรัฐอเมริกา มีการใช้พลังงานในการผลิตไฟฟ้า 39% ส่วนอีก 61% ใช้ในการขนส่งและการให้ความร้อน การใช้พลังงานนิวเคลียร์สำหรับสองในสามส่วนของความต้องการพลังงานจึงนับว่ามีเหตุผล

การผลิตไฮโดรเจนปริมาณมากโดยใช้พลังงานนิวเคลียร์นั้น มีราคาต่ำกว่าและมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า ผู้เชี่ยวชาญได้คำนวณออกมาว่า ในการผลิตไฮโดรเจนโดยวิธีแยกด้วยไฟฟ้า (electrolysis) ให้เพียงพอสำหรับใช้ในยานพาหนะในการขนส่งทั้งหมดของสหรัฐอเมริกา ต้องเพิ่มกำลังการผลิตไฟฟ้าอีก 240 gigawatts หรือครึ่งหนึ่งของการผลิตไฟฟ้าในสหรัฐปัจจุบัน ซึ่งการผลิตไฟฟ้าระดับนี้ ต้องใช้กังหันลม 640,000 หน่วย บนพื้นที่ 71,000 ตารางไมล์ หรือใช้เชื้อเพลิงชีวมวล (biomass) 4 เท่าของการเพาะปลูกทั้งหมดของเกษตรกร หรือใช้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ราคา $4.8 ล้านล้านเหรียญ (trillion) ติดตั้งบนพื้นที่ 3,000 ตารางไมล์

ในขณะที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์สามารถผลิตไฟฟ้าสำหรับใช้ในกระบวนการแยกด้วยไฟฟ้า (electrolysis) สำหรับผลิตไฮโดรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และไม่ปล่อยก๊าซออกสู่บรรยากาศ นอกจากนั้น การผลิตไฟฟ้าด้วยพลังงานนิวเคลียร์ได้รวมต้นทุนในการจัดการกาก (waste disposa) อยู่ในต้นทุนการผลิตไฟฟ้าด้วยแล้ว ขณะที่การผลิตไฟฟ้าด้วยเชื้อเพลิงชนิดอื่น จะไม่รวมต้นทุนการจัดการกากในค่าไฟฟ้า

การผลิตไฮโดรเจนโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบระบายความร้อนด้วยน้ำนั้น ปัจจุบันทั่วโลกมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ซึ่งใช้น้ำระบายความร้อนอยู่ 443 แห่ง ช่วงที่มีการใช้ไฟฟ้าน้อย (Off-peak) ของเครื่องปฏิกรณ์เหล่านี้ สามารถใช้ในการให้พลังงานกับเครื่องอิเล็กโตรไลท์ (electrolysers) ได้ แต่อุณหภูมิของน้ำที่ใช้ระบายความร้อน มีค่าไม่เกิน 400 องศาเซลเซียส ซึ่งต่ำเกินกว่าที่จะใช้ทำให้เกิดกระบวนการเคมีความร้อน ซึ่งจะทำให้โมเลกุลของน้ำแยกออกจากกันได้โดยตรง

- โรงไฟฟ้านิวเคลียร์รุ่นใหม่แบบ Pebble Bed Very High Temperature Reactor - เจ้าหน้าที่กำลังติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบ high-tempture gas-cooled เครื่องแรกของจีน


การผลิตไฮโดรเจนโดยใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อุณหภูมิสูงแบบระบายความร้อนด้วยก๊าซ (gas-cooled, high-temperature nuclear reactors) นั้น คาดว่าจะมีการทดสอบการเดินเครื่องในปี 2007 สารที่ใช้ระบายความร้อน (coolant) จะมีอุณหภูมิประมาณ 900 องศาเซลเซียส เครื่องปฏิกรณ์แบบนี้ มีเป้าหมายในการผลิตไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูง (high-temperature electrolysis) หรือใช้ความร้อนสูงในการแยกโมเลกุลของน้ำออกจากกัน

รัฐบาลสหรัฐได้ให้การสนับสนุนการพัฒนาเศรษฐกิจไฮโดรเจน (hydrogen economy) เมื่อเดือนกุมภาพันธ์ 2003 ประธานาธิบดี George W. Bush ได้กล่าวปราศรัยว่า “เชื้อเพลิงไฮโดรเจนตั้งต้น สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างสำคัญ เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะเป็นสิ่งที่สนับสนุนมากที่สุดอย่างหนึ่ง ของนวัตกรรมทางเทคโนโลยีในยุคของเรา และถ้าท่านสนใจในเรื่องสิ่งแวดล้อมของเรา และถ้าท่านสนใจที่จะทำในสิ่งที่ถูกต้องต่อประชาชนอเมริกา... เราจงมาช่วยกันสนับสนุน การใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน เป็นหนทางสู่ความก้าวหน้าในศตวรรษที่ 21.. ไฮโดรเจนสามารถผลิตได้ด้วยแหล่งพลังงานท้องถิ่นของเรา... พลังงานนิวเคลียร์” ใน พ.ร.บ.พลังงาน 2003 ที่ผ่านสภาของสหรัฐนั้น ได้มีโครงการสำหรับ (1) วิจัยและพัฒนาการผลิต การขนส่งและการบรรจุเก็บไฮโดรเจน รวมทั้งการใช้เทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงในการขนส่ง (2) วิจัยและพัฒนา ทดลอง และการนำความก้าวหน้าของเทคโนโลยีของยานขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฮโรเจนมาใช้ในเชิงพาณิชย์ และ (3) วิจัยและพัฒนา ก่อสร้าง และเดินเครื่อง เครื่องปฏิกรณ์วิจัยแบบก้าวหน้า สำหรับใช้ในการผลิตไฮโดรเจนร่วมด้วย

ถอดความจาก The Hydrogen Economy and Nuclear Energy
เวบไซต์ http://www.nei.org