ก้าวสู่ Net Zero ด้วยไอน้ำ

มันมีบทบาทสำคัญในอดีตและปัจจุบันของเรา และจะยังคงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความก้าวหน้าในอนาคตของเราเช่นกัน คุณสมบัติพลังงานความร้อนที่เหนือกว่าทำให้มันเป็นองค์ประกอบพื้นฐานในการผลิตสิ่งที่เราพึ่งพาทุกวัน และด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนาอย่างรวดเร็วและ breakthroughs ด้านวิศวกรรม เราสามารถตั้งตารอที่จะเพลิดเพลินกับประโยชน์มากมายในโลก Net Zero พรุ่งนี้

ไม่จำเป็นต้องคิดค้นมัน มันอยู่บนโลกมานานกว่าเรา คุณยังสามารถเห็นมันในสภาพธรรมชาติที่สุด พุ่งออกมาจากน้ำพุร้อน สร้างการแสดงที่น่าทึ่ง พลังและแรงของมันให้เบาะแสว่าทำไมไอน้ำจึงเป็นสื่อกลางการพาความร้อนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลก และเน้นธรรมชาติธาตุของมัน

ความสามารถในการเก็บพลังงานจำนวนมากที่สามารถใช้ในเชิงกล เช่น หมุนกังหัน หรือเป็นความร้อนเพื่อเปิดใช้งานกระบวนการหลายอย่าง ทำให้ไอน้ำเป็นทรัพยากรที่ยั่งยืนและหมุนเวียนได้ที่สำคัญ ด้วยวงจรไอน้ำและคอนเดนเสท น้ำที่ใช้สามารถรีไซเคิลได้ด้วยระบบที่มีประสิทธิภาพ ประหยัดพลังงานในกระบวนการ

ด้วยประสิทธิภาพสูง ความเป็นพิษต่ำ ความง่ายในการเคลื่อนที่ ความจุความร้อนที่เหนือกว่า และต้นทุนต่ำเมื่อเทียบกับทางเลือกอื่น โลกที่ไม่มีไอน้ำเป็นสิ่งที่คิดไม่ถึง เรามีไอน้ำที่ต้องขอบคุณสำหรับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่น่าทึ่งมากมายในสังคมตลอด 300 ปีที่ผ่านมา แม้กลไกที่ใช้และต้องการไอน้ำอาจเปลี่ยนไป แต่ตัวไอน้ำเองยังคงเป็นรากฐานของวิวัฒนาการของเรา

มันมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมเภสัชกรรม รับประกันว่ายาและวัคซีนสามารถผลิตได้อย่างปลอดภัย น่าเชื่อถือ และในปริมาณมาก สถานพยาบาลพึ่งพาไอน้ำเพื่อรักษาเครื่องมือให้ปลอดความเสี่ยงเมื่อรักษาเรา อุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเลียมทั้งสองต้องการไอน้ำเพื่อรักษาโรงงานให้ทำงานราบรื่น และในการสร้างผลิตภัณฑ์มากมายที่เราพึ่งพาในชีวิตประจำวัน จากพลาสติกไปจนถึงโพลีเอสเตอร์ (วัสดุเสื้อผ้าที่พบบ่อยที่สุดในโลก) ไปจนถึงการผลิตแอมโมเนีย ที่ให้ปุ๋ยเลี้ยงโลก และการใช้งานมากมายในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มหมายความว่าเราไม่ต้องคิดซ้ำสองเกี่ยวกับความปลอดภัยและอายุการเก็บรักษาของสิ่งที่เรากินและดื่มเพื่อมีชีวิต

เหล่านี้เป็นเพียงบางส่วนของประโยชน์ที่ไอน้ำให้เรา เป็นเหตุผลที่เราเห็นไอน้ำไม่ใช่แค่ปรากฏการณ์ที่มีประโยชน์ แต่เป็นเทคโนโลยีธรรมชาติ วิธีที่ปลอดภัย ยั่งยืน น่าเชื่อถือในการปรับปรุงคุณภาพชีวิต เกือบจะไม่มีสิ่งใดเทียบเคียงได้

แต่นอกเหนือจากโอกาสถ่ายรูป น้ำพุร้อนไม่มีประโยชน์ทางปฏิบัติมากนักสำหรับเรา และยกเว้นไม่กี่แห่งบนโลก พลังงานความร้อนใต้พิภพไม่ใช่ตัวเลือก นั่นหมายความว่าเพื่อใช้ประโยชน์จากคุณค่าของมัน ไอน้ำต้องถูกผลิตโดยเรา และนั่นคือที่ที่บททดสอบสำหรับการรับประกันอนาคตที่ยั่งยืนอยู่

เราต้องการไอน้ำในปริมาณมหาศาลเพื่อรักษาการเติบโตและคุณภาพชีวิตของเรา เป็นสิ่งสำคัญที่เราจะต้องเลิกผลิตไอน้ำจากก๊าซ ถ่านหิน หรือน้ำมัน ไปสู่แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีประสิทธิภาพโดยเร็วที่สุด

วิกฤตพลังงานโลกกำลังเร่งการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในวิธีผลิตไฟฟ้าของเรา ประการแรก สัดส่วนจากแหล่งหมุนเวียนกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว (mainly wind or solar, but with variable output) ประการที่สอง ศักยภาพของไฮโดรเจนสีเขียวจากพลังงานหมุนเวียนและอิเล็กโทรลิซิสกำลังเติบโตทุกวัน ประการที่สาม การยอมรับความจำเป็นในการใช้ไฟฟ้ากับความร้อนในอุตสาหกรรมและอาคารกำลังเพิ่มขึ้น และในที่สุด เทคโนโลยีใหม่สำหรับการจัดเก็บทั้งความร้อนและไฟฟ้ากำลังเกิดขึ้น และจะพร้อมใช้งานในไม่ช้า

การเปลี่ยนกระบวนทัศน์ดังกล่าวในวิธีดำเนินงานอุตสาหกรรมจะไม่เกิดขึ้นชั่วข้ามคืน แต่เวลาเป็นสิ่งสำคัญหากเราจะบรรลุเป้าหมาย Net Zero ที่เข้มงวด นั่นเป็นเหตุผลที่ตัวเลือกที่ใช้ได้จริงเพื่อเชื่อมช่องว่างระหว่างอุปทานและอุปสงค์ไฟฟ้าจึงสำคัญต่อการบรรลุการดำเนินงานที่ยั่งยืน นวัตกรรมเช่นการจัดเก็บพลังงานความร้อน ที่การจับอุปทานหมุนเวียนสูงสุด เปลี่ยนเป็นไอน้ำที่มีประโยชน์ และเก็บไว้จนกว่าจะต้องการ จะเป็นจุดสำคัญในการเปลี่ยนแปลง รูปที่ 1 แสดงเหตุผลที่เราต้องหาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อพูดถึงการใช้ประโยชน์จากแหล่งหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์:

โดยรวมแล้ว ความร้อนรับผิดชอบต่อความต้องการพลังงานมากกว่าสองเท่าของการผลิตไฟฟ้าทั่วโลก และผลิต 55% ของการปล่อยพลังงานทั่วโลกลดตัวเลขนั้นเป็นเป้าหมายการลดคาร์บอนที่สำคัญ แต่จนถึงปัจจุบัน ความพยายามมักถูกแยกส่วน มองดูพื้นที่เช่น การใช้ไฟฟ้า ไฮโดรเจน ชีวมวล และการดักจับ การใช้ประโยชน์ และการจัดเก็บคาร์บอน (CCUS) แยกกัน

นั่นเป็นเหตุผลที่เส้นทางสู่ความเป็นกลางทางคาร์บอนบางครั้งดูยากมาก รอให้เทคโนโลยีใหม่มาแทนที่สิ่งที่เราพึ่งพามาหลายทศวรรษหรือแม้แต่หลายศตวรรษ โชคดีที่วิธีการใช้ไอน้ำที่ผลิตอย่างยั่งยืนอยู่ใกล้แค่เอื้อม

ในขณะที่ความจำเป็นในการลดคาร์บอนโลกเร่งด่วนขึ้น เป็นที่น่าพอใจว่าด้วยไอน้ำ นั่นไม่ได้หมายความว่าสูญเสียมันไปทั้งหมด เราทุกคนรู้ว่าวันเวลาของการขับรถยนต์เบนซินหรือดีเซลจะสิ้นสุด การใช้ก๊าซธรรมชาติจะถูกจำกัด และการตัดสินใจที่ยากลำบากจะต้องทำหากเราจะรับประกันอนาคตโลก

นี่ไม่ใช่กรณีของไอน้ำ การเลิกใช้หม้อต้มเชื้อฟอสซิลไม่ต้องรอทศวรรษให้ทางเลือกใหม่มาถึง ไม่ได้หมายความว่าต้องยกเครื่องระบบที่มีอยู่ทั้งหมด ความสามารถในการ retrofit หม้อต้มด้วยเทคโนโลยีให้ความร้อนไฟฟ้าอยู่ที่นี่แล้ว เมื่ออุปกรณ์เก่าต้องเปลี่ยน ทางเลือกไฟฟ้าใหม่ที่มีประสิทธิภาพกว่าพร้อมใช้งาน ในขณะที่การผลิตไฟฟ้าเปลี่ยนจากถ่านหิน ก๊าซ และน้ำมัน ไอน้ำจะพร้อมพิสูจน์ศักยภาพที่เป็นกลางทางคาร์บอน

ควบคู่ไป จะมีความจำเป็นเพิ่มขึ้นในการทำมากขึ้นด้วยน้อยลง ประเมินและปรับปรุงมาตรการประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องที่จะทำให้ไอน้ำสำคัญยิ่งขึ้นสำหรับอุตสาหกรรมมากมายที่พึ่งพา แนวทางที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลทั่วทั้งระบบจะเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุด

เพราะไอน้ำถูกใช้อย่างแพร่หลายโดยอุตสาหกรรมที่หลากหลาย จึงมีขนาด ค่ากำหนด แอปพลิเคชันการใช้งานปลายทาง และแนวปฏิบัติการดำเนินงานที่หลากหลายมาก นั่นหมายความว่ามีตัวเลือกมากมายในการระบุโอกาสปรับปรุงประสิทธิภาพระบบไอน้ำ เช่นเดียวกับที่ไอน้ำช่วยอารยธรรมทั่วโลกเติบโตและพัฒนา ตอนนี้เป็นตาของวิศวกรที่จะช่วยให้ไอน้ำดำรงตำแหน่งในประวัติศาสตร์ของเราต่อไป ไอน้ำพาเราเดินทางที่คุ้มค่ามาจนถึงตอนนี้ และจะดำเนินต่อไปในศตวรรษต่อๆ ไป

แหล่งที่มา:

1 “Global Energy Perspective 2022,” McKinsey, April 26, 2022.

2 หมายเหตุว่าการบรรลุ Net Zero ไม่ใช่แค่เรื่องการปล่อย CO2 แต่รวมถึงก๊าซเรือนกระจกทั้งหมด รวมถึงมีเทนและ F-gases ที่นี่เราใช้การลดคาร์บอนครอบคลุมการลดการปล่อยที่เกี่ยวข้องทั้งหมด

National Engineering Policy Centre, Royal Academy of Engineering (https://raeng.org.uk/media/b4jpdttw/net-zero-a-systems-perspective-on-the-climate-challenge-final-nepc.pdf)

“Net-zero heat: Is it too hot to handle?”, McKinsey Sustainability, July 22, 2022. (https://www.mckinsey.com/capabilities/sustainability/our-insights/sustainability-blog/net-zero-heat-is-it-too-hot-to-handle)