ในวันที่ 17 กรกฎาคม นายกรัฐมนตรี นเรนทรา โมดี จะทำพิธีปล่อยขบวนรถไฟพลังงานไฮโดรเจนขบวนแรกของอินเดียบนเส้นทางจินด์–โซนิปัต (Jind–Sonipat) ในรัฐหรยาณา เหตุการณ์นี้เป็นมากกว่าแค่พิธีตัดริบบิ้น แต่มันคือสัญญาณที่บ่งบอกว่าการรถไฟอินเดีย (Indian Railways) ซึ่งเป็นหนึ่งในเครือข่ายรถไฟที่ใหญ่ที่สุดในโลก พร้อมแล้วที่จะทดสอบเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนบนรางของตนเอง เพื่อก้าวข้ามการใช้ดีเซลและการลากจูงด้วยไฟฟ้าแบบเดิมในการแสวงหาพลังงานขับเคลื่อนที่สะอาดกว่า
เทคโนโลยีนี้ทำงานอย่างไร
รถไฟขบวนนี้ขับเคลื่อนด้วยเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน (hydrogen fuel cells) แทนที่จะรับพลังงานจากสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะหรือการเผาไหม้ดีเซลในเครื่องยนต์ หากอธิบายง่ายๆ เซลล์เชื้อเพลิงคืออุปกรณ์ทางเคมีไฟฟ้า โดยไฮโดรเจนที่เก็บไว้ในถังบนขบวนรถจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่ดึงมาจากอากาศ ปฏิกิริยานี้จะสร้างกระแสไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ลากจูง และสิ่งที่ปล่อยออกมาโดยตรงมีเพียงไอน้ำและความร้อนเล็กน้อยเท่านั้น ไม่มีการปล่อยควันเสีย ไม่มีการปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และไม่มีคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาจากท่อไอเสียในระหว่างการใช้งาน
ความแตกต่างนี้มีความสำคัญมาก รถจักรดีเซลจะปล่อยมลพิษในระดับพื้นดินตลอดทุกกิโลเมตรที่วิ่ง แม้แต่รถไฟไฟฟ้า แม้จะวิ่งบนรางอย่างสะอาด แต่ก็ยังมีภาระการปล่อยมลพิษทางอ้อมหากไฟฟ้าที่ป้อนให้มาจากถ่านหิน รถไฟไฮโดรเจนจะเปลี่ยนคำถามเรื่องมลพิษไปอยู่ที่ต้นทางว่าตัวไฮโดรเจนเองนั้นผลิตขึ้นมาอย่างไร หากไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นโดยใช้พลังงานหมุนเวียน ซึ่งมักเรียกว่า ไฮโดรเจนสีเขียว (green hydrogen) วงจรทั้งหมดก็สามารถเข้าใกล้การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ได้ สำหรับในขณะนี้ ประโยชน์ที่เห็นได้ทันทีคือการกำจัดกระบวนการเผาไหม้ออกจากตัวยานพาหนะ ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพอากาศตามแนวระเบียงรถไฟ และกำจัดเสียงรบกวนรวมถึงเขม่าควันบริเวณสถานี
เส้นทางระเบียงจินด์–โซนิปัต
การรถไฟอินเดียได้เลือกพื้นที่ส่วนภูมิภาคในรัฐหรยาณาสำหรับการเปิดตัวครั้งนี้ เส้นทางจากจินด์ไปยังโซนิปัตไม่ใช่เส้นทางสายหลักที่หนาแน่นที่สุดของประเทศ และนั่นคือประเด็นสำคัญ โครงการนำร่องบนเส้นทางที่สั้นกว่าช่วยให้วิศวกรสามารถตรวจสอบรูปแบบการใช้เชื้อเพลิง โลจิสติกส์การเติมเชื้อเพลิง การนำพลังงานจากการเบรกกลับมาใช้ใหม่ และการสึกหรอของชิ้นส่วนภายใต้สภาวะจริงของอินเดีย โดยไม่ต้องเสี่ยงต่อการหยุดชะงักของเส้นทางสายหลักที่มีความหนาแน่นสูง
ภูมิประเทศที่ค่อนข้างราบเรียบและสภาพอากาศที่แห้งของรัฐหรยาณาเป็นพื้นที่ทดสอบที่จัดการได้ง่าย แม้ว่าความร้อนในฤดูร้อนและฝุ่นละอองจะยังคงเป็นความท้าทายต่อชุดเซลล์เชื้อเพลิงและระบบกรองอากาศก็ตาม การเดินรถไฟที่นี่ช่วยให้การรถไฟสามารถรวบรวมข้อมูลว่าการจัดเก็บไฮโดรเจนมีพฤติกรรมอย่างไรในการให้บริการแบบหยุดและเริ่มใหม่ในแต่ละวัน และเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงจะปรับตัวเข้ากับเทคโนโลยีที่ไม่เคยใช้งานในเส้นทางเชิงพาณิชย์ของอินเดียมาก่อนได้อย่างไร
ทำไมต้องเป็นไฮโดรเจน และทำไมต้องเป็นตอนนี้
การรถไฟอินเดียได้เร่งขยายระบบไฟฟ้าบนรางอย่างรวดเร็วในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนเส้นทางหลายหมื่นกิโลเมตรให้เป็นระบบไฟฟ้าทั้งหมดนั้นยังคงมีราคาแพงและมีความยากลำบากทางเทคนิคในบางช่วง เส้นทางสาขาที่ห่างไกล ภูมิประเทศที่เป็นภูเขา และส่วนที่มีความหนาแน่นของการจราจรต่ำ มักจะไม่คุ้มค่ากับต้นทุนการติดตั้งและบำรุงรักษาสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ (overhead catenary wire)
รถไฟไฮโดรเจนเข้ามาเติมเต็มช่องว่างนั้น เนื่องจากพวกมันมีแหล่งพลังงานในตัว จึงไม่จำเป็นต้องมีสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ สามารถวิ่งบนเส้นทางที่ยังไม่มีระบบไฟฟ้าได้ ในขณะที่ยังคงให้สมรรถนะและคุณสมบัติการปล่อยมลพิษในพื้นที่เป็นศูนย์เช่นเดียวกับรถไฟไฟฟ้า (electric multiple unit) สำหรับอินเดีย ช่วงเวลานี้ยังสอดคล้องกับพันธกิจไฮโดรเจนสีเขียวแห่งชาติ (National Green Hydrogen Mission) ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อสร้างขีดความสามารถในการผลิตภายในประเทศและลดต้นทุนของไฮโดรเจนสีเขียว หากประเทศสามารถผลิตไฮโดรเจนสีเขียวในราคาที่จับต้องได้ในระดับอุตสาหกรรม รถไฟเซลล์เชื้อเพลิงจะกลายเป็นตัวเลือกที่น่าดึงดูดใจอย่างยิ่งในการเข้ามาแทนที่ขบวนรถดีเซลที่ยังคงให้บริการในเส้นทางรองอีกหลายร้อยเส้นทาง
สิ่งที่ผู้โดยสารจะสังเกตเห็นได้
ในมุมมองของผู้เดินทาง ความแตกต่างแรกที่น่าจะสัมผัสได้คือความเงียบ ชุดรถไฟเซลล์เชื้อเพลิงจะทำงานเงียบเกือบสนิทเมื่อเทียบกับเสียงคำรามและเสียงกระทบของเครื่องยนต์ดีเซล ชานชาลาจะไม่มีกลิ่นไอเสีย การเร่งความเร็วมีแนวโน้มที่จะราบรื่นเนื่องจากมอเตอร์ลากจูงไฟฟ้าให้แรงบิด (torque) อย่างสม่ำเสมอ
อย่างไรก็ตาม ผู้โดยสารจะไม่เห็นความซับซ้อนที่ซ่อนอยู่ใต้พื้นและหลังคา ไม่ว่าจะเป็นถังเก็บไฮโดรเจนแรงดันสูง (high-pressure hydrogen storage cylinders) แบตเตอรี่สำรอง (battery buffers) เพื่อรองรับความต้องการพลังงานสูงสุด ระบบจัดการพลังงาน และระบบตัดการทำงานเพื่อความปลอดภัย เจ้าหน้าที่จำเป็นต้องได้รับการฝึกอบรมเฉพาะทาง เนื่องจากไฮโดรเจนเป็นสารที่ไวไฟสูง และแม้ว่าระบบจัดเก็บและการส่งจ่ายจะถูกออกแบบมาตามมาตรฐานที่เข้มงวด แต่ย่านสถานีรถไฟก็จำเป็นต้องมีระเบียบปฏิบัติใหม่สำหรับการเติมเชื้อเพลิง การตรวจจับการรั่วไหล และการตอบโต้เหตุฉุกเฉิน
ปัญหาที่ยากกว่าซึ่งยังรออยู่ข้างหน้า
การเปิดตัวรถไฟเพียงหนึ่งขบวนถือเป็นความสำเร็จ แต่การขยายผลทางเทคโนโลยีนั้นยากกว่า การผลิตไฮโดรเจนสีเขียวในอินเดียยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ที่ผลิตทั่วโลกในปัจจุบันได้มาจากก๊าซธรรมชาติผ่านกระบวนการที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ หากห่วงโซ่อุปทานไฮโดรเจนยังไม่สะอาดพอ ประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมของตัวรถไฟเองก็จะเป็นเพียงแค่บางส่วนเท่านั้น
เรื่องต้นทุนก็เป็นอีกหนึ่งความจริง ขบวนรถไฟพลังงานเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนในปัจจุบันมีราคาซื้อสูงกว่ารถดีเซลรางแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ เมื่อวัดจากหน่วยพลังงานที่มีประโยชน์ เชื้อเพลิงนี้ยังมีราคาสูงกว่าการดึงไฟฟ้าโดยตรงจากสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ ซึ่งหมายความว่ารถไฟไฮโดรเจนไม่น่าจะเข้ามาแทนที่เส้นทางสายหลักที่มีผู้ใช้งานหนาแน่นซึ่งมีการติดตั้งระบบไฟฟ้าอยู่แล้วหรือมีแผนจะติดตั้งในอนาคต สถานที่ใช้งานที่เหมาะสมกว่าน่าจะเป็นเส้นทางภูมิภาคที่ยังไม่มีระบบไฟฟ้า พื้นที่ชานเมือง และอาจรวมถึงเส้นทางรถไฟสายประวัติศาสตร์ที่การขยายสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะนั้นทำได้ยากในทางกายภาพหรือไม่คุ้มค่าในทางเศรษฐกิจ
โครงสร้างพื้นฐานสำหรับการเติมเชื้อเพลิงต้องถูกสร้างขึ้นใหม่ทั้งหมด ต่างจากดีเซลที่สามารถขนส่งด้วยรถบรรทุกน้ำมันและจัดเก็บด้วยระบบโลจิสติกส์ที่มีอยู่เดิม ไฮโดรเจนจำเป็นต้องมีการจัดเก็บภายใต้ความดันหรือการจัดเก็บแบบเยือกแข็ง และต้องมีระบบจ่ายเชื้อเพลิงเฉพาะที่โรงจอดรถไฟ อุปกรณ์แต่ละชิ้นเหล่านี้ต้องได้รับการพิสูจน์ว่ามีความปลอดภัยและเชื่อถือได้ภายใต้สภาพอากาศและกิจวัตรการดำเนินงานของอินเดีย
สัญญาณส่งถึงระบบนิเวศ
การเปิดตัวเมื่อวันที่ 17 กรกฎาคม ไม่ได้เปลี่ยนโฉมหน้าการรถไฟอินเดียเพียงชั่วข้ามคืน เส้นทางเดียวในรัฐหรยาณาไม่สามารถชดเชยการปล่อยมลพิษของเครือข่ายที่รองรับผู้โดยสารกว่าแปดพันล้านคนต่อปีได้ แต่การเริ่มเดินรถครั้งนี้ได้กระตุ้นให้เกิดการสนทนาที่สำคัญหลายประการ มันบอกกับผู้ผลิตขบวนรถว่าอินเดียพร้อมเปิดรับสัญญาจ้างเซลล์เชื้อเพลิง มันบอกกับผู้จัดหาพลังงานว่าจะมีอุปสงค์ของไฮโดรเจนสีเขียวที่คาดการณ์ได้ หากพวกเขาสามารถจัดส่งในราคาที่เหมาะสม และมันบอกกับวิศวกรรถไฟให้เริ่มสร้างความเชี่ยวชาญด้านการบำรุงรักษาตั้งแต่ตอนนี้ ในขณะที่จำนวนขบวนรถยังมีน้อย แทนที่จะต้องมาเร่งตามให้ทันในภายหลัง
ประเทศอื่นๆ ได้นำรถไฟไฮโดรเจนเข้าสู่โครงการนำร่องหรือการให้บริการเชิงพาณิชย์ในวงจำกัดแล้ว และการที่อินเดียก้าวเข้าสู่สนามนี้หมายความว่าอินเดียสามารถศึกษาจากสิ่งที่ประสบความสำเร็จในที่อื่น พร้อมกับปรับเปลี่ยนฮาร์ดแวร์ให้เข้ากับขนาดความกว้างราง น้ำหนักลงเพลา และความท้าทายจากสภาพภูมิอากาศในท้องถิ่น การทดสอบที่แท้จริงจะเริ่มขึ้นหลังจากการวิ่งเที่ยวแรก เมื่อรถไฟต้องปฏิบัติงานท่ามกลางความร้อนในฤดูร้อน ความชื้นในฤดูมรสุม และคราบสกปรกที่สะสมจากการใช้งานรายวัน โดยไม่มีแสงไฟสปอตไลท์ที่คอยอำนวยความสะดวกเหมือนในช่วงงานเปิดตัว
บทสรุปที่แท้จริง
รถไฟไฮโดรเจนขบวนแรกของอินเดียคือหมุดหมายที่สำคัญอย่างแท้จริง แต่ควรทำความเข้าใจว่ามันคือ "ห้องปฏิบัติการเคลื่อนที่" เส้นทางระหว่างจินด์และโซนิปัตนั้นสั้น และเทคโนโลยียังมีราคาแพง อย่างไรก็ตาม การนำรถไฟเซลล์เชื้อเพลิงเข้าสู่การให้บริการตามปกติ แสดงให้เห็นว่าการรถไฟอินเดียกำลังมุ่งมั่นที่จะตอบคำถามที่ยากลำบากในเงื่อนไขของตนเอง: ไฮโดรเจนสะอาดสามารถผลิตได้ในราคาที่ถูกพอหรือไม่? พนักงานสามารถบำรุงรักษาอุปกรณ์นี้ได้อย่างน่าเชื่อถือหรือไม่? และระบบนี้จะคุ้มค่ากับต้นทุนในเส้นทางที่ปัจจุบันมีเพียงดีเซลเป็นทางเลือกเดียวหรือไม่?
หากข้อมูลจากรัฐหรยาณาเป็นไปในเชิงบวก ระบบขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนอาจค่อยๆ ขยายไปยังเส้นทางสาขาอื่นๆ ที่ยังไม่มีระบบไฟฟ้า ซึ่งจะช่วยให้อินเดียมีทางเลือกการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ที่ใช้งานได้จริงในจุดที่สายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะเข้าไม่ถึง ผลลัพธ์ดังกล่าวจะทำให้วันที่ 17 กรกฎาคม ไม่ใช่แค่เพียงวันเปิดตัว แต่เป็นจุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงที่ล่าช้าแต่จำเป็น ในวิธีการเดินทางของผู้คนนับพันล้านคน
เข้าร่วมชุมชนแห่งการเรียนรู้ GyaanSetu: https://t.me/GyaanSetuBharat
ที่มา: India TV News