รถไฟไฮโดรเจนเหมาะกับทางไกลไร้สายไฟ แต่ไม่ใช่คำตอบแทนรถไฟฟ้าทุกเส้น

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th

ภาพรถไฟที่วิ่งโดยไม่มีควันและไม่ต้องพาดสายไฟตลอดทางดูเหมือนเป็นคำตอบที่ลงตัวมาก แต่คำว่า “ไม่ต้องมีสายไฟ” ไม่ได้แปลว่าไม่ต้องมีโครงสร้างพื้นฐานเลย รถไฟพลังงานไฮโดรเจนเพียงย้ายจุดที่รับพลังงาน จากสายไฟเหนือราง ไปอยู่ที่สถานีเติมเชื้อเพลิงและระบบผลิตหรือขนส่งไฮโดรเจนแทน

รถไฟชนิดนี้ไม่ได้ใช้ไฮโดรเจนหมุนล้อโดยตรง ถังไฮโดรเจนบนขบวนจะป้อนเชื้อเพลิงเข้าเซลล์เชื้อเพลิง เพื่อผลิตไฟฟ้าให้มอเตอร์และชาร์จแบตเตอรี่ขนาดเล็กไว้ช่วยตอนเร่งหรือรับพลังงานกลับขณะเบรก ปลายทางจากท่อไอเสียจึงเป็นน้ำเป็นหลัก ต่างจากรถดีเซลที่มีไอเสียและเสียงเครื่องยนต์ตลอดการเดินรถ

เหมาะกับรางที่การเดินสายไฟไม่คุ้ม

กรณีที่เข้าทางที่สุดคือเส้นทางภูมิภาคหรือชนบทซึ่งยังไม่มีระบบไฟฟ้าเหนือราง ระยะทางพอสมควร มีสถานีปลายทางหรือศูนย์ซ่อมที่สร้างจุดเติมเชื้อเพลิงร่วมกันได้ และมีจำนวนขบวนไม่มากจนคุ้มกับการลงทุนปักเสาและขึงสายไฟตลอดหลายสิบหรือหลายร้อยกิโลเมตร

ลองนึกถึงทางรถไฟเดี่ยวผ่านพื้นที่เกษตร สถานีห่างกัน หมู่บ้านกระจายตัว และมีรถวิ่งไม่ถี่นัก หากต้องติดตั้งระบบไฟฟ้าตลอดสาย ผู้ให้บริการไม่ได้จ่ายแค่ค่าสายไฟ แต่รวมถึงเสา สถานีจ่ายไฟ ระบบควบคุม การปรับสะพาน อุโมงค์ และช่วงปิดทางเพื่อก่อสร้างด้วย รถไฟไฮโดรเจนจึงเป็นทางเลือกแทนดีเซลที่ช่วยลดงานก่อสร้างบนแนวรางเดิมได้

ผู้ผลิตอย่าง Alstom ออกแบบ Coradia iLint สำหรับเส้นทางที่ไม่มีหรือมีไฟฟ้าเพียงบางส่วน และระบุระยะทำการสูงสุดราว 1,000 กิโลเมตรต่อการเติมเชื้อเพลิงตามเงื่อนไขการใช้งาน รุ่นดังกล่าวเคยวิ่งให้บริการในเยอรมนีแล้ว จุดสำคัญจึงไม่ใช่ว่าเทคโนโลยีนี้ยังเป็นเพียงรถทดลอง แต่คือการเลือกเส้นทางให้ตรงกับจุดแข็งของมัน

คำว่าไฮโดรเจนไม่ได้แปลว่าดีกว่าไฟฟ้าทุกครั้ง

ถ้าเส้นทางมีรถวิ่งหนาแน่น เป็นทางหลักในเมืองหรือระหว่างเมือง และคาดว่าจะใช้รางนั้นไปอีกนาน รถไฟไฟฟ้าที่รับกำลังจากสายเหนือรางมักได้เปรียบกว่า เพราะส่งไฟเข้าสู่มอเตอร์ได้ตรงกว่า ไม่ต้องผ่านขั้นผลิตไฮโดรเจน อัดเก็บ ขนส่ง แล้วแปลงกลับเป็นไฟฟ้าบนขบวน

ทุกขั้นที่เพิ่มเข้ามามีการสูญเสียพลังงาน นี่คือเหตุผลว่าทำไมการใช้ไฟฟ้าโดยตรงจึงมักมีประสิทธิภาพด้านพลังงานสูงกว่าเมื่อมีสายไฟรองรับอยู่แล้ว ขณะเดียวกันรถไฟไฟฟ้ายังเหมาะกับการเร่งบ่อย วิ่งถี่ และรองรับปริมาณผู้โดยสารหรือสินค้ามาก เพราะไม่ต้องแวะจัดการเชื้อเพลิงเป็นรอบ ๆ

ไฮโดรเจนเป็นไฟฟ้าที่พกติดรถ ข้อดีคือไม่ต้องลงทุนสายไฟยาวตลอดเส้น แต่ข้อแลกเปลี่ยนคือรถต้องบรรทุกถัง ระบบเซลล์เชื้อเพลิง และแบตเตอรี่เพิ่มเข้าไป สิ่งเหล่านี้กินพื้นที่ น้ำหนัก และเพิ่มความซับซ้อนของการบำรุงรักษา เมื่อเทียบกับขบวนที่รับไฟจากภายนอกโดยตรง

ข้อจำกัดจริงอยู่ที่ต้นทางของเชื้อเพลิง

คำว่า “ปล่อยแค่น้ำ” อธิบายเฉพาะตอนรถวิ่ง ไม่ได้บอกคาร์บอนตลอดวงจรชีวิตทั้งหมด หากไฮโดรเจนผลิตจากก๊าซธรรมชาติโดยไม่มีการดักจับคาร์บอน ผลกระทบทางภูมิอากาศยังสูงได้ การจะเรียกว่าลดคาร์บอนได้มากจริงจึงต้องดูว่าไฮโดรเจนมาจากไฟฟ้าหมุนเวียนหรือแหล่งพลังงานคาร์บอนต่ำหรือไม่

อีกโจทย์คือสถานีเติมเชื้อเพลิงต้องมีทั้งถังเก็บ ระบบอัดหรือจ่ายเชื้อเพลิง มาตรการตรวจรั่ว ระบบความปลอดภัย และบุคลากรที่ผ่านการฝึกอบรม ถ้ามีขบวนไม่กี่คัน แต่ต้องสร้างระบบเฉพาะขึ้นมาหนึ่งแห่ง ต้นทุนต่อเที่ยวอาจสูงจนข้อดีเรื่องไม่ต้องเดินสายไฟลดลงทันที

• เหมาะกว่า เมื่อแทนรถดีเซลบนเส้นทางที่ยังไม่ใช้ไฟฟ้า มีระยะวิ่งไกลเกินกว่ารถแบตเตอรี่จะรับได้ และรวมการเติมเชื้อเพลิงไว้ที่ศูนย์กลางไม่กี่จุด

• เสียเปรียบกว่า เมื่อเส้นทางมีสายไฟอยู่แล้ว หรือมีความถี่และปริมาณจราจรสูงพอให้การเดินระบบไฟฟ้าคุ้มค่า

• ต้องตัดสินจากระบบทั้งหมด ทั้งราคาไฮโดรเจน แหล่งผลิต กำลังไฟฟ้าที่มี การจัดเก็บ ความปลอดภัย และอายุการใช้งานของเส้นทาง ไม่ใช่ดูเพียงว่ารถมีควันหรือไม่มีควัน

ทางเลือกที่ถูกต้องอาจไม่ใช่เทคโนโลยีเดียวทั้งประเทศ

เครือข่ายรถไฟหนึ่งประเทศอาจมีทั้งสายไฟฟ้า รถแบตเตอรี่ และรถไฮโดรเจนอยู่ร่วมกันได้ ทางเมืองที่คนแน่นและวิ่งถี่ควรใช้ไฟฟ้าโดยตรงให้เต็มประสิทธิภาพ ส่วนสายห่างไกลที่ยังพึ่งดีเซลอาจประเมินไฮโดรเจนหรือแบตเตอรี่ตามระยะทางและโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่

จุดตัดสินคือความถี่ ไม่ใช่ความล้ำ รถไฟไฮโดรเจนมีประโยชน์มากเมื่อช่วยลดดีเซลโดยไม่ต้องรอเดินสายไฟทั้งเส้น แต่เมื่อรางเส้นหนึ่งคึกคักพอให้สายไฟทำงานคุ้มค่า การรับไฟตรงจากระบบรางก็ยังเป็นทางเลือกที่ประหยัดพลังงานกว่า การเลือกที่ดีจึงไม่ใช่ถามว่าอะไรใหม่กว่า แต่ถามว่าเส้นทางนั้นต้องการพลังงานแบบไหนจริง ๆ