สหรัฐอเมริกาทดสอบใช้พลังงานไฮโดรเจนแทนเครื่องปั่นไฟในงานภาคสนามของกองทัพ

ห้องทดลองวิจัยแห่งกองทัพเรือสหรัฐอเมริกา (U.S. Naval Research Laboratory: NRL) ทดสอบต้นแบบระบบจ่ายพลังงานไฮโดรเจนขนาดพกพา หรือเอชซัพ (H-SUP: Hydrogen Small Unit Power) เพื่อจ่ายไฟฟ้าในการใช้งานภาคสนามของนาวิกโยธินสหรัฐฯ (Marine Corps) ทดแทนการใช้เครื่องปั่นไฟหรือแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ในอนาคต

แหล่งพลังงานของหน่วยรบสหรัฐฯ ในปัจจุบัน

ปัจจุบัน หน่วยรบของนาวิกโยธินหรือทหารหน่วยต่าง ๆ ในกองทัพสหรัฐฯ ต่างจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เสริม เช่น วิทยุ โดรน หรือเครื่องมือต่าง ๆ ซึ่งล้วนใช้ไฟฟ้า ทำให้ในหน่วยจำเป็นต้องพกพาแหล่งชาร์จพลังงานไปด้วย

อย่างไรก็ตาม การใช้แหล่งชาร์จเป็นเครื่องปั่นไฟฟ้าหรือแบตเตอรี่ต่างเป็นอุปสรรคต่อหน่วยรบ เนื่องจากเครื่องยนต์ในหน่วยรบนั้นสร้างเสียงที่อาจทำให้ฝ่ายตรงข้ามตรวจพบตำแหน่งได้ หรือหากใช้แบตเตอรี่ลิเทียมไอออนที่มีปริมาณไฟฟ้าเท่ากัน ก็ต้องแลกกับน้ำหนักที่มหาศาล ทำให้การเคลื่อนย้ายหน่วยทำได้ลำบาก 

จากปัจจัยด้านความปลอดภัยและความสะดวกของหน่วยรบ ส่งผลให้กองทัพสหรัฐฯ ร่วมกับหน่วยวิจัยภายในหาแนวทางสร้างแหล่งจ่ายพลังงานที่แก้ปัญหาที่เกิดขึ้น จนเป็นที่มาของการพัฒนาระบบจ่ายพลังงานไฮโดรเจนขนาดพกพา หรือเอชซัพ (H-SUP: Hydrogen Small Unit Power) ในที่สุด

สเปกเครื่องจ่ายพลังงานไฮโดรเจนของหน่วยรบสหรัฐฯ

นิว แอตลาส (New Atlas) สำนักข่าวออนไลน์ด้านเทคโนโลยีชื่อดังในสหรัฐฯ ระบุว่า ระบบจ่ายพลังงานไฮโดรเจน H-SUP ประกอบไปด้วย 3 ส่วน ได้แก่

1. เซลล์เชื้อเพลิง (Fuel Cell) สำหรับผลิตไฟฟ้าจากไฮโดรเจน
2. กล่องเก็บไฮโดรเจน (Hydrogen Storage) สำหรับกักเก็บไฮโดรเจน
3. อินเวอร์เตอร์ (Inverter) เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จากเซลล์เชื้อเพลิง 

โดยระบบจ่ายพลังงานไฮโดรเจน H-SUP ให้กำลังไฟฟ้าสูงสุดที่ 1.2 กิโลวัตต์ (kW) ออกแบบให้เพียงพอต่อการใช้งานประจำหน่วยรบ เช่น การชาร์จโดรน วิทยุสื่อสาร อุปกรณ์ไฟฟ้าต่าง ๆ ที่จำเป็น และสามารถใช้งานได้ต่อเนื่องสูงสุด 5,000 ชั่วโมง 

การพัฒนาระบบพลังงานไฮโดรเจนของหน่วยรบสหรัฐฯ

ที่มาและการทดสอบ

เดิมทีระบบ H-SUP ถูกออกแบบให้ใช้เป็นแหล่งพลังงานของโดรนเพื่อเพิ่มระยะการบิน แต่ได้รับการต่อยอดมาเป็นแหล่งจ่ายพลังงานให้กับทหารในหน่วยรบซึ่งต้องปฏิบัติภารกิจลอบเร้นหรือภารกิจที่ต้องลดการมองเห็นจากฝ่ายตรงข้ามและได้ผลตอบรับที่ดีจากการทดสอบภายในกองทัพ

โดยเป้าหมายการทดสอบระบบ H-SUP เพื่อนำไปสู่การเพิ่มประสิทธิภาพและปริมาณพลังงาน ตลอดจนเพิ่มระยะทางการปฏิบัติภารกิจซึ่งจำเป็นต้องพึ่งพาการใช้เครื่องมือที่ใช้พลังงานไฟฟ้า ลดภาระการบำรุงรักษาและการขนส่ง ตลอดจนสร้างอำนาจการรบของหน่วยรบในงานภาคสนาม

ผลลัพธ์และการต่อยอด

เมื่อเปรียบเทียบกับระบบจ่ายพลังงานด้วยแบตเตอรี่หรือเครื่องปั่นไฟแล้วพบว่า ระบบ H-SUP มีจุดเด่น ดังนี้

1. ความทนทานในงานภาคสนามเพิ่มขึ้น เนื่องจากไม่มีส่วนเคลื่อนไหว (Moving parts) เช่น พัดลมระบายความร้อนแบตเตอรี่ หรือกลไกเครื่องยนต์ในเครื่องปั่นไฟที่สึกหรอตามระยะเวลาการใช้งาน
2. การซ่อนพรางที่ดีขึ้น เนื่องจากปล่อยความร้อน (Heat spot) ลดลง เพราะไฟฟ้าผลิตด้วยกระบวนการเคมีไฟฟ้าภายในระบบ รวมถึงการใช้ระบบหล่อเย็นที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ด้วยสารเอทิลียน ไกลคอล (ethylene glycol-based coolant) 

ทั้งนี้ ทางสถาบัน NRL ร่วมกับกองทัพสหรัฐฯ ได้ทำการทดสอบระบบจ่ายพลังงานไฮโดรเจน H-SUP ภาคสนาม รวม 4 ครั้ง ในปี 2022 และอีก 3 ครั้ง ในเดือนกุมภาพันธ์ มีนาคม และพฤษภาคมที่ผ่านมา ในหน่วยรบของนาวิกโยธินและหน่วยรบพิเศษของกองทัพบกสหรัฐฯ ซึ่งผลการทดสอบจะนำไปปรับปรุงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานจริงต่อไป