በኤሌክትሮላይሲስ ምን ያህል ውሃ ይበላል?

በኤሌክትሮላይሲስ ምን ያህል ውሃ እንደሚጠጣ

ደረጃ አንድ፡ የሃይድሮጂን ምርት

የውሃ ፍጆታ ከሁለት ደረጃዎች የሚመጣ ነው፡ የሃይድሮጂን ምርት እና የላይኛው የኃይል አቅራቢ ምርት። ለሃይድሮጂን ምርት፣ ዝቅተኛው የኤሌክትሮላይዝድ ውሃ ፍጆታ በኪሎ ግራም ሃይድሮጂን በግምት 9 ኪሎ ግራም ውሃ ነው። ሆኖም፣ የውሃን ዲሚኒሬላይዜሽን ሂደት ግምት ውስጥ በማስገባት፣ ይህ ጥምርታ በኪሎ ግራም ሃይድሮጂን ከ18 እስከ 24 ኪሎ ግራም ውሃ ወይም እስከ 25.7 እስከ 30.2 ሊደርስ ይችላል።.

 

አሁን ላለው የምርት ሂደት (የሚቴን የእንፋሎት ማሻሻያ)፣ ዝቅተኛው የውሃ ፍጆታ 4.5 ኪ.ግ.ኤች.ኦ ...

 

ደረጃ 2፡ የኃይል ምንጮች (ታዳሽ ኤሌክትሪክ ወይም የተፈጥሮ ጋዝ)

ሌላው አካል ታዳሽ የኤሌክትሪክ ኃይል እና የተፈጥሮ ጋዝ ለማምረት የውሃ ፍጆታ ነው። የፎቶቮልታይክ ኃይል የውሃ ፍጆታ ከ50-400 ሊትር /MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) እና የንፋስ ኃይል ከ5-45 ሊትር /MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2) መካከል ይለያያል። በተመሳሳይ፣ ከሼል ጋዝ የሚመነጨው የጋዝ ምርት (በአሜሪካ መረጃ ላይ የተመሠረተ) ከ1.14kgH2O/kgH2 ወደ 4.9kgH2O/kgH2 ሊጨምር ይችላል።

 

ለማጠቃለል ያህል፣ በፎቶቮልታይክ የኃይል ማመንጫ እና በነፋስ ኃይል ማመንጫ የሚመነጨው አማካይ የሃይድሮጂን አጠቃላይ የውሃ ፍጆታ በቅደም ተከተል 32 እና 22 ኪ.ግ.ኤች.ኤች.ኦ ...

 

አጠቃላይ የውሃ አሻራ፡- ታዳሽ ኃይል ሲጠቀሙ ዝቅተኛ የውሃ አሻራ

ልክ እንደ CO2 ልቀቶች፣ ለኤሌክትሮላይቲክ መስመሮች ዝቅተኛ የውሃ አሻራ ቅድመ ሁኔታ ታዳሽ የኃይል ምንጮችን መጠቀም ነው። አነስተኛ የኤሌክትሪክ ክፍል ብቻ በቅሪተ አካል ነዳጆች የሚመነጨ ከሆነ፣ ከኤሌክትሪክ ጋር የተያያዘው የውሃ ፍጆታ በኤሌክትሮላይሲስ ወቅት ከሚጠጣው ትክክለኛ ውሃ በጣም የላቀ ነው።

 

ለምሳሌ፣ የጋዝ ኃይል ማመንጨት እስከ 2,500 ሊትር/ሜጋ ዋት ሰዓት ውሃ ሊጠቀም ይችላል። እንዲሁም ለቅሪተ አካል ነዳጆች (የተፈጥሮ ጋዝ) በጣም ጥሩው ሁኔታ ነው። የድንጋይ ከሰል ጋዝነት ከግምት ውስጥ ከገባ፣ የሃይድሮጂን ምርት ከ31-31.8 ኪ.ግ.ኤች2ኦ/ኪ.ግ.ኤች2 ሊፈጅ ይችላል፣ የድንጋይ ከሰል ምርት ደግሞ 14.7 ኪ.ግ.ኤች2ኦ/ኪ.ግ.ኤች2 ሊፈጅ ይችላል። የማኑፋክቸሪንግ ሂደቶች የበለጠ ቀልጣፋ እየሆኑ ሲሄዱ እና በአንድ የተጫነ አቅም የኃይል ማመንጫ እየተሻሻለ ሲሄድ ከፎቶቮልታይክስ እና ከነፋስ የሚገኘው የውሃ ፍጆታ ከጊዜ ወደ ጊዜ እንደሚቀንስ ይጠበቃል።

 

በ2050 አጠቃላይ የውሃ ፍጆታ

ዓለም ወደፊት ከዛሬው በበለጠ ብዙ እጥፍ ሃይድሮጂን እንደምትጠቀም ይጠበቃል። ለምሳሌ፣ የአይሬና የዓለም ኢነርጂ ትራንዚሽንስ አውትሉክ በ2050 የሃይድሮጂን ፍላጎት 74EJ አካባቢ እንደሚሆን ይገምታል፣ ከእነዚህም ውስጥ ሁለት ሶስተኛው የሚሆነው ከታዳሽ ሃይድሮጂን ነው። ለማነፃፀር፣ ዛሬ (ንፁህ ሃይድሮጂን) 8.4EJ ነው።

 

ኤሌክትሮላይቲክ ሃይድሮጂን በ2050 ሙሉ የሃይድሮጂን ፍላጎትን ሊያሟላ ቢችልም፣ የውሃ ፍጆታ 25 ቢሊዮን ኪዩቢክ ሜትር ይሆናል። ከታች ያለው አሃዝ ይህንን አሃዝ ከሌሎች ሰው ሰራሽ የውሃ ፍጆታ ጅረቶች ጋር ያወዳድራል። ግብርና ከፍተኛውን መጠን 280 ቢሊዮን ኪዩቢክ ሜትር ውሃ ይጠቀማል፣ ኢንዱስትሪው ደግሞ 800 ቢሊዮን ኪዩቢክ ሜትር ውሃ ይጠቀማል፣ ከተሞች ደግሞ 470 ቢሊዮን ኪዩቢክ ሜትር ውሃ ይጠቀማሉ። በአሁኑ ጊዜ የተፈጥሮ ጋዝ ማሻሻያ እና የድንጋይ ከሰል ጋዝ ማምረቻ ለሃይድሮጂን ምርት የሚውለው የውሃ ፍጆታ 1.5 ቢሊዮን ኪዩቢክ ሜትር ያህል ነው።

ስለዚህ፣ በኤሌክትሮላይቲክ መንገዶች ለውጦች እና እየጨመረ በሚሄደው ፍላጎት ምክንያት ከፍተኛ መጠን ያለው ውሃ እንደሚጠጣ ቢጠበቅም፣ ከሃይድሮጂን ምርት የሚገኘው የውሃ ፍጆታ አሁንም በሰዎች ከሚጠቀሙባቸው ሌሎች ፍሰቶች በጣም ያነሰ ይሆናል። ሌላው የማጣቀሻ ነጥብ ደግሞ የነፍስ ወከፍ የውሃ ፍጆታ በዓመት ከ75 (ሉክሰምበርግ) እስከ 1,200 (አሜሪካ) ኪዩቢክ ሜትር ነው። በአማካይ 400 m3 / (በነፍስ ወከፍ * ዓመት)፣ በ2050 አጠቃላይ የሃይድሮጂን ምርት ከ62 ሚሊዮን ሕዝብ ሀገር ጋር እኩል ነው።

 

የውሃ ወጪ እና ምን ያህል ኃይል ጥቅም ላይ እንደሚውል

 

ወጪ

ኤሌክትሮላይቲክ ሴሎች ከፍተኛ ጥራት ያለው ውሃ ያስፈልጋቸዋል እና የውሃ ህክምና ያስፈልጋቸዋል። ዝቅተኛ ጥራት ያለው ውሃ ወደ ፈጣን መበላሸት እና አጭር የህይወት ዘመን ይመራል። በአልካላይን ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ ዲያፍራም እና ማነቃቂያዎችን እንዲሁም የPEM ሽፋኖችን እና ቀዳዳ ያላቸው የትራንስፖርት ንብርብሮችን ጨምሮ ብዙ ንጥረ ነገሮች እንደ ብረት፣ ክሮሚየም፣ መዳብ፣ ወዘተ ባሉ የውሃ ቆሻሻዎች አሉታዊ ተጽዕኖ ሊያሳድሩ ይችላሉ። የውሃ ኮንዳክሽን ከ 1 μS/cm ያነሰ እና አጠቃላይ ኦርጋኒክ ካርቦን ከ 50 μg/L ያነሰ መሆን አለበት።

 

ውሃ በአንጻራዊ ሁኔታ አነስተኛ የኃይል ፍጆታ እና ወጪዎችን ይይዛል። ለሁለቱም መለኪያዎች በጣም መጥፎው ሁኔታ የጨው ማስወገጃ ነው። የተገላቢጦሽ ኦስሞሲስ ለጨው ማስወገጃ ዋናው ቴክኖሎጂ ሲሆን ከዓለም አቀፍ አቅም ወደ 70 በመቶ የሚጠጋውን ይይዛል። ቴክኖሎጂው ከ1900-2000 ዶላር / m³/d ያስወጣል እና የመማሪያ ኩርባ መጠን 15% ነው። በዚህ የኢንቨስትመንት ወጪ የሕክምና ወጪው ወደ 1/m³ አካባቢ ሲሆን የኤሌክትሪክ ወጪዎች ዝቅተኛ በሆኑ አካባቢዎች ዝቅተኛ ሊሆን ይችላል።

 

በተጨማሪም፣ የማጓጓዣ ወጪዎች በሜትሪክ ሴልሺየስ ከ1-2 ዶላር ገደማ ይጨምራሉ። በዚህ ሁኔታም ቢሆን የውሃ ማከሚያ ወጪዎች ወደ $0.05 /ኪ.ግ.2 ናቸው። ይህንን በአስተያየት ለማስቀመጥ፣ ጥሩ ታዳሽ ሀብቶች ካሉ የታዳሽ ሃይድሮጂን ዋጋ ከ $2-3 /ኪ.ግ.2 ሊሆን ይችላል፣ የአማካይ ሀብቱ ዋጋ ደግሞ ከ $4-5 /ኪ.ግ.2 ነው።

 

ስለዚህ በዚህ ወግ አጥባቂ ሁኔታ፣ የውሃ ወጪ ከጠቅላላው 2 በመቶ ያነሰ ይሆናል። የባህር ውሃ አጠቃቀም የተመለሰውን የውሃ መጠን ከ2.5 እስከ 5 እጥፍ ሊጨምር ይችላል (በማገገሚያ ምክንያት)።

 

የኃይል ፍጆታ

የጨው ማስወገጃ የኃይል ፍጆታን ስንመለከት፣ ኤሌክትሮላይቲክ ሴልን ለማስገባት ከሚያስፈልገው የኤሌክትሪክ መጠን ጋር ሲነጻጸር በጣም ትንሽ ነው። የአሁኑ የሚሰራ የተገላቢጦሽ ኦስሞሲስ ክፍል 3.0 kW/m3 ያህል ይወስዳል። በአንፃሩ የሙቀት ጨው ማስወገጃ ፋብሪካዎች ከ40 እስከ 80 kWh/m3 የሚደርስ ከፍተኛ የኃይል ፍጆታ አላቸው፣ ይህም እንደ ጨው ማስወገጃ ቴክኖሎጂው ከ2.5 እስከ 5 KWH/m3 የሚደርስ ተጨማሪ የኃይል ፍላጎት አለው። የኮጄኔሬሽን ፋብሪካን ወግ አጥባቂ ጉዳይ (ማለትም ከፍተኛ የኃይል ፍላጎት) እንደ ምሳሌ በመውሰድ የሙቀት ፓምፕን በመጠቀም የኃይል ፍላጎት ወደ 0.7kWh/kg ሃይድሮጂን ይቀየራል። ይህንን በእይታ ለማስቀመጥ የኤሌክትሮላይቲክ ሴል የኤሌክትሪክ ፍላጎት ከ50-55kWh/kg አካባቢ ነው፣ ስለዚህ በጣም በከፋ ሁኔታ ውስጥ እንኳን የጨው ማስወገጃ የኃይል ፍላጎት ከስርዓቱ አጠቃላይ የኃይል ግብዓት 1% ያህል ነው።

 

የጨው ማስወገጃ ችግር አንዱ የጨዋማ ውሃ ማስወገድ ሲሆን ይህም በአካባቢው የባህር ስነ-ምህዳሮች ላይ ተጽዕኖ ሊያሳድር ይችላል። ይህ ጨዋማ ውሃ የአካባቢ ተፅእኖን ለመቀነስ ተጨማሪ ሕክምና ሊደረግለት ይችላል፣ በዚህም በውሃ ወጪ ላይ ሌላ $0.6-2.40/m³ ይጨምራል። በተጨማሪም፣ የኤሌክትሮላይቲክ ውሃ ጥራት ከመጠጥ ውሃ የበለጠ ጥብቅ ሲሆን ከፍተኛ የማከሚያ ወጪዎችን ሊያስከትል ይችላል፣ ነገር ግን ይህ ከኃይል ግብዓት ጋር ሲነጻጸር አሁንም አነስተኛ እንደሚሆን ይጠበቃል።

ለሃይድሮጂን ምርት የኤሌክትሮላይቲክ ውሃ የውሃ አሻራ በጣም የተወሰነ የአካባቢ መለኪያ ሲሆን በአካባቢው የውሃ አቅርቦት፣ ፍጆታ፣ መበላሸት እና ብክለት ላይ የተመሰረተ ነው። የስነ-ምህዳር ሚዛን እና የረጅም ጊዜ የአየር ንብረት አዝማሚያዎች ተጽዕኖ ግምት ውስጥ መግባት አለባቸው። የውሃ ፍጆታ ታዳሽ ሃይድሮጂንን ለማሳደግ ትልቅ እንቅፋት ይሆናል።