তড়িৎ বিশ্লেষণে কত জল খরচ হয়?

তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে কত জল খরচ হয়?

প্রথম ধাপ: হাইড্রোজেন উৎপাদন

জলের ব্যবহার দুটি ধাপে আসে: হাইড্রোজেন উৎপাদন এবং উজানের শক্তি বাহক উৎপাদন। হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য, প্রতি কিলোগ্রাম হাইড্রোজেনে সর্বনিম্ন ইলেক্ট্রোলাইজড জলের ব্যবহার প্রায় 9 কিলোগ্রাম জল। তবে, জলের খনিজকরণ প্রক্রিয়া বিবেচনায় নিলে, এই অনুপাত প্রতি কিলোগ্রাম হাইড্রোজেনে 18 থেকে 24 কিলোগ্রাম জলের মধ্যে হতে পারে, এমনকি 25.7 থেকে 30.2 পর্যন্তও হতে পারে।.

 

বিদ্যমান উৎপাদন প্রক্রিয়ার (মিথেন বাষ্প সংস্কার) জন্য, সর্বনিম্ন জল খরচ 4.5kgH2O/kgH2 (প্রতিক্রিয়ার জন্য প্রয়োজনীয়), প্রক্রিয়া জল এবং শীতলকরণ বিবেচনায়, সর্বনিম্ন জল খরচ 6.4-32.2kgH2O/kgH2।

 

ধাপ ২: শক্তির উৎস (নবায়নযোগ্য বিদ্যুৎ বা প্রাকৃতিক গ্যাস)

আরেকটি উপাদান হল নবায়নযোগ্য বিদ্যুৎ এবং প্রাকৃতিক গ্যাস উৎপাদনের জন্য জলের ব্যবহার। ফটোভোলটাইক বিদ্যুতের জলের ব্যবহার ৫০-৪০০ লিটার / মেগাওয়াট ঘন্টা (২.৪-১৯ কেজিএইচ২ও/কেজিএইচ২) এবং বায়ু বিদ্যুতের জলের ব্যবহার ৫-৪৫ লিটার / মেগাওয়াট ঘন্টা (০.২-২.১ কেজিএইচ২ও/কেজিএইচ২) এর মধ্যে পরিবর্তিত হয়। একইভাবে, শেল গ্যাস থেকে গ্যাস উৎপাদন (মার্কিন তথ্যের উপর ভিত্তি করে) ১.১৪ কেজিএইচ২ও/কেজিএইচ২ থেকে ৪.৯ কেজিএইচ২ও/কেজিএইচ২ এ বৃদ্ধি করা যেতে পারে।

 

উপসংহারে, ফটোভোলটাইক বিদ্যুৎ উৎপাদন এবং বায়ু বিদ্যুৎ উৎপাদনের মাধ্যমে উৎপাদিত হাইড্রোজেনের গড় মোট জল খরচ যথাক্রমে প্রায় 32 এবং 22kgH2O/kgH2। অনিশ্চয়তাগুলি সৌর বিকিরণ, জীবনকাল এবং সিলিকনের পরিমাণ থেকে আসে। এই জল খরচ প্রাকৃতিক গ্যাস থেকে হাইড্রোজেন উৎপাদনের সমান মাত্রার (7.6-37 kgh2o/kgH2, গড়ে 22kgH2O/kgH2)।

 

মোট জলের পদচিহ্ন: নবায়নযোগ্য শক্তি ব্যবহারে কম

CO2 নির্গমনের মতো, ইলেক্ট্রোলাইটিক রুটের জন্য কম জলের পদচিহ্নের পূর্বশর্ত হল নবায়নযোগ্য শক্তির উৎস ব্যবহার। যদি জীবাশ্ম জ্বালানি ব্যবহার করে বিদ্যুতের একটি ছোট অংশই উৎপন্ন করা হয়, তাহলে বিদ্যুতের সাথে যুক্ত জলের ব্যবহার তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় ব্যবহৃত প্রকৃত জলের তুলনায় অনেক বেশি।

 

উদাহরণস্বরূপ, গ্যাস বিদ্যুৎ উৎপাদনে ২,৫০০ লিটার/মেগাওয়াট ঘন্টা পর্যন্ত পানি ব্যবহার করা যেতে পারে। জীবাশ্ম জ্বালানির (প্রাকৃতিক গ্যাস) জন্যও এটি সর্বোত্তম। যদি কয়লা গ্যাসীকরণ বিবেচনা করা হয়, তাহলে হাইড্রোজেন উৎপাদনে ৩১-৩১.৮ কেজিএইচ২ও/কেজিএইচ২ এবং কয়লা উৎপাদনে ১৪.৭ কেজিএইচ২ও/কেজিএইচ২ খরচ হতে পারে। উৎপাদন প্রক্রিয়া আরও দক্ষ হয়ে ওঠার সাথে সাথে এবং প্রতি ইউনিট স্থাপিত ক্ষমতার শক্তি উৎপাদন উন্নত হওয়ার সাথে সাথে ফটোভোলটাইক এবং বায়ু থেকে পানির ব্যবহারও হ্রাস পাবে বলে আশা করা হচ্ছে।

 

২০৫০ সালে মোট পানির ব্যবহার

ভবিষ্যতে বিশ্ব আজকের তুলনায় বহুগুণ বেশি হাইড্রোজেন ব্যবহার করবে বলে আশা করা হচ্ছে। উদাহরণস্বরূপ, IRENA-এর ওয়ার্ল্ড এনার্জি ট্রানজিশনস আউটলুক অনুমান করে যে ২০৫০ সালে হাইড্রোজেনের চাহিদা প্রায় ৭৪EJ হবে, যার প্রায় দুই-তৃতীয়াংশ আসবে নবায়নযোগ্য হাইড্রোজেন থেকে। তুলনা করলে, আজকের (বিশুদ্ধ হাইড্রোজেন) ৮.৪EJ।

 

এমনকি যদি ইলেক্ট্রোলাইটিক হাইড্রোজেন পুরো ২০৫০ সালের হাইড্রোজেনের চাহিদা মেটাতে পারে, তবুও পানির ব্যবহার হবে প্রায় ২৫ বিলিয়ন ঘনমিটার। নীচের চিত্রটি এই চিত্রটিকে অন্যান্য মানবসৃষ্ট জল ব্যবহারের প্রবাহের সাথে তুলনা করে। কৃষিতে সর্বাধিক পরিমাণে ২৮০ বিলিয়ন ঘনমিটার জল ব্যবহার করা হয়, যেখানে শিল্প প্রায় ৮০০ বিলিয়ন ঘনমিটার এবং শহরগুলি ৪৭০ বিলিয়ন ঘনমিটার ব্যবহার করে। হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য প্রাকৃতিক গ্যাস সংস্কার এবং কয়লা গ্যাসীকরণের বর্তমান জল ব্যবহার প্রায় ১.৫ বিলিয়ন ঘনমিটার।

সুতরাং, যদিও তড়িৎ বিশ্লেষণের পথের পরিবর্তন এবং ক্রমবর্ধমান চাহিদার কারণে প্রচুর পরিমাণে জল খরচ হবে বলে আশা করা হচ্ছে, তবুও মানুষের ব্যবহৃত অন্যান্য প্রবাহের তুলনায় হাইড্রোজেন উৎপাদন থেকে জলের ব্যবহার অনেক কম হবে। আরেকটি রেফারেন্স পয়েন্ট হল যে প্রতি বছর মাথাপিছু জলের ব্যবহার ৭৫ (লাক্সেমবার্গ) থেকে ১,২০০ (মার্কিন) ঘনমিটারের মধ্যে। গড়ে ৪০০ ঘনমিটার / (মাথাপিছু * বছর), ২০৫০ সালে মোট হাইড্রোজেন উৎপাদন ৬২ মিলিয়ন জনসংখ্যার একটি দেশের সমান।

 

পানির দাম কত এবং কত শক্তি ব্যবহৃত হয়

 

খরচ

ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষগুলির জন্য উচ্চমানের জল প্রয়োজন এবং জল পরিশোধনের প্রয়োজন হয়। নিম্নমানের জল দ্রুত অবক্ষয় এবং জীবনকাল কমিয়ে দেয়। ক্ষারীয় পদার্থে ব্যবহৃত ডায়াফ্রাম এবং অনুঘটক, সেইসাথে PEM-এর ঝিল্লি এবং ছিদ্রযুক্ত পরিবহন স্তর সহ অনেক উপাদান, লোহা, ক্রোমিয়াম, তামা ইত্যাদির মতো জলের অমেধ্য দ্বারা প্রতিকূলভাবে প্রভাবিত হতে পারে। জল পরিবাহিতা 1μS/cm এর কম এবং মোট জৈব কার্বন 50μg/L এর কম হওয়া প্রয়োজন।

 

শক্তি খরচ এবং খরচের তুলনামূলকভাবে কম অংশ জলের জন্য দায়ী। উভয় পরামিতির জন্য সবচেয়ে খারাপ পরিস্থিতি হল ডিস্যালিনেশন। রিভার্স অসমোসিস হল ডিস্যালিনেশনের প্রধান প্রযুক্তি, যা বিশ্বব্যাপী ক্ষমতার প্রায় 70 শতাংশের জন্য দায়ী। এই প্রযুক্তির খরচ $1900- $2000 / m³/দিন এবং এর শেখার হার 15%। এই বিনিয়োগ খরচে, প্রক্রিয়াকরণ খরচ প্রায় $1 / m³, এবং যেখানে বিদ্যুতের খরচ কম সেখানে এটি কম হতে পারে।

 

এছাড়াও, প্রতি বর্গমিটারে পরিবহন খরচ প্রায় $1-2 বৃদ্ধি পাবে। এমনকি এই ক্ষেত্রেও, জল পরিশোধনের খরচ প্রায় $0.05 /kgH2। এই দৃষ্টিকোণ থেকে বলতে গেলে, যদি ভাল পুনর্নবীকরণযোগ্য সম্পদ পাওয়া যায় তবে পুনর্নবীকরণযোগ্য হাইড্রোজেনের দাম $2-3 /kgH2 হতে পারে, যেখানে গড় সম্পদের দাম $4-5 /kgH2।

 

সুতরাং এই রক্ষণশীল পরিস্থিতিতে, পানির দাম মোট খরচের ২ শতাংশেরও কম হবে। সমুদ্রের পানির ব্যবহার পুনরুদ্ধারকৃত পানির পরিমাণ ২.৫ থেকে ৫ গুণ বৃদ্ধি করতে পারে (পুনরুদ্ধারের ফ্যাক্টরের দিক থেকে)।

 

শক্তি খরচ

ডিস্যালিনেশনের শক্তি খরচের দিকে তাকালে, ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষে প্রবেশের জন্য প্রয়োজনীয় বিদ্যুতের পরিমাণের তুলনায় এটি খুবই কম। বর্তমান চলমান রিভার্স অসমোসিস ইউনিট প্রায় 3.0 kW/m3 খরচ করে। বিপরীতে, তাপীয় ডিস্যালিনেশন প্ল্যান্টগুলিতে 40 থেকে 80 KWH/m3 পর্যন্ত শক্তি খরচ হয়, এবং ডিস্যালিনেশন প্রযুক্তির উপর নির্ভর করে অতিরিক্ত বিদ্যুতের প্রয়োজন 2.5 থেকে 5 KWH/m3 পর্যন্ত হয়। একটি সহ-উত্পাদন কেন্দ্রের রক্ষণশীল কেস (অর্থাৎ উচ্চ শক্তির চাহিদা) কে উদাহরণ হিসাবে নিলে, একটি তাপ পাম্প ব্যবহার ধরে নিলে, শক্তির চাহিদা প্রায় 0.7 kWH/kg হাইড্রোজেনে রূপান্তরিত হবে। এটিকে পরিপ্রেক্ষিতে বলতে গেলে, ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষের বিদ্যুতের চাহিদা প্রায় 50-55 kWH/kg, তাই সবচেয়ে খারাপ পরিস্থিতিতেও, ডিস্যালিনেশনের জন্য শক্তির চাহিদা সিস্টেমে মোট শক্তি ইনপুটের প্রায় 1%।

 

লবণাক্তকরণের একটি চ্যালেঞ্জ হল লবণাক্ত জলের নিষ্কাশন, যা স্থানীয় সামুদ্রিক বাস্তুতন্ত্রের উপর প্রভাব ফেলতে পারে। পরিবেশগত প্রভাব কমাতে এই লবণাক্ত জলকে আরও শোধন করা যেতে পারে, ফলে পানির দামে আরও $0.6-2.40/m³ যোগ হয়। এছাড়াও, ইলেক্ট্রোলাইটিক জলের গুণমান পানীয় জলের তুলনায় বেশি কঠোর এবং এর ফলে পরিশোধন খরচ বেশি হতে পারে, তবে বিদ্যুৎ সরবরাহের তুলনায় এটি এখনও কম বলে আশা করা হচ্ছে।

হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য ইলেক্ট্রোলাইটিক জলের জলের পদচিহ্ন একটি অত্যন্ত নির্দিষ্ট অবস্থানের পরামিতি যা স্থানীয় জলের প্রাপ্যতা, ব্যবহার, অবক্ষয় এবং দূষণের উপর নির্ভর করে। বাস্তুতন্ত্রের ভারসাম্য এবং দীর্ঘমেয়াদী জলবায়ু প্রবণতার প্রভাব বিবেচনা করা উচিত। পুনর্নবীকরণযোগ্য হাইড্রোজেন বৃদ্ধির ক্ষেত্রে জলের ব্যবহার একটি বড় বাধা হবে।