Dè an ìre uisge a thèid a chaitheamh le electrolysis
Ceum a h-Aon: Riochdachadh haidridean
Tha caitheamh uisge a’ tighinn bho dhà cheum: cinneasachadh haidridean agus cinneasachadh giùlan lùtha suas an abhainn. Airson cinneasachadh haidridean, is e an ìre as ìsle de chaitheamh uisge leictrealaichte timcheall air 9 cileagram de dh’uisge gach cileagram de haidridean. Ach, a’ toirt aire do phròiseas dì-mhèinnearachaidh uisge, faodaidh an co-mheas seo a bhith eadar 18 agus 24 cileagram de dh’uisge gach cileagram de haidridean, no eadhon cho àrd ri 25.7 gu 30.2.
Airson a’ phròiseis cinneasachaidh a th’ ann mar-thà (ath-leasachadh smùid meatàin), is e 4.5kgH2O/kgH2 an ìre as ìsle de dh’uisge a thathar a’ caitheamh (riatanach airson ath-bhualadh), a’ gabhail a-steach uisge a’ phròiseis agus fuarachadh, is e 6.4-32.2kgH2O/kgH2 an ìre as ìsle de dh’uisge a thathar a’ caitheamh.
Ceum 2: Stòran lùtha (dealan ath-nuadhachail no gas nàdarrach)
Is e pàirt eile an t-uisge a thathar a’ cleachdadh gus dealan ath-nuadhachail agus gas nàdarrach a thoirt gu buil. Tha an t-uisge a thathar a’ cleachdadh airson cumhachd photovoltaic ag atharrachadh eadar 50-400 liotair /MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) agus airson cumhachd na gaoithe eadar 5-45 liotair /MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2). San aon dòigh, faodar cinneasachadh gas bho ghas shale (stèidhichte air dàta na SA) a mheudachadh bho 1.14kgH2O/kgH2 gu 4.9kgH2O/kgH2.
Mar cho-dhùnadh, tha an caitheamh uisge iomlan cuibheasach airson haidridean a thèid a chruthachadh le gineadh cumhachd photovoltaic agus gineadh cumhachd gaoithe mu 32 agus 22kgH2O/kgH2, fa leth. Tha na mì-chinnt a’ tighinn bho rèididheachd na grèine, fad-beatha agus susbaint silicon. Tha an caitheamh uisge seo air an aon òrdugh meudachd ri cinneasachadh haidridean bho ghas nàdarrach (7.6-37 kgh2o /kgH2, le cuibheasachd de 22kgH2O/kgH2).
Lorg-coise uisge iomlan: Nas ìsle nuair a thathar a’ cleachdadh lùth ath-nuadhachail
Coltach ri sgaoilidhean CO2, 's e cleachdadh stòran lùtha ath-nuadhachail riatanas airson lorg-uisge ìosal airson slighean electrolytic. Mura tèid ach bloigh bheag den dealan a chruthachadh le bhith a' cleachdadh connadh fosail, tha an caitheamh uisge co-cheangailte ri dealan mòran nas àirde na an uisge a thèid a chaitheamh rè electrolysis.
Mar eisimpleir, faodaidh gineadh cumhachd gas suas ri 2,500 liotair /MWh de dh’uisge a chleachdadh. ’S e seo an suidheachadh as fheàrr cuideachd airson connadh fosail (gas nàdarrach). Ma thèid beachdachadh air gasachadh guail, faodaidh cinneasachadh haidridean 31-31.8kgH2O/kgH2 a chleachdadh agus faodaidh cinneasachadh guail 14.7kgH2O/kgH2 a chleachdadh. Thathar an dùil cuideachd gun lùghdaich caitheamh uisge bho photovoltaics agus gaoth thar ùine mar a bhios pròiseasan saothrachaidh a’ fàs nas èifeachdaiche agus toradh lùtha gach aonad de chomas stàlaichte a’ leasachadh.
Caitheamh uisge iomlan ann an 2050
Thathar an dùil gun cleachd an saoghal mòran uiread a bharrachd haidridean san àm ri teachd na tha e a’ dèanamh an-diugh. Mar eisimpleir, tha World Energy Transitions Outlook aig IRENA a’ meas gum bi iarrtas haidridean ann an 2050 timcheall air 74EJ, agus gum bi timcheall air dà thrian dheth sin a’ tighinn bho haidridean ath-nuadhachail. An coimeas ri sin, tha an-diugh (haidridean fìor-ghlan) aig 8.4EJ.
Fiù 's nan gabhadh haidridean electrolytic coinneachadh ri iarrtas haidridean airson 2050 gu lèir, bhiodh an caitheamh uisge timcheall air 25 billean meatair ciùbach. Tha an àireamh gu h-ìosal a’ dèanamh coimeas eadar an àireamh seo agus sruthan caitheamh uisge eile a rinn an duine. Bidh àiteachas a’ cleachdadh an ìre as motha de 280 billean meatair ciùbach de dh’uisge, agus bidh gnìomhachas a’ cleachdadh faisg air 800 billean meatair ciùbach agus bailtean mòra a’ cleachdadh 470 billean meatair ciùbach. Tha an caitheamh uisge làithreach airson ath-leasachadh gas nàdarrach agus gasachadh guail airson cinneasachadh haidridean timcheall air 1.5 billean meatair ciùbach.
Mar sin, ged a thathar an dùil gun tèid meudan mòra uisge a chaitheamh air sgàth atharrachaidhean ann an slighean electrolytic agus iarrtas a tha a’ sìor fhàs, bidh caitheamh uisge bho chinneasachadh haidridean fhathast mòran nas lugha na sruthan eile a bhios daoine a’ cleachdadh. Is e puing iomraidh eile gu bheil caitheamh uisge gach neach eadar 75 (Lucsamburg) agus 1,200 (SA) meatairean ciùbach gach bliadhna. Aig cuibheasachd de 400 m3 / (gach neach * bliadhna), tha cinneasachadh iomlan haidridean ann an 2050 co-ionann ri cinneasachadh dùthaich le 62 millean neach.
Dè a chosgas uisge agus dè an ìre lùtha a thathar a’ cleachdadh
cosgais
Feumaidh ceallan electrolytic uisge àrd-inbhe agus feumar làimhseachadh uisge. Bidh uisge de chàileachd nas ìsle ag adhbhrachadh crìonadh nas luaithe agus beatha nas giorra. Faodaidh mòran eileamaidean, nam measg diaphragms agus catalysts a thathas a’ cleachdadh ann an alcalin, a bharrachd air na membranan agus na sreathan còmhdhail porous de PEM, a bhith air an droch bhuaidh le neo-chunbhalachdan uisge leithid iarann, cromium, copar, msaa. Feumaidh seoltachd uisge a bhith nas lugha na 1μS/cm agus gualain organach iomlan nas lugha na 50μg/L.
Tha uisge a’ dèanamh suas cuibhreann car beag de chaitheamh agus chosgaisean lùtha. Is e dì-shalannachadh an suidheachadh as miosa airson an dà pharaimeatair. Is e osmosis cùil am prìomh theicneòlas airson dì-shalannachadh, a’ dèanamh suas faisg air 70 sa cheud de chomas cruinneil. Cosgaidh an teicneòlas $1900- $2000 / m³/d agus tha ìre lùb ionnsachaidh de 15% aige. Aig a’ chosgais tasgaidh seo, tha a’ chosgais làimhseachaidh timcheall air $1 /m³, agus is dòcha gu bheil i nas ìsle ann an sgìrean far a bheil cosgaisean dealain ìosal.
A bharrachd air sin, àrdaichidh cosgaisean luingeis mu $1-2 gach m³. Fiù 's anns a' chùis seo, tha cosgaisean làimhseachaidh uisge mu $0.05 /kgH2. Gus seo a chur ann an co-theacsa, faodaidh cosgais haidridean ath-nuadhachail a bhith $2-3 /kgH2 ma tha goireasan ath-nuadhachail math rim faighinn, agus tha cosgais an ghoireis chuibheasaich $4-5 /kgH2.
Mar sin, san t-suidheachadh glèidhteach seo, bhiodh cosgais uisge nas lugha na 2 sa cheud den iomlan. Faodaidh cleachdadh uisge na mara an ìre uisge a thèid fhaighinn air ais a mheudachadh 2.5 gu 5 uiread (a thaobh factar ath-bheothachaidh).
Caitheamh lùtha
A’ coimhead air an ìre lùtha a thathar a’ caitheamh airson dì-shalannachadh, tha e glè bheag cuideachd an taca ris an ìre dealain a dh’ fheumar gus a’ chill electrolytic a chuir a-steach. Bidh an aonad osmosis cùil a tha ag obair an-dràsta ag ithe mu 3.0 kW/m3. An coimeas ri sin, tha caitheamh lùtha mòran nas àirde aig ionadan dì-shalannachadh teirmeach, eadar 40 agus 80 KWH/m3, le riatanasan cumhachd a bharrachd eadar 2.5 agus 5 KWH/m3, a rèir an teicneòlais dì-shalannachaidh. A’ gabhail cùis glèidhidh (ie iarrtas lùtha nas àirde) ionad co-ghinealach mar eisimpleir, a’ gabhail ris gun tèid pumpa teas a chleachdadh, bhiodh an t-iarrtas lùtha air a thionndadh gu mu 0.7kWh/kg de haidridean. Gus seo a chur ann an co-theacsa, tha an t-iarrtas dealain airson a’ chill electrolytic mu 50-55kWh/kg, agus mar sin eadhon anns an t-suidheachadh as miosa, tha an t-iarrtas lùtha airson dì-shalannachadh mu 1% den lùth iomlan a thèid a chuir a-steach don t-siostam.
Is e aon dhùbhlan a tha an lùib dì-shalannachadh faighinn cuidhteas uisge saillte, agus faodaidh seo buaidh a thoirt air eag-shiostaman mara ionadail. Faodar an sàile seo a làimhseachadh tuilleadh gus a bhuaidh àrainneachdail a lughdachadh, agus mar sin a’ cur $0.6-2.40 /m³ eile ri cosgais uisge. A bharrachd air an sin, tha càileachd uisge electrolytic nas cruaidhe na uisge òil agus dh’ fhaodadh e cosgaisean làimhseachaidh nas àirde adhbhrachadh, ach thathar an dùil gum bi seo fhathast beag an taca ris a’ chumhachd a thathar a’ cleachdadh.
Tha lorg-uisge uisge electrolytic airson cinneasachadh haidridean na pharamadair àite gu math sònraichte a tha an urra ri ruigsinneachd uisge ionadail, caitheamh, crìonadh agus truailleadh. Bu chòir beachdachadh air cothromachadh eag-shiostaman agus buaidh ghluasadan gnàth-shìde fad-ùine. Bidh caitheamh uisge na phrìomh bhacadh air leudachadh haidridean ath-nuadhachail.
Àm puist: 8 Màrt 2023