Nawa ruwa ake sha ta hanyar electrolysis
Mataki na ɗaya: Samar da sinadarin hydrogen
Amfani da ruwa ya samo asali ne daga matakai biyu: samar da hydrogen da kuma samar da mai ɗaukar makamashi daga sama. Don samar da hydrogen, mafi ƙarancin amfani da ruwan da aka yi amfani da shi ta hanyar lantarki shine kimanin kilogiram 9 na ruwa a kowace kilogiram na hydrogen. Duk da haka, idan aka yi la'akari da tsarin rage ma'adanai na ruwa, wannan rabon zai iya kasancewa daga kilogiram 18 zuwa 24 na ruwa a kowace kilogiram na hydrogen, ko ma har zuwa 25.7 zuwa 30.2..
Ga tsarin samar da ruwa (gyaran tururin methane), mafi ƙarancin amfani da ruwa shine 4.5kgH2O/kgH2 (wanda ake buƙata don amsawa), idan aka yi la'akari da ruwan sarrafawa da sanyaya, mafi ƙarancin amfani da ruwa shine 6.4-32.2kgH2O/kgH2.
Mataki na 2: Tushen makamashi (wutar lantarki mai sabuntawa ko iskar gas)
Wani ɓangare kuma shine yawan amfani da ruwa don samar da wutar lantarki mai sabuntawa da iskar gas. Yawan amfani da ruwa na wutar lantarki mai amfani da wutar lantarki ya bambanta tsakanin lita 50-400 /MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) da kuma na iska tsakanin lita 5-45 /MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2). Hakazalika, ana iya ƙara yawan samar da iskar gas daga iskar shale (bisa ga bayanan Amurka) daga 1.14kgH2O/kgH2 zuwa 4.9kgH2O/kgH2.
A ƙarshe, matsakaicin yawan amfani da ruwa na hydrogen da ake samu daga samar da wutar lantarki ta photovoltaic da kuma samar da wutar lantarki ta iska shine kimanin 32 da 22kgH2O/kgH2, bi da bi. Rashin tabbas ya samo asali ne daga hasken rana, tsawon rai da kuma yawan sinadarin silicon. Wannan amfani da ruwa yana daidai da yadda ake samar da hydrogen daga iskar gas (7.6-37 kgh2o /kgH2, tare da matsakaicin 22kgH2O/kgH2).
Jimlar sawun ruwa: Ƙasa idan ana amfani da makamashin da ake sabuntawa
Kamar yadda iskar CO2 ke fitarwa, wani abu da ake buƙata don ƙarancin tasirin ruwa ga hanyoyin lantarki shine amfani da hanyoyin samar da makamashi mai sabuntawa. Idan ƙaramin ɓangare na wutar lantarki ne kawai aka samar ta amfani da man fetur, yawan ruwan da ake amfani da shi da wutar lantarki ya fi na ainihin ruwan da ake sha yayin amfani da wutar lantarki.
Misali, samar da wutar lantarki ta iskar gas zai iya amfani da har zuwa lita 2,500/MWh na ruwa. Haka kuma shine mafi kyawun yanayi ga man fetur (iskar gas). Idan aka yi la'akari da samar da iskar gas ta kwal, samar da hydrogen zai iya cinye 31-31.8kgH2O/kgH2 kuma samar da kwal zai iya cinye 14.7kgH2O/kgH2. Ana kuma sa ran yawan amfani da ruwa daga photovoltaics da iska zai ragu akan lokaci yayin da hanyoyin kera ke kara inganci kuma fitar da makamashi ga kowace na'ura ta karfin da aka sanya yana inganta.
Jimlar amfani da ruwa a shekarar 2050
Ana sa ran duniya za ta yi amfani da hydrogen sau da yawa a nan gaba fiye da yadda take yi a yau. Misali, hasashen IRENA na World Energy Transitions Outlook ya kiyasta cewa buƙatar hydrogen a shekarar 2050 zai kai kimanin 74EJ, wanda kusan kashi biyu cikin uku zai fito ne daga hydrogen mai sabuntawa. Idan aka kwatanta, a yau (tsabtataccen hydrogen) shine 8.4EJ.
Ko da kuwa hydrogen mai amfani da lantarki zai iya biyan buƙatar hydrogen a duk shekara ta 2050, yawan amfani da ruwa zai kai kimanin mita cubic biliyan 25. Adadin da ke ƙasa ya kwatanta wannan adadi da sauran magudanan ruwa da ɗan adam ya yi amfani da su. Noma yana amfani da mafi girman adadin ruwa mai cubic mita biliyan 280, yayin da masana'antu ke amfani da kusan mita cubic biliyan 800, birane kuma suna amfani da mita cubic biliyan 470. Yawan amfani da ruwa na gyaran iskar gas da kuma iskar gas ta kwal don samar da hydrogen ya kai kimanin mita cubic biliyan 1.5.
Saboda haka, duk da cewa ana sa ran za a sha ruwa mai yawa saboda canje-canje a hanyoyin lantarki da kuma ƙaruwar buƙata, yawan amfani da ruwa daga samar da hydrogen zai kasance ƙasa da sauran kwararar ruwa da mutane ke amfani da su. Wani abin lura kuma shi ne cewa yawan amfani da ruwa ga kowane mutum yana tsakanin mita cubic 75 (Luxembourg) da 1,200 (US) a kowace shekara. A matsakaicin 400 m3 / (ga kowane mutum * shekara), jimillar samar da hydrogen a shekarar 2050 yayi daidai da na ƙasar da ke da mutane miliyan 62.
Nawa ne kudin ruwa da kuma makamashin da ake amfani da shi
farashi
Kwayoyin lantarki suna buƙatar ruwa mai inganci kuma suna buƙatar maganin ruwa. Rashin ingancin ruwa yana haifar da lalacewa cikin sauri da gajeriyar rayuwa. Abubuwa da yawa, gami da diaphragms da catalysts da ake amfani da su a cikin alkaline, da kuma membranes da ramukan jigilar ruwa na PEM, na iya fuskantar mummunan tasiri daga ƙazanta na ruwa kamar ƙarfe, chromium, jan ƙarfe, da sauransu. Ana buƙatar watsar da ruwa ya zama ƙasa da 1μS/cm kuma jimlar carbon na halitta ƙasa da 50μg/L.
Ruwa yana da ƙarancin kaso na amfani da makamashi da kuɗaɗen da ake kashewa. Mafi munin yanayi ga duka sigogin biyu shine tace gishiri. Juyawar iskar oxygen ita ce babbar fasahar tace gishiri, wadda ta kai kusan kashi 70 cikin ɗari na ƙarfin duniya. Fasahar tana kashe $1900- $2000 / m³/d kuma tana da ƙimar lanƙwasa na koyo na 15%. A wannan farashin saka hannun jari, farashin magani shine kusan $1 / m³, kuma yana iya zama ƙasa a yankunan da farashin wutar lantarki ya yi ƙasa.
Bugu da ƙari, farashin jigilar kaya zai ƙaru da kimanin $1-2 a kowace m³. Ko a wannan yanayin, farashin tace ruwa ya kai kusan $0.05 /kgH2. A fahimtar wannan, farashin hydrogen mai sabuntawa zai iya kaiwa $2-3 /kgH2 idan akwai wadatattun albarkatu masu sabuntawa, yayin da farashin matsakaicin albarkatun shine $4-5 /kgH2.
Don haka a wannan yanayi mai ra'ayin mazan jiya, farashin ruwa zai yi ƙasa da kashi 2 cikin 100 na jimillar kuɗin. Amfani da ruwan teku zai iya ƙara yawan ruwan da aka dawo da shi sau 2.5 zuwa 5 (idan aka yi la'akari da ma'aunin murmurewa).
Amfani da makamashi
Idan aka yi la'akari da yawan kuzarin da ake amfani da shi wajen tace gishiri, shi ma ƙarami ne idan aka kwatanta da adadin wutar lantarki da ake buƙata don shigar da ƙwayar electrolytic. Na'urar osmosis mai aiki a yanzu tana cinye kusan 3.0 kW/m3. Sabanin haka, masana'antun tace gishirin zafi suna da yawan amfani da makamashi mai yawa, daga 40 zuwa 80 KWH/m3, tare da ƙarin buƙatun wutar lantarki daga 2.5 zuwa 5 KWH/m3, ya danganta da fasahar tace gishirin. Idan aka ɗauki misali mai kyau (watau buƙatar makamashi mai yawa) na masana'antar tattara gishirin a matsayin misali, idan aka yi amfani da famfon zafi, buƙatar makamashi za ta koma kusan 0.7kWh/kg na hydrogen. Don fahimtar wannan, buƙatar wutar lantarki na ƙwayar electrolytic tana da kusan 50-55kWh/kg, don haka ko da a cikin mafi munin yanayi, buƙatar makamashin tace gishirin shine kusan 1% na jimlar shigar da makamashi ga tsarin.
Ɗaya daga cikin ƙalubalen da ke tattare da tace ruwan gishiri shine zubar da ruwan gishiri, wanda zai iya yin tasiri ga yanayin halittu na ruwa na gida. Ana iya ƙara yin maganin wannan ruwan gishirin don rage tasirinsa ga muhalli, don haka ƙara ƙarin $0.6-2.40 /m³ ga farashin ruwa. Bugu da ƙari, ingancin ruwan electrolytic ya fi tsauri fiye da ruwan sha kuma yana iya haifar da ƙarin kuɗin magani, amma har yanzu ana sa ran wannan zai yi ƙanƙanta idan aka kwatanta da wutar lantarki.
Tasirin ruwan electrolytic don samar da hydrogen wani takamaiman ma'auni ne na wuri wanda ya dogara da samuwar ruwan gida, amfani, lalacewa da gurɓatawa. Ya kamata a yi la'akari da daidaiton yanayin halittu da tasirin yanayin yanayi na dogon lokaci. Yawan ruwa zai zama babban cikas ga haɓaka iskar hydrogen mai sabuntawa.
Lokacin Saƙo: Maris-08-2023