Konbyen dlo elektwoliz konsome
Premye etap: Pwodiksyon idwojèn
Konsomasyon dlo a soti nan de etap: pwodiksyon idwojèn ak pwodiksyon transpòtè enèji an amon. Pou pwodiksyon idwojèn, konsomasyon minimòm dlo elektwolize a se apeprè 9 kilogram dlo pou chak kilogram idwojèn. Sepandan, lè nou pran an kont pwosesis demineralizasyon dlo a, rapò sa a ka varye ant 18 a 24 kilogram dlo pou chak kilogram idwojèn, oswa menm rive jiska 25.7 a 30.2..
Pou pwosesis pwodiksyon ki egziste deja a (refòm vapè metàn), konsomasyon dlo minimòm lan se 4.5kgH2O/kgH2 (nesesè pou reyaksyon an), lè nou konsidere dlo pwosesis la ak refwadisman an, konsomasyon dlo minimòm lan se 6.4-32.2kgH2O/kgH2.
Etap 2: Sous enèji (elektrisite renouvlab oswa gaz natirèl)
Yon lòt eleman se konsomasyon dlo pou pwodui elektrisite renouvlab ak gaz natirèl. Konsomasyon dlo pou enèji fotovoltaik varye ant 50-400 lit /MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) epi konsomasyon dlo pou enèji van an varye ant 5-45 lit /MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2). Menm jan an tou, pwodiksyon gaz ki soti nan gaz schiste (dapre done ameriken) ka ogmante soti nan 1.14kgH2O/kgH2 pou rive nan 4.9kgH2O/kgH2.
An konklizyon, konsomasyon total dlo mwayèn idwojèn ki pwodui pa jenerasyon enèji fotovoltaik ak jenerasyon enèji van an se anviwon 32 ak 22kgH2O/kgH2, respektivman. Ensètitid yo soti nan radyasyon solè, dire lavi ak kontni Silisyòm. Konsomasyon dlo sa a nan menm lòd mayitid ak pwodiksyon idwojèn ki soti nan gaz natirèl (7.6-37 kgh2o /kgH2, ak yon mwayèn 22kgH2O/kgH2).
Anprent dlo total: Pi ba lè w ap itilize enèji renouvlab
Menm jan ak emisyon CO2 yo, yon kondisyon esansyèl pou yon anprint idrik ki ba pou wout elektwolitik yo se itilizasyon sous enèji renouvlab. Si se sèlman yon ti fraksyon nan elektrisite a ki pwodui lè l sèvi avèk konbistib fosil, konsomasyon dlo ki asosye ak elektrisite a pi wo pase dlo reyèl ki konsome pandan elektwoliz la.
Pa egzanp, pwodiksyon elektrisite ak gaz ka itilize jiska 2,500 lit/MWh dlo. Se pi bon ka a tou pou konbistib fosil (gaz natirèl). Si nou konsidere gazifikasyon chabon, pwodiksyon idwojèn ka konsome 31-31.8kgH2O/kgH2 epi pwodiksyon chabon ka konsome 14.7kgH2O/kgH2. Konsomasyon dlo ki soti nan fotovoltaik ak van espere diminye tou sou tan pandan pwosesis fabrikasyon yo ap vin pi efikas epi pwodiksyon enèji pou chak inite kapasite enstale amelyore.
Konsomasyon total dlo an 2050
Yo prevwa mond lan pral itilize anpil plis idwojèn nan lavni pase jan li itilize jodi a. Pa egzanp, World Energy Transitions Outlook IRENA a estime ke demann idwojèn an 2050 pral anviwon 74EJ, epi apeprè de tyè ladan l ap soti nan idwojèn renouvlab. An konparezon, jodi a (idwojèn pi) se 8.4EJ.
Menm si idwojèn elektwolitik te kapab satisfè demann idwojèn pou tout ane 2050 an, konsomasyon dlo a ta apeprè 25 milya mèt kib. Figi ki anba a konpare figi sa a ak lòt sous konsomasyon dlo ki fèt pa moun. Agrikilti itilize pi gwo kantite 280 milya mèt kib dlo, alòske endistri itilize prèske 800 milya mèt kib epi vil yo itilize 470 milya mèt kib. Konsomasyon dlo aktyèl pou refòm gaz natirèl ak gazifikasyon chabon pou pwodiksyon idwojèn se apeprè 1.5 milya mèt kib.
Kidonk, byenke yo prevwa gwo kantite dlo ap konsome akòz chanjman nan chemen elektwolitik yo ak demann k ap grandi a, konsomasyon dlo ki soti nan pwodiksyon idwojèn ap toujou pi piti pase lòt koule dlo ke moun itilize. Yon lòt pwen referans se ke konsomasyon dlo pa abitan se ant 75 (Liksanbou) ak 1 200 (Etazini) mèt kib pa ane. Avèk yon mwayèn 400 m3 / (pa abitan * ane), pwodiksyon total idwojèn an 2050 ekivalan a yon peyi ki gen 62 milyon moun.
Konbyen dlo koute ak konbyen enèji ki itilize
pri
Selil elektwolitik yo bezwen dlo ki gen bon kalite epi yo bezwen tretman dlo. Dlo ki gen yon pi ba kalite lakòz yon degradasyon pi rapid epi yon lavi ki pi kout. Anpil eleman, tankou dyafram ak katalis yo itilize nan alkalin yo, ansanm ak manbràn ak kouch transpò pore PEM yo, ka afekte negativman pa enpurte dlo tankou fè, chromium, kwiv, elatriye. Konduktivite dlo a dwe mwens pase 1μS/cm epi kabòn òganik total la dwe mwens pase 50μg/L.
Dlo reprezante yon pati relativman piti nan konsomasyon ak depans enèji. Pi move senaryo a pou tou de paramèt yo se desalinizasyon. Osmoz envès se prensipal teknoloji pou desalinizasyon, li reprezante prèske 70 pousan nan kapasite mondyal la. Teknoloji a koute $1900- $2000 / m³/j epi li gen yon to aprantisaj 15%. Avèk pri envestisman sa a, pri tretman an se anviwon $1 /m³, epi li ka pi ba nan zòn kote pri elektrisite yo ba.
Anplis de sa, pri transpò yo ap ogmante apeprè $1-2 pou chak m³. Menm nan ka sa a, pri tretman dlo a se apeprè $0.05 /kgH2. Pou mete sa an pèspektiv, pri idwojèn renouvlab la ka $2-3 /kgH2 si gen bon resous renouvlab ki disponib, alòske pri resous mwayèn nan se $4-5 /kgH2.
Kidonk, nan senaryo konsèvatif sa a, dlo ta koute mwens pase 2 pousan nan total la. Itilizasyon dlo lanmè ka ogmante kantite dlo ki rekipere a pa 2.5 a 5 fwa (an tèm de faktè rekiperasyon).
Konsomasyon enèji
Si nou gade konsomasyon enèji desalinasyon an, li piti anpil tou konpare ak kantite elektrisite ki nesesè pou antre nan selil elektwolitik la. Inite osmoz envès k ap fonksyone kounye a konsome anviwon 3.0 kW/m3. Okontrè, plant desalinasyon tèmik yo gen yon konsomasyon enèji pi wo, ki varye ant 40 a 80 KWH/m3, ak bezwen pouvwa adisyonèl ki varye ant 2.5 a 5 KWH/m3, tou depann de teknoloji desalinasyon an. Si nou pran ka konsèvatif la (sa vle di pi gwo demann enèji) nan yon plant kojenerasyon kòm egzanp, sipoze itilizasyon yon ponp chalè, demann enèji a ta konvèti an anviwon 0.7kWh/kg idwojèn. Pou mete sa an pèspektiv, demann elektrisite selil elektwolitik la se anviwon 50-55kWh/kg, kidonk menm nan pi move senaryo a, demann enèji pou desalinasyon an se anviwon 1% nan total enèji ki antre nan sistèm nan.
Youn nan defi desalinizasyon an se eliminasyon dlo sale a, ki ka gen yon enpak sou ekosistèm maren lokal yo. Yo ka trete sèl sa a plis pou diminye enpak li sou anviwònman an, kidonk ajoute $0.6-2.40 /m³ anplis nan pri dlo a. Anplis de sa, kalite dlo elektwolitik la pi strik pase dlo pou bwè e li ka lakòz pi gwo pri tretman, men yo prevwa sa ap toujou piti konpare ak enèji ki konsome a.
Anprent idrik dlo elektwolitik pou pwodiksyon idwojèn se yon paramèt lokalizasyon trè espesifik ki depann de disponiblite dlo lokal la, konsomasyon, degradasyon ak polisyon. Yo ta dwe konsidere balans ekosistèm yo ak enpak tandans klima alontèm yo. Konsomasyon dlo a pral yon gwo obstak pou ogmante idwojèn renouvlab.
Lè pòs la: 8 Mas 2023