විද්‍යුත් විච්ඡේදනය මගින් කොපමණ ජලය පරිභෝජනය වේද?

විද්‍යුත් විච්ඡේදනය මගින් කොපමණ ජලය පරිභෝජනය කරයිද?

පළමු පියවර: හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය

ජල පරිභෝජනය පියවර දෙකකින් සිදු වේ: හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය සහ ඉහළ ප්‍රවාහ බලශක්ති වාහක නිෂ්පාදනය. හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය සඳහා, විද්‍යුත් විච්ඡේදනය කරන ලද ජලයේ අවම පරිභෝජනය හයිඩ්‍රජන් කිලෝග්‍රෑමයකට ජලය කිලෝග්‍රෑම් 9 ක් පමණ වේ. කෙසේ වෙතත්, ජලයේ ඛනිජ ඉවත් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය සැලකිල්ලට ගනිමින්, මෙම අනුපාතය හයිඩ්‍රජන් කිලෝග්‍රෑමයකට ජලය කිලෝග්‍රෑම් 18 සිට 24 දක්වා හෝ 25.7 සිට 30.2 දක්වා ඉහළ යා හැකිය..

 

පවතින නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය සඳහා (මීතේන් වාෂ්ප ප්‍රතිසංස්කරණය), අවම ජල පරිභෝජනය 4.5kgH2O/kgH2 (ප්‍රතික්‍රියාව සඳහා අවශ්‍ය වේ), ක්‍රියාවලි ජලය සහ සිසිලනය සැලකිල්ලට ගනිමින්, අවම ජල පරිභෝජනය 6.4-32.2kgH2O/kgH2 වේ.

 

පියවර 2: බලශක්ති ප්‍රභවයන් (පුනර්ජනනීය විදුලිය හෝ ස්වාභාවික වායුව)

තවත් අංගයක් වන්නේ පුනර්ජනනීය විදුලිය සහ ස්වාභාවික වායුව නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා ජල පරිභෝජනයයි. ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බලයේ ජල පරිභෝජනය ලීටර් 50-400 /MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) අතර සහ සුළං බලයේ ජල පරිභෝජනය ලීටර් 5-45 /MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2) අතර වෙනස් වේ. ඒ හා සමානව, ෂේල් ගෑස් (ඇමරිකා එක්සත් ජනපද දත්ත මත පදනම්ව) වලින් ගෑස් නිෂ්පාදනය 1.14kgH2O/kgH2 සිට 4.9kgH2O/kgH2 දක්වා වැඩි කළ හැකිය.

 

නිගමනයක් ලෙස, ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බල උත්පාදනය සහ සුළං බල උත්පාදනය මගින් ජනනය වන හයිඩ්‍රජන් වල සාමාන්‍ය මුළු ජල පරිභෝජනය පිළිවෙලින් 32 සහ 22kgH2O/kgH2 පමණ වේ. අවිනිශ්චිතතාවයන් සූර්ය විකිරණ, ආයු කාලය සහ සිලිකන් අන්තර්ගතයෙන් පැමිණේ. මෙම ජල පරිභෝජනය ස්වාභාවික වායුවෙන් හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනයට සමාන විශාලත්වයකින් යුක්ත වේ (7.6-37 kgh2o/kgH2, සාමාන්‍යය 22kgH2O/kgH2).

 

මුළු ජල පියසටහන: පුනර්ජනනීය බලශක්තිය භාවිතා කරන විට අඩුය

CO2 විමෝචනයට සමානව, විද්‍යුත් විච්ඡේදක මාර්ග සඳහා අඩු ජල පියසටහනක් සඳහා පූර්ව අවශ්‍යතාවයක් වන්නේ පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්‍රභවයන් භාවිතා කිරීමයි. පොසිල ඉන්ධන භාවිතයෙන් විදුලියෙන් කුඩා කොටසක් පමණක් ජනනය කරන්නේ නම්, විදුලිය හා සම්බන්ධ ජල පරිභෝජනය විද්‍යුත් විච්ඡේදනය අතරතුර පරිභෝජනය කරන සැබෑ ජලයට වඩා බෙහෙවින් වැඩි ය.

 

උදාහරණයක් ලෙස, ගෑස් බල උත්පාදනය සඳහා ජලය ලීටර් 2,500 / MWh දක්වා භාවිතා කළ හැකිය. එය පොසිල ඉන්ධන (ස්වාභාවික වායුව) සඳහා හොඳම අවස්ථාව ද වේ. ගල් අඟුරු වායුකරණය සලකා බැලුවහොත්, හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනයට 31-31.8kgH2O/kgH2 පරිභෝජනය කළ හැකි අතර ගල් අඟුරු නිෂ්පාදනයට 14.7kgH2O/kgH2 පරිභෝජනය කළ හැකිය. නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් වඩාත් කාර්යක්ෂම වන විට සහ ස්ථාපිත ධාරිතාව ඒකකයකට බලශක්ති ප්‍රතිදානය වැඩි දියුණු වන විට ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා සහ සුළං වලින් ජල පරිභෝජනය ද කාලයත් සමඟ අඩු වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ.

 

2050 දී මුළු ජල පරිභෝජනය

ලෝකය අදට වඩා බොහෝ ගුණයකින් අනාගතයේදී හයිඩ්‍රජන් භාවිතා කරනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ. උදාහරණයක් ලෙස, IRENA හි ලෝක බලශක්ති සංක්‍රාන්ති ඉදිරි දැක්ම ඇස්තමේන්තු කරන්නේ 2050 දී හයිඩ්‍රජන් ඉල්ලුම 74EJ පමණ වනු ඇති බවත්, එයින් තුනෙන් දෙකක් පමණ පුනර්ජනනීය හයිඩ්‍රජන් වලින් ලැබෙන බවත්ය. සංසන්දනය කිරීමේදී, අද (පිරිසිදු හයිඩ්‍රජන්) 8.4EJ වේ.

 

2050 වසර පුරාම විද්‍යුත් විච්ඡේදක හයිඩ්‍රජන් මගින් හයිඩ්‍රජන් ඉල්ලුම සපුරාලිය හැකි වුවද, ජල පරිභෝජනය ඝන මීටර් බිලියන 25 ක් පමණ වනු ඇත. පහත රූපයේ මෙම අගය මිනිසා විසින් සාදන ලද අනෙකුත් ජල පරිභෝජන ප්‍රවාහ සමඟ සංසන්දනය කරයි. කෘෂිකර්මාන්තය විශාලතම ජල ප්‍රමාණය වන ඝන මීටර් බිලියන 280 ක් භාවිතා කරන අතර කර්මාන්ත ඝන මීටර් බිලියන 800 ක් පමණ භාවිතා කරන අතර නගර ඝන මීටර් බිලියන 470 ක් භාවිතා කරයි. හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය සඳහා ස්වාභාවික වායු ප්‍රතිසංස්කරණය සහ ගල් අඟුරු වායුකරණය සඳහා වන වත්මන් ජල පරිභෝජනය ඝන මීටර් බිලියන 1.5 ක් පමණ වේ.

මේ අනුව, විද්‍යුත් විච්ඡේදක මාර්ගවල වෙනස්වීම් සහ වර්ධනය වන ඉල්ලුම හේතුවෙන් විශාල ජල ප්‍රමාණයක් පරිභෝජනය කිරීමට අපේක්ෂා කළද, හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනයෙන් ලැබෙන ජල පරිභෝජනය මිනිසුන් විසින් භාවිතා කරන අනෙකුත් ප්‍රවාහයන්ට වඩා තවමත් බෙහෙවින් කුඩා වනු ඇත. තවත් යොමු කරුණක් නම්, ඒක පුද්ගල ජල පරිභෝජනය වසරකට ඝන මීටර් 75 (ලක්සම්බර්ග්) සහ 1,200 (ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය) අතර වේ. සාමාන්‍යයෙන් 400 m3 / (ඒක පුද්ගල * වසරකට), 2050 දී මුළු හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය මිලියන 62 ක ජනතාවක් සිටින රටකට සමාන වේ.

 

ජලය සඳහා කොපමණ මුදලක් වැය වේද සහ කොපමණ ශක්තියක් භාවිතා වේද?

 

පිරිවැය

විද්‍යුත් විච්ඡේදක සෛල සඳහා උසස් තත්ත්වයේ ජලය අවශ්‍ය වන අතර ජල පිරිපහදු කිරීම අවශ්‍ය වේ. අඩු ගුණාත්මක ජලය වේගවත් හායනයකට සහ කෙටි ආයු කාලයකට මග පාදයි. ක්ෂාරීයවල භාවිතා වන ප්‍රාචීර සහ උත්ප්‍රේරක මෙන්ම PEM හි පටල සහ සිදුරු සහිත ප්‍රවාහන ස්ථර ඇතුළු බොහෝ මූලද්‍රව්‍ය යකඩ, ක්‍රෝමියම්, තඹ වැනි ජල අපද්‍රව්‍ය මගින් අහිතකර ලෙස බලපෑ හැකිය. ජල සන්නායකතාවය 1μS/cm ට වඩා අඩු වීම සහ මුළු කාබනික කාබන් 50μg/L ට ​​අඩු වීම අවශ්‍ය වේ.

 

බලශක්ති පරිභෝජනයෙන් හා පිරිවැයෙන් සාපේක්ෂව කුඩා කොටසක් ජලය සඳහා වැය වේ. පරාමිතීන් දෙකටම ඇති නරකම අවස්ථාව වන්නේ ලවණ ඉවත් කිරීමයි. ප්‍රතිලෝම ඔස්මෝසිස් යනු ලවණ ඉවත් කිරීම සඳහා ප්‍රධාන තාක්ෂණය වන අතර එය ගෝලීය ධාරිතාවෙන් සියයට 70 කට ආසන්න ප්‍රමාණයක් වේ. මෙම තාක්ෂණයට ඩොලර් 1900- $2000 / m³/d වැය වන අතර ඉගෙනීමේ වක්‍ර අනුපාතය 15% කි. මෙම ආයෝජන පිරිවැය යටතේ, ප්‍රතිකාර පිරිවැය ඩොලර් 1 / m³ පමණ වන අතර විදුලි පිරිවැය අඩු ප්‍රදේශවල එය අඩු විය හැකිය.

 

ඊට අමතරව, නැව්ගත කිරීමේ පිරිවැය m³ එකකට ඩොලර් 1-2 කින් පමණ වැඩි වනු ඇත. මෙම අවස්ථාවේදී පවා, ජල පිරිපහදු පිරිවැය ඩොලර් 0.05 /kgH2 පමණ වේ. මෙය ඉදිරිදර්ශනය කිරීම සඳහා, හොඳ පුනර්ජනනීය සම්පත් තිබේ නම් පුනර්ජනනීය හයිඩ්‍රජන් පිරිවැය ඩොලර් 2-3 /kgH2 විය හැකි අතර, සාමාන්‍ය සම්පතක පිරිවැය ඩොලර් 4-5 /kgH2 වේ.

 

ඉතින් මේ ගතානුගතික තත්ත්වය තුළ, ජලය සඳහා වැය වන්නේ මුළු මුදලින් සියයට 2 කටත් වඩා අඩු මුදලකි. මුහුදු ජලය භාවිතා කිරීමෙන් නැවත ලබා ගන්නා ජල ප්‍රමාණය 2.5 සිට 5 ගුණයකින් වැඩි කළ හැකිය (ප්‍රතිසාධන සාධකය අනුව).

 

බලශක්ති පරිභෝජනය

ලවණ ඉවත් කිරීමේ බලශක්ති පරිභෝජනය දෙස බලන විට, විද්‍යුත් විච්ඡේදක සෛලයට ඇතුළු කිරීමට අවශ්‍ය විදුලි ප්‍රමාණයට සාපේක්ෂව එය ඉතා කුඩාය. වත්මන් ක්‍රියාත්මක වන ප්‍රතිලෝම ඔස්මෝසිස් ඒකකය 3.0 kW/m3 පමණ පරිභෝජනය කරයි. ඊට වෙනස්ව, තාප ලවණ ඉවත් කිරීමේ බලාගාරවල 40 සිට 80 KWH/m3 දක්වා පරාසයක බලශක්ති පරිභෝජනය බෙහෙවින් වැඩි වන අතර, ලවණ ඉවත් කිරීමේ තාක්ෂණය මත පදනම්ව අමතර බල අවශ්‍යතා 2.5 සිට 5 KWH/m3 දක්වා පරාසයක පවතී. තාප පොම්පයක් භාවිතා කිරීම උපකල්පනය කරමින්, සහජනන බලාගාරයක ගතානුගතික අවස්ථාව (එනම් ඉහළ ශක්ති ඉල්ලුම) උදාහරණයක් ලෙස ගත් විට, බලශක්ති ඉල්ලුම හයිඩ්‍රජන් 0.7kWh/kg පමණ බවට පරිවර්තනය වේ. මෙය ඉදිරිදර්ශනයකින් කිවහොත්, විද්‍යුත් විච්ඡේදක සෛලයේ විදුලි ඉල්ලුම 50-55kWh/kg පමණ වේ, එබැවින් නරකම අවස්ථාවක පවා ලවණ ඉවත් කිරීම සඳහා වන බලශක්ති ඉල්ලුම පද්ධතියට මුළු ශක්ති ආදානයෙන් 1% ක් පමණ වේ.

 

ලවණ ඉවත් කිරීමේ එක් අභියෝගයක් වන්නේ ලුණු ජලය බැහැර කිරීමයි, එය දේශීය සමුද්‍ර පරිසර පද්ධතිවලට බලපෑමක් ඇති කළ හැකිය. මෙම අති ක්ෂාර ජලය තවදුරටත් පිරිපහදු කළ හැක්කේ එහි පාරිසරික බලපෑම අඩු කිරීම සඳහා වන අතර එමඟින් ජල පිරිවැයට තවත් ඩොලර් 0.6-2.40 /m³ එකතු වේ. ඊට අමතරව, විද්‍යුත් විච්ඡේදක ජලයේ ගුණාත්මකභාවය පානීය ජලයට වඩා දැඩි වන අතර එහි ප්‍රති result ලයක් ලෙස ඉහළ පිරිපහදු පිරිවැයක් දැරීමට සිදුවිය හැකි නමුත්, බල ආදානයට සාපේක්ෂව මෙය තවමත් කුඩා වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ.

හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය සඳහා විද්‍යුත් විච්ඡේදක ජලයේ ජල පියසටහන ඉතා නිශ්චිත ස්ථාන පරාමිතියක් වන අතර එය දේශීය ජල ලබා ගැනීමේ හැකියාව, පරිභෝජනය, පිරිහීම සහ දූෂණය මත රඳා පවතී. පරිසර පද්ධතිවල සමතුලිතතාවය සහ දිගුකාලීන දේශගුණික ප්‍රවණතාවල බලපෑම සලකා බැලිය යුතුය. පුනර්ජනනීය හයිඩ්‍රජන් පරිමාණය කිරීම සඳහා ජල පරිභෝජනය ප්‍රධාන බාධාවක් වනු ඇත.