மின்னாற்பகுப்பினால் எவ்வளவு தண்ணீர் நுகரப்படுகிறது?

மின்னாற்பகுப்பால் எவ்வளவு தண்ணீர் நுகரப்படுகிறது?

முதல் படி: ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி

நீர் நுகர்வு இரண்டு படிகளில் இருந்து வருகிறது: ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி மற்றும் மேல்நோக்கிய ஆற்றல் கேரியர் உற்பத்தி. ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கு, மின்னாற்பகுப்பு செய்யப்பட்ட நீரின் குறைந்தபட்ச நுகர்வு ஒரு கிலோ ஹைட்ரஜனுக்கு தோராயமாக 9 கிலோகிராம் தண்ணீர் ஆகும். இருப்பினும், நீரின் கனிம நீக்க செயல்முறையை கணக்கில் எடுத்துக் கொண்டால், இந்த விகிதம் ஒரு கிலோ ஹைட்ரஜனுக்கு 18 முதல் 24 கிலோகிராம் தண்ணீர் வரை இருக்கலாம், அல்லது 25.7 முதல் 30.2 வரை கூட இருக்கலாம்..

 

தற்போதுள்ள உற்பத்தி செயல்முறைக்கு (மீத்தேன் நீராவி சீர்திருத்தம்), குறைந்தபட்ச நீர் நுகர்வு 4.5kgH2O/kgH2 (வினைக்குத் தேவையானது), செயல்முறை நீர் மற்றும் குளிரூட்டலைக் கணக்கில் எடுத்துக் கொண்டால், குறைந்தபட்ச நீர் நுகர்வு 6.4-32.2kgH2O/kgH2 ஆகும்.

 

படி 2: ஆற்றல் மூலங்கள் (புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சாரம் அல்லது இயற்கை எரிவாயு)

புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சாரம் மற்றும் இயற்கை எரிவாயுவை உற்பத்தி செய்வதற்கான நீர் நுகர்வு மற்றொரு அங்கமாகும். ஒளிமின்னழுத்த சக்தியின் நீர் நுகர்வு 50-400 லிட்டர் /MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) க்கும், காற்றாலை சக்தியின் நீர் நுகர்வு 5-45 லிட்டர் /MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2) க்கும் இடையில் வேறுபடுகிறது. இதேபோல், ஷேல் வாயுவிலிருந்து (அமெரிக்க தரவுகளின் அடிப்படையில்) எரிவாயு உற்பத்தியை 1.14kgH2O/kgH2 இலிருந்து 4.9kgH2O/kgH2 ஆக அதிகரிக்கலாம்.

 

முடிவில், ஒளிமின்னழுத்த மின் உற்பத்தி மற்றும் காற்றாலை மின் உற்பத்தியால் உருவாக்கப்படும் ஹைட்ரஜனின் சராசரி மொத்த நீர் நுகர்வு முறையே 32 மற்றும் 22kgH2O/kgH2 ஆகும். நிச்சயமற்ற தன்மைகள் சூரிய கதிர்வீச்சு, வாழ்நாள் மற்றும் சிலிக்கான் உள்ளடக்கம் ஆகியவற்றிலிருந்து வருகின்றன. இந்த நீர் நுகர்வு இயற்கை எரிவாயுவிலிருந்து ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி செய்யும் அதே அளவிலான வரிசையில் உள்ளது (7.6-37 kgh2o/kgH2, சராசரியாக 22kgH2O/kgH2).

 

புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும் போது மொத்த நீர் தடம் குறைவாக இருக்கும்.

CO2 உமிழ்வைப் போலவே, மின்னாற்பகுப்பு வழிகளுக்கான குறைந்த நீர் தடத்திற்கான முன்நிபந்தனை புதுப்பிக்கத்தக்க எரிசக்தி ஆதாரங்களைப் பயன்படுத்துவதாகும். புதைபடிவ எரிபொருட்களைப் பயன்படுத்தி ஒரு சிறிய பகுதி மட்டுமே மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்தால், மின்சாரத்துடன் தொடர்புடைய நீர் நுகர்வு மின்னாற்பகுப்பின் போது நுகரப்படும் உண்மையான தண்ணீரை விட மிக அதிகமாக இருக்கும்.

 

உதாரணமாக, எரிவாயு மின் உற்பத்தி 2,500 லிட்டர் / மெகாவாட் வரை தண்ணீரைப் பயன்படுத்தலாம். புதைபடிவ எரிபொருட்களுக்கும் (இயற்கை எரிவாயு) இது சிறந்த சந்தர்ப்பமாகும். நிலக்கரி வாயுவாக்கத்தைக் கருத்தில் கொண்டால், ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி 31-31.8kgH2O/kgH2 ஐ உட்கொள்ளலாம் மற்றும் நிலக்கரி உற்பத்தி 14.7kgH2O/kgH2 ஐ உட்கொள்ளலாம். உற்பத்தி செயல்முறைகள் மிகவும் திறமையானதாகி, நிறுவப்பட்ட திறனின் ஒரு யூனிட்டுக்கு ஆற்றல் வெளியீடு மேம்படுவதால், ஒளிமின்னழுத்தங்கள் மற்றும் காற்றாலைகளிலிருந்து நீர் நுகர்வு காலப்போக்கில் குறையும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

 

2050 ஆம் ஆண்டில் மொத்த நீர் நுகர்வு

உலகம் இன்றைய நிலையை விட எதிர்காலத்தில் பல மடங்கு அதிக ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்தும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, IRENAவின் உலக ஆற்றல் மாற்றங்களின் அவுட்லுக், 2050 ஆம் ஆண்டில் ஹைட்ரஜன் தேவை சுமார் 74EJ ஆக இருக்கும் என்று மதிப்பிடுகிறது, இதில் மூன்றில் இரண்டு பங்கு புதுப்பிக்கத்தக்க ஹைட்ரஜனில் இருந்து வரும். ஒப்பிடுகையில், இன்று (தூய ஹைட்ரஜன்) 8.4EJ ஆக உள்ளது.

 

2050 ஆம் ஆண்டு முழுவதும் மின்னாற்பகுப்பு ஹைட்ரஜன் ஹைட்ரஜன் தேவையை பூர்த்தி செய்ய முடிந்தாலும், நீர் நுகர்வு சுமார் 25 பில்லியன் கன மீட்டராக இருக்கும். கீழே உள்ள படம் இந்த எண்ணிக்கையை மற்ற மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட நீர் நுகர்வு நீரோடைகளுடன் ஒப்பிடுகிறது. விவசாயம் அதிகபட்சமாக 280 பில்லியன் கன மீட்டர் தண்ணீரைப் பயன்படுத்துகிறது, அதே நேரத்தில் தொழில்துறை கிட்டத்தட்ட 800 பில்லியன் கன மீட்டரைப் பயன்படுத்துகிறது மற்றும் நகரங்கள் 470 பில்லியன் கன மீட்டரைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கான இயற்கை எரிவாயு சீர்திருத்தம் மற்றும் நிலக்கரி வாயுவாக்கத்தின் தற்போதைய நீர் நுகர்வு சுமார் 1.5 பில்லியன் கன மீட்டர் ஆகும்.

இதனால், மின்னாற்பகுப்பு பாதைகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் மற்றும் வளர்ந்து வரும் தேவை காரணமாக அதிக அளவு நீர் நுகரப்படும் என்று எதிர்பார்க்கப்பட்டாலும், ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியில் இருந்து வரும் நீர் நுகர்வு மனிதர்கள் பயன்படுத்தும் பிற ஓட்டங்களை விட மிகக் குறைவாகவே இருக்கும். மற்றொரு குறிப்பு என்னவென்றால், தனிநபர் நீர் நுகர்வு ஆண்டுக்கு 75 (லக்சம்பர்க்) மற்றும் 1,200 (அமெரிக்கா) கன மீட்டர்களுக்கு இடையில் உள்ளது. சராசரியாக 400 மீ3 / (தனிநபர் * ஆண்டு), 2050 இல் மொத்த ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி 62 மில்லியன் மக்களைக் கொண்ட ஒரு நாட்டின் உற்பத்திக்கு சமம்.

 

எவ்வளவு தண்ணீர் செலவாகும், எவ்வளவு மின்சாரம் பயன்படுத்தப்படுகிறது

 

செலவு

மின்னாற்பகுப்பு செல்களுக்கு உயர்தர நீர் தேவைப்படுகிறது மற்றும் நீர் சுத்திகரிப்பு தேவைப்படுகிறது. குறைந்த தரம் வாய்ந்த நீர் விரைவான சிதைவுக்கும் குறுகிய ஆயுளுக்கும் வழிவகுக்கிறது. காரங்களில் பயன்படுத்தப்படும் உதரவிதானங்கள் மற்றும் வினையூக்கிகள், அதே போல் PEM இன் சவ்வுகள் மற்றும் நுண்துளை போக்குவரத்து அடுக்குகள் உள்ளிட்ட பல கூறுகள் இரும்பு, குரோமியம், தாமிரம் போன்ற நீர் அசுத்தங்களால் மோசமாக பாதிக்கப்படலாம். நீர் கடத்துத்திறன் 1μS/cm2 க்கும் குறைவாகவும் மொத்த கரிம கார்பன் 50μg/L க்கும் குறைவாகவும் இருக்க வேண்டும்.

 

ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் செலவுகளில் நீர் ஒப்பீட்டளவில் சிறிய பங்கைக் கொண்டுள்ளது. இரண்டு அளவுருக்களுக்கும் மிக மோசமான சூழ்நிலை உப்புநீக்கம் ஆகும். தலைகீழ் சவ்வூடுபரவல் என்பது உப்புநீக்கத்திற்கான முக்கிய தொழில்நுட்பமாகும், இது உலகளாவிய திறனில் கிட்டத்தட்ட 70 சதவீதத்தை கொண்டுள்ளது. இந்த தொழில்நுட்பம் $1900- $2000 / m³/d செலவாகும் மற்றும் கற்றல் வளைவு விகிதத்தை 15% கொண்டுள்ளது. இந்த முதலீட்டு செலவில், சிகிச்சை செலவு சுமார் $1 / m³ ஆகும், மேலும் மின்சார செலவுகள் குறைவாக உள்ள பகுதிகளில் குறைவாக இருக்கலாம்.

 

கூடுதலாக, கப்பல் செலவுகள் ஒரு சதுர மீட்டருக்கு சுமார் $1-2 அதிகரிக்கும். இந்த நிலையிலும் கூட, நீர் சுத்திகரிப்பு செலவுகள் சுமார் $0.05 /kgH2 ஆகும். இதை முன்னோக்கிப் பார்க்க, நல்ல புதுப்பிக்கத்தக்க வளங்கள் கிடைத்தால் புதுப்பிக்கத்தக்க ஹைட்ரஜனின் விலை $2-3 /kgH2 ஆக இருக்கலாம், அதே நேரத்தில் சராசரி வளத்தின் விலை $4-5 /kgH2 ஆகும்.

 

எனவே இந்த பழமைவாத சூழ்நிலையில், தண்ணீருக்கான செலவு மொத்த செலவில் 2 சதவீதத்திற்கும் குறைவாகவே இருக்கும். கடல்நீரைப் பயன்படுத்துவது மீட்டெடுக்கப்படும் நீரின் அளவை 2.5 முதல் 5 மடங்கு அதிகரிக்கும் (மீட்பு காரணி அடிப்படையில்).

 

ஆற்றல் நுகர்வு

உப்புநீக்கத்தின் ஆற்றல் நுகர்வைப் பார்க்கும்போது, ​​மின்னாற்பகுப்பு கலத்தை உள்ளிடுவதற்குத் தேவையான மின்சாரத்தின் அளவோடு ஒப்பிடும்போது இது மிகவும் சிறியது. தற்போது இயங்கும் தலைகீழ் சவ்வூடுபரவல் அலகு சுமார் 3.0 kW/m3 பயன்படுத்துகிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, வெப்ப உப்புநீக்க நிலையங்கள் 40 முதல் 80 KWH/m3 வரை அதிக ஆற்றல் நுகர்வைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் உப்புநீக்க தொழில்நுட்பத்தைப் பொறுத்து கூடுதல் மின் தேவைகள் 2.5 முதல் 5 KWH/m3 வரை இருக்கும். ஒரு இணை உற்பத்தி நிலையத்தின் பழமைவாத வழக்கை (அதாவது அதிக ஆற்றல் தேவை) உதாரணமாக எடுத்துக் கொண்டால், வெப்ப பம்பின் பயன்பாட்டைக் கருதினால், ஆற்றல் தேவை சுமார் 0.7kWh/kg ஹைட்ரஜனாக மாற்றப்படும். இதை முன்னோக்கி வைக்க, மின்னாற்பகுப்பு கலத்தின் மின்சார தேவை சுமார் 50-55kWh/kg ஆகும், எனவே மோசமான சூழ்நிலையில் கூட, உப்புநீக்கத்திற்கான ஆற்றல் தேவை அமைப்புக்கான மொத்த ஆற்றல் உள்ளீட்டில் சுமார் 1% ஆகும்.

 

உப்புநீக்கத்தின் ஒரு சவால் உப்பு நீரை அகற்றுவதாகும், இது உள்ளூர் கடல் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளில் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும். இந்த உப்புநீரை அதன் சுற்றுச்சூழல் பாதிப்பைக் குறைக்க மேலும் சுத்திகரிக்க முடியும், இதனால் தண்ணீரின் விலையில் மேலும் $0.6-2.40 /m³ சேர்க்கப்படுகிறது. கூடுதலாக, மின்னாற்பகுப்பு நீரின் தரம் குடிநீரை விட மிகவும் கடுமையானது மற்றும் அதிக சுத்திகரிப்பு செலவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும், ஆனால் இது இன்னும் மின்சார உள்ளீட்டோடு ஒப்பிடும்போது சிறியதாக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கான மின்னாற்பகுப்பு நீரின் நீர் தடம், உள்ளூர் நீர் கிடைக்கும் தன்மை, நுகர்வு, சீரழிவு மற்றும் மாசுபாடு ஆகியவற்றைப் பொறுத்து மிகவும் குறிப்பிட்ட இட அளவுருவாகும். சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளின் சமநிலை மற்றும் நீண்டகால காலநிலை போக்குகளின் தாக்கம் ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும். புதுப்பிக்கத்தக்க ஹைட்ரஜனை அதிகரிப்பதற்கு நீர் நுகர்வு ஒரு பெரிய தடையாக இருக்கும்.