Чӣ қадар об тавассути электролиз сарф мешавад
Қадами аввал: Истеҳсоли гидроген
Истеъмоли об аз ду марҳила иборат аст: истеҳсоли гидроген ва истеҳсоли интиқолдиҳандаҳои энергияи болооб. Барои истеҳсоли гидроген, истеъмоли ҳадди ақали оби электролизшуда тақрибан 9 килограмм об барои як килограмм гидроген аст. Аммо, бо назардошти раванди деминерализатсияи об, ин таносуб метавонад аз 18 то 24 килограмм об барои як килограмм гидроген ё ҳатто то 25,7 то 30,2 бошад..
Барои раванди истеҳсолии мавҷуда (ислоҳоти буғи метан), ҳадди ақали истеъмоли об 4.5 кгН2О/кгН2 (барои реаксия лозим аст) аст, бо назардошти оби технологӣ ва хунуккунӣ, ҳадди ақали истеъмоли об 6.4-32.2 кгН2О/кгН2 аст.
Қадами 2: Манбаъҳои энергия (барқ ё гази табиӣ)
Ҷузъи дигар истеъмоли об барои истеҳсоли нерӯи барқи барқароршаванда ва гази табиӣ мебошад. Истеъмоли оби нерӯи фотоэлектрикӣ аз 50-400 литр/МВт/соат (2.4-19кгН2О/кгН2) ва истеъмоли нерӯи бод аз 5-45 литр/МВт/соат (0.2-2.1кгН2О/кгН2) фарқ мекунад. Ба ҳамин монанд, истеҳсоли газ аз гази сланец (бар асоси маълумоти ИМА) метавонад аз 1.14кгН2О/кгН2 то 4.9кгН2О/кгН2 зиёд карда шавад.
Хулоса, истеъмоли миёнаи умумии об барои гидроген, ки тавассути истеҳсоли нерӯи барқи фотоэлектрикӣ ва истеҳсоли нерӯи барқи бодӣ тавлид мешавад, мутаносибан тақрибан 32 ва 22 кгН2О/кгН2 мебошад. Номуайяниҳо аз радиатсияи офтобӣ, давомнокии истифода ва миқдори кремний бармеоянд. Ин истеъмоли об ба ҳамон тартиби бузургӣ бо истеҳсоли гидроген аз гази табиӣ (7.6-37 кгН2О/кгН2, бо миёнаи 22кгН2О/кгН2) баробар аст.
Изи умумии об: Ҳангоми истифодаи энергияи барқароршаванда камтар
Мисли партовҳои CO2, шарти пешакии кам будани изи об барои роҳҳои электролитӣ истифодаи манбаъҳои барқароршавандаи энергия мебошад. Агар танҳо як қисми ками нерӯи барқ бо истифода аз сӯзишвории истихроҷшаванда истеҳсол карда шавад, истеъмоли оби марбут ба нерӯи барқ аз оби воқеии истеъмолшуда ҳангоми электролиз хеле зиёдтар аст.
Масалан, истеҳсоли нерӯи барқ аз газ метавонад то 2500 литр/МВт/соат обро истифода барад. Инчунин, ин беҳтарин ҳолат барои сӯзишвории истихроҷшаванда (гази табиӣ) аст. Агар газикунонии ангишт ба назар гирифта шавад, истеҳсоли гидроген метавонад 31-31.8 кгH2O/кгH2 ва истеҳсоли ангишт метавонад 14.7 кгH2O/кгH2 истеъмол кунад. Интизор меравад, ки истеъмоли об аз фотоэлектрикҳо ва бод бо мурури замон коҳиш ёбад, зеро равандҳои истеҳсолӣ самараноктар мешаванд ва истеҳсоли энергия барои як воҳиди иқтидори насбшуда беҳтар мешавад.
Истеъмоли умумии об дар соли 2050
Интизор меравад, ки ҷаҳон дар оянда нисбат ба имрӯз гидрогенро чандин маротиба бештар истифода барад. Масалан, тибқи дурнамои гузариши ҷаҳонии энергияи IRENA, талабот ба гидроген дар соли 2050 тақрибан 74 EJ хоҳад буд, ки тақрибан ду се ҳиссаи он аз гидрогени барқароршаванда хоҳад буд. Барои муқоиса, имрӯз (гидрогени холис) 8.4 EJ аст.
Ҳатто агар гидрогени электролитӣ метавонад талаботи гидрогенро дар тӯли тамоми соли 2050 қонеъ гардонад ҳам, истеъмоли об тақрибан 25 миллиард метри мукаабро ташкил медиҳад. Расми зер ин рақамро бо дигар ҷараёнҳои истеъмоли об, ки аз ҷониби сунъӣ сохта шудаанд, муқоиса мекунад. Кишоварзӣ аз ҳама бештар - 280 миллиард метри мукааб обро истифода мебарад, дар ҳоле ки саноат қариб 800 миллиард метри мукааб ва шаҳрҳо 470 миллиард метри мукаабро истифода мебарад. Истеъмоли кунунии об барои ислоҳоти гази табиӣ ва газикунонии ангишт барои истеҳсоли гидроген тақрибан 1,5 миллиард метри мукаабро ташкил медиҳад.
Ҳамин тариқ, гарчанде ки интизор меравад, ки миқдори зиёди об аз сабаби тағирёбии роҳҳои электролитӣ ва афзоиши талабот истеъмол карда шавад, истеъмоли об аз истеҳсоли гидроген нисбат ба дигар ҷараёнҳое, ки одамон истифода мебаранд, хеле камтар хоҳад буд. Нуктаи дигари истинод ин аст, ки истеъмоли об ба сари аҳолӣ аз 75 (Люксембург) то 1200 (ИМА) метри мукааб дар як сол аст. Бо ҳисоби миёна 400 м3 / (барои сари аҳолӣ * сол), истеҳсоли умумии гидроген дар соли 2050 ба истеҳсоли кишваре бо 62 миллион аҳолӣ баробар аст.
Нархи об чӣ қадар аст ва чӣ қадар энергия истифода мешавад
арзиш
Ҳуҷайраҳои электролитӣ ба оби баландсифат ниёз доранд ва ба коркарди об ниёз доранд. Оби пастсифат боиси вайроншавии тезтар ва мӯҳлати кӯтоҳтар мегардад. Бисёре аз унсурҳо, аз ҷумла диафрагмаҳо ва катализаторҳое, ки дар сілтӣ истифода мешаванд, инчунин мембранаҳо ва қабатҳои интиқоли сӯрохи PEM, метавонанд аз ифлосҳои об, ба монанди оҳан, хром, мис ва ғайра, таъсири манфӣ расонанд. Гузаронидани об бояд камтар аз 1μS/cm ва карбони умумии органикӣ камтар аз 50μg/L бошад.
Об саҳми нисбатан ками истеъмоли энергия ва хароҷоти онро ташкил медиҳад. Сенарияи бадтарин барои ҳарду параметр тозакунии об мебошад. Осмоси баръакс технологияи асосии тозакунии об буда, қариб 70 фоизи иқтидори ҷаҳониро ташкил медиҳад. Арзиши технология аз 1900 то 2000 доллар/м³/рӯз ва сатҳи хониш 15% аст. Бо ин арзиши сармоягузорӣ, арзиши коркард тақрибан 1 доллар/м³ аст ва дар минтақаҳое, ки хароҷоти барқ паст аст, метавонад камтар бошад.
Илова бар ин, хароҷоти интиқол тақрибан 1-2 доллар барои як м³ афзоиш хоҳад ёфт. Ҳатто дар ин ҳолат, хароҷоти тозакунии об тақрибан 0,05 доллар/кгН2 аст. Барои муқоиса, арзиши гидрогени барқароршаванда метавонад 2-3 доллар/кгН2 бошад, агар захираҳои хуби барқароршаванда дастрас бошанд, дар ҳоле ки арзиши захираи миёна 4-5 доллар/кгН2 аст.
Пас, дар ин сенарияи консервативӣ, арзиши об камтар аз 2 фоизи маблағи умумӣ хоҳад буд. Истифодаи оби баҳр метавонад миқдори оби барқароршавандаро аз 2,5 то 5 маротиба (аз рӯи омили барқароршавӣ) афзоиш диҳад.
Истеъмоли энергия
Агар ба истеъмоли энергия ҳангоми шӯркунии об назар кунем, он дар муқоиса бо миқдори барқи зарурӣ барои ворид кардани ҳуҷайраи электролитӣ низ хеле кам аст. Дастгоҳи осмоси баръакси амалкунанда тақрибан 3,0 кВт/м3 энергия сарф мекунад. Баръакс, нерӯгоҳҳои шӯркунии гармӣ истеъмоли энергияи хеле баландтар доранд, ки аз 40 то 80 кВт/м3-ро ташкил медиҳад ва талаботи иловагии нерӯи барқ аз 2,5 то 5 кВт/м3-ро ташкил медиҳад, ки ин аз технологияи шӯркунии об вобаста аст. Агар ҳолати консервативӣ (яъне талаботи баландтари энергия)-и нерӯгоҳи когенератсияро мисол гирем, бо назардошти истифодаи насоси гармӣ, талаботи энергия ба тақрибан 0,7 кВт/м/кг гидроген табдил дода мешавад. Барои муқоиса, талаботи барқи ҳуҷайраи электролитӣ тақрибан 50-55 кВт/м/кг аст, аз ин рӯ, ҳатто дар бадтарин ҳолат, талаботи энергия барои шӯркунии об тақрибан 1% аз ҳаҷми умумии энергияи воридшуда ба системаро ташкил медиҳад.
Яке аз мушкилоти тозакунии об партофтани оби шӯр аст, ки метавонад ба экосистемаҳои маҳаллии баҳрӣ таъсир расонад. Ин оби шӯрро метавон барои кам кардани таъсири экологӣ минбаъд коркард кард ва бо ин васила ба арзиши об 0,6-2,40 доллари дигар/м³ илова кард. Илова бар ин, сифати оби электролитӣ нисбат ба оби нӯшокӣ сахттар аст ва метавонад боиси хароҷоти баланди коркард гардад, аммо интизор меравад, ки ин нисбат ба сарфи нерӯи барқ кам бошад.
Изи об аз оби электролитӣ барои истеҳсоли гидроген як параметри хеле мушаххаси макон аст, ки аз дастрасии маҳаллии об, истеъмол, вайроншавӣ ва ифлосшавӣ вобаста аст. Мувозинати экосистемаҳо ва таъсири тамоюлҳои дарозмуддати иқлим бояд ба назар гирифта шавад. Истеъмоли об монеаи асосӣ дар роҳи густариши гидрогени барқароршаванда хоҳад буд.
Вақти нашр: 08 марти соли 2023