Elektroliz arkaly näçe suw sarp edilýär?

Elektroliz arkaly näçe suw sarp edilýär

Birinji ädim: Wodorod öndürmek

Suw sarp edilişi iki tapgyrdan ybarat: wodorod öndürmek we ýokarky akymda energiýa daşaýjylaryny öndürmek. Wodorod öndürmek üçin elektrolizlenen suwuň iň az sarp edilişi her bir kilogram wodorod üçin takmynan 9 kilogram suwdyr. Şeýle-de bolsa, suwuň mineralsyzlaşdyrylmagy prosesini göz öňünde tutup, bu gatnaşyk her bir kilogram wodorod üçin 18-24 kilogram suwa çenli ýa-da hatda 25,7-30,2-ä çenli bolup biler..

 

Bar bolan önümçilik prosesi (metan bug reformasiýasy) üçin iň az suw sarp edilişi 4.5kgH2O/kgH2 (reaksiýa üçin zerur), önümçilik suwuny we sowadyşy hasaba alanyňda, iň az suw sarp edilişi 6.4-32.2kgH2O/kgH2.

 

2-nji ädim: Energiýa çeşmeleri (gaýtadan dikeldilýän elektrik energiýasy ýa-da tebigy gaz)

Başga bir bölek bolsa gaýtadan dikeldilýän elektrik energiýasyny we tebigy gazy öndürmek üçin suw sarp edilişidir. Fotowoltaik energiýanyň suw sarp edilişi 50-400 litr / MWt (2.4-19 kg H2O / kg H2) aralygynda, ýel energiýasynyň bolsa 5-45 litr / MWt (0.2-2.1 kg H2O / kg H2) aralygynda üýtgeýär. Şonuň ýaly-da, slanes gazyndan gaz önümçiligini (ABŞ-nyň maglumatlaryna esaslanyp) 1.14 kg H2O / kg H2-den 4.9 kg H2O / kg H2-e çenli artdyryp bolýar.

 

Netijede, fotowoltaik elektrik energiýasyny öndürmek we ýel energiýasyny öndürmek arkaly öndürilýän wodorodyň ortaça umumy suw sarp edilişi degişlilikde takmynan 32 we 22 kgH2O/kgH2 deňdir. Nädogrylyklar gün radiasiýasyndan, ömür dowamlylygyndan we kremniý mukdaryndan gelip çykýar. Bu suw sarp edilişi tebigy gazdan wodorod öndürmek bilen bir derejede (7,6-37 kgh2o/kgH2, ortaça 22 kgH2O/kgH2).

 

Suwuň umumy yzlary: Gaýtadan dikeldilýän energiýa ulanylanda has az

CO2 zyňyndylaryna meňzeş, elektrolitik ýollar üçin suw yzynyň az bolmagynyň esasy şerti gaýtadan dikeldilýän energiýa çeşmelerini ulanmakdyr. Eger elektrik energiýasynyň diňe kiçi bir bölegi gazylyp alynýan ýangyçlar arkaly öndürilýän bolsa, elektrik energiýasy bilen baglanyşykly suw sarp edilişi elektroliz wagtynda sarp edilýän hakyky suwdan has ýokarydyr.

 

Mysal üçin, gaz energiýasyny öndürmek üçin 2500 litr/MWt/saga çenli suw sarp edilip bilner. Şeýle hem, bu gazylyp alynýan ýangyçlar (tebigy gaz) üçin iň gowy ýagdaýdyr. Eger kömür gazlaşdyrmagy göz öňünde tutsak, wodorod önümçiligi 31-31,8 kgH2O/kgH2, kömür önümçiligi bolsa 14,7 kgH2O/kgH2 sarp edip biler. Önümçilik prosesleri has netijeli bolup, gurnalan kuwwatlylygyň birligine düşýän energiýa önümçiligi ýokarlanýança, fotowoltaiklerden we ýelden alynýan suw sarp edilişiniň hem wagtyň geçmegi bilen azalmagyna garaşylýar.

 

2050-nji ýylda suwuň umumy sarp edilişi

Dünýäniň geljekde şu günkiden has köp wodorod ulanjakdygy çaklanylýar. Mysal üçin, IRENA-nyň Dünýä energiýa geçişleriniň geljegi baradaky çaklamasyna görä, 2050-nji ýylda wodorod islegi takmynan 74 EJ bolar, onuň üçden iki bölegi gaýtadan dikeldilýän wodoroddan geler. Deňeşdirmek üçin, şu gün (arassa wodorod) 8,4 EJ-e deňdir.

 

Elektrolitik wodorod 2050-nji ýylyň dowamynda wodorod islegini kanagatlandyryp bilse-de, suw sarp edilişi takmynan 25 milliard kub metre deň bolar. Aşakdaky surat bu görkezijini beýleki adam tarapyndan döredilen suw sarp edilişi akymlary bilen deňeşdirýär. Oba hojalygy iň köp mukdarda - 280 milliard kub metr suw ulanýar, senagat bolsa takmynan 800 milliard kub metr, şäherler bolsa 470 milliard kub metr suw ulanýar. Wodorod öndürmek üçin tebigy gaz reformasiýasynyň we kömür gazlaşdyrmagyň häzirki suw sarp edilişi takmynan 1,5 milliard kub metre deňdir.

Şeýlelik bilen, elektrolitik ýollaryň üýtgemegi we artýan isleg sebäpli köp mukdarda suwuň sarp edilmegine garaşylýan hem bolsa, wodorod önümçiliginden alynýan suwuň sarp edilişi adamlar tarapyndan ulanylýan beýleki akymlardan has az bolar. Başga bir salgylanma nokady, adam başyna düşýän suwuň sarp edilişiniň ýylda 75 (Lýuksemburg) bilen 1200 (ABŞ) kub metr aralygynda bolmagydyr. Ortaça 400 m3 / (adam başyna * ýylda) bolanda, 2050-nji ýylda umumy wodorod önümçiligi 62 million ilatly ýurduň öndürilişine deňdir.

 

Suwuň bahasy näçe we näçe energiýa sarp edilýär

 

çykdajy

Elektrolitik öýjükler ýokary hilli suwa mätäç we suwy arassalamaklygy talap edýär. Pes hilli suw has çalt dargamaga we ömrüniň gysgalmagyna getirýär. Köp elementler, şol sanda diafragmalar we gidroksidilerde ulanylýan katalizatorlar, şeýle hem PEM-iň membranalary we gözenekli daşaýjy gatlaklary, demir, hrom, mis we ş.m. ýaly suw garyndylary tarapyndan ýaramaz täsirlenip bilner. Suw geçirijiliginiň 1μS/sm3-den az, umumy organiki uglerodyň bolsa 50μg/L-den az bolmagy talap edilýär.

 

Suw energiýa sarp edilişiniň we çykdajylarynyň deňeşdirme boýunça az bölegini emele getirýär. Iki parametr üçin hem iň ýaramaz ýagdaý duzsuzlandyryşdyr. Ters osmos duzsuzlandyryşyň esasy tehnologiýasy bolup, global kuwwatlylygyň tas 70 göterimini emele getirýär. Tehnologiýanyň bahasy 1900-2000 dollar/m³/gün we öwrenmek derejesi 15%. Bu maýa goýum bahasy bilen, arassalamak çykdajylary takmynan 1 dollar/m³ bolup, elektrik energiýasynyň çykdajylary pes bolan ýerlerde has pes bolup biler.

 

Mundan başga-da, daşamak çykdajylary her m³ üçin takmynan 1-2 dollara ýokarlanar. Bu ýagdaýda-da, suwy arassalamak çykdajylary takmynan 0,05 dollar/kgH2. Muny düşündirmek üçin, gaýtadan dikeldilýän wodorodyň bahasy, eger gowy gaýtadan dikeldilýän serişdeler bar bolsa, 2-3 dollar/kgH2 bolup biler, ortaça çeşmäniň bahasy bolsa 4-5 dollar/kgH2.

 

Şeýlelik bilen, bu konserwatiw senariýada suwuň bahasy umumy bahasynyň 2 prosentinden az bolar. Deňiz suwuny ulanmak gaýtadan dikeldilýän suwuň möçberini 2,5-5 esse artdyryp biler (gaýtadan dikeldilme koeffisiýenti babatda).

 

Energiýa sarp edilişi

Suwuň duzsuzlaşdyrylmagynyň energiýa sarp edilişine seredilende, ol elektrolitik öýjük girizmek üçin gerek bolan elektrik energiýasynyň möçberine garanyňda örän azdyr. Häzirki wagtda işleýän ters osmos enjamy takmynan 3,0 kWt/m3 sarp edýär. Tersine, termal suwsuzlandyryş zawodlarynyň energiýa sarp edilişi has ýokary bolup, 40-dan 80 kWt/m3-e çenli, goşmaça energiýa talaplary bolsa suwsuzlandyryş tehnologiýasyna baglylykda 2,5-den 5 kWt/m3-e çenli üýtgeýär. Mysal hökmünde kogenerasiýa stansiýasynyň konserwatiw ýagdaýyna (ýagny ýokary energiýa talaplary) seredip, ýylylyk nasosynyň ulanylmagyny göz öňünde tutup, energiýa talaplary takmynan 0,7 kWt/kg wodoroda öwrüler. Muny düşündirmek üçin, elektrolitik öýjükleriň elektrik talaplary takmynan 50-55 kWt/kg, şonuň üçin iň erbet ýagdaýda hem suwsuzlandyryş üçin energiýa talaplary ulgama berilýän umumy energiýanyň takmynan 1% -ine deňdir.

 

Duzsuzlaşdyrmagyň kynçylyklarynyň biri ýerli deňiz ekosistemalaryna täsir edip biljek duzly suwuň zyňylmagydyr. Bu duzly suw daşky gurşawa täsirini azaltmak üçin has giňişleýin işlenilip bilner, şeýlelik bilen suwuň bahasyna ýene-de 0,6-2,40 dollar/m³ goşulýar. Mundan başga-da, elektrolitik suwuň hili içimlik suwundan has berk we arassalamak üçin çykdajylaryň ýokarlanmagyna getirip biler, ýöne munuň sarp edilýän energiýa bilen deňeşdirilende az bolmagyna garaşylýar.

Wodorod öndürmek üçin elektrolitik suwuň suw yzlary ýerli suwuň elýeterliligine, sarp edilişine, zaýalanmagyna we hapalanmagyna bagly bolan örän aýratyn ýerleşýän ýer parametridir. Ekosistemalaryň deňagramlylygy we uzak möhletli howa meýilleriniň täsiri göz öňünde tutulmalydyr. Suwuň sarp edilişi gaýtadan dikeldilýän wodorodyň möçberini artdyrmakda esasy päsgelçilik bolar.