ইলেক্ট্রোলাইসিস দ্বারা কত জল খাওয়া হয়?

ইলেক্ট্রোলাইসিস দ্বারা কতটা জল খাওয়া হয়

প্রথম ধাপ: হাইড্রোজেন উৎপাদন

জল খরচ দুটি ধাপ থেকে আসে: হাইড্রোজেন উত্পাদন এবং আপস্ট্রিম শক্তি বাহক উত্পাদন। হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য, ইলেক্ট্রোলাইজড জলের সর্বনিম্ন ব্যবহার প্রতি কিলোগ্রাম হাইড্রোজেনের জন্য প্রায় 9 কিলোগ্রাম জল। যাইহোক, পানির খনিজকরণ প্রক্রিয়া বিবেচনা করে, এই অনুপাতটি প্রতি কিলোগ্রাম হাইড্রোজেনের জন্য 18 থেকে 24 কিলোগ্রাম জলের মধ্যে হতে পারে, বা এমনকি 25.7 থেকে 30.2 পর্যন্ত হতে পারে।.

 

বিদ্যমান উৎপাদন প্রক্রিয়ার জন্য (মিথেন স্টিম রিফর্মিং), ন্যূনতম জল খরচ হল 4.5kgH2O/kgH2 (প্রতিক্রিয়ার জন্য প্রয়োজনীয়), প্রক্রিয়া জল এবং ঠান্ডা করার ক্ষেত্রে, সর্বনিম্ন জল খরচ হল 6.4-32.2kgH2O/kgH2৷

 

ধাপ 2: শক্তির উৎস (নবায়নযোগ্য বিদ্যুৎ বা প্রাকৃতিক গ্যাস)

আরেকটি উপাদান হল নবায়নযোগ্য বিদ্যুৎ এবং প্রাকৃতিক গ্যাস উৎপাদনের জন্য পানির ব্যবহার। ফোটোভোলটাইক শক্তির জল খরচ 50-400 লিটার /MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) এবং বায়ু শক্তির 5-45 লিটার /MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2) এর মধ্যে পরিবর্তিত হয়। একইভাবে, শেল গ্যাস থেকে গ্যাস উৎপাদন (মার্কিন তথ্যের ভিত্তিতে) 1.14kgH2O/kgH2 থেকে 4.9kgH2O/kgH2 পর্যন্ত বৃদ্ধি করা যেতে পারে।

 

উপসংহারে, ফটোভোলটাইক শক্তি উৎপাদন এবং বায়ু শক্তি উৎপাদন দ্বারা উত্পন্ন হাইড্রোজেনের গড় মোট জল খরচ যথাক্রমে প্রায় 32 এবং 22kgH2O/kgH2। অনিশ্চয়তা সৌর বিকিরণ, জীবনকাল এবং সিলিকন সামগ্রী থেকে আসে। এই জলের ব্যবহার প্রাকৃতিক গ্যাস থেকে হাইড্রোজেন উৎপাদনের মাত্রার একই ক্রম অনুসারে (7.6-37 kgh2o /kgH2, গড় 22kgH2O/kgH2)।

 

মোট জলের পদচিহ্ন: পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি ব্যবহার করার সময় কম

CO2 নির্গমনের অনুরূপ, ইলেক্ট্রোলাইটিক রুটের জন্য কম জলের পদচিহ্নের পূর্বশর্ত হল পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির উত্সের ব্যবহার। যদি জীবাশ্ম জ্বালানি ব্যবহার করে বিদ্যুতের একটি ছোট ভগ্নাংশ উত্পন্ন হয়, তবে বিদ্যুতের সাথে যুক্ত জলের ব্যবহার ইলেক্ট্রোলাইসিসের সময় ব্যবহৃত প্রকৃত জলের চেয়ে অনেক বেশি।

 

উদাহরণ স্বরূপ, গ্যাস বিদ্যুৎ উৎপাদনে 2,500 লিটার/MWh পর্যন্ত পানি ব্যবহার করা যায়। এটি জীবাশ্ম জ্বালানীর (প্রাকৃতিক গ্যাস) জন্যও সেরা কেস। কয়লা গ্যাসীকরণ বিবেচনা করা হলে, হাইড্রোজেন উৎপাদন 31-31.8kgH2O/kgH2 এবং কয়লা উৎপাদন 14.7kgH2O/kgH2 গ্রাস করতে পারে। ফটোভোলটাইক্স এবং বায়ু থেকে জলের ব্যবহারও সময়ের সাথে সাথে হ্রাস পাবে বলে আশা করা হচ্ছে কারণ উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলি আরও দক্ষ হয়ে উঠবে এবং প্রতি ইউনিটে ইনস্টল করা ক্ষমতার শক্তির আউটপুট উন্নত হবে।

 

2050 সালে মোট জল খরচ

বিশ্ব ভবিষ্যতের তুলনায় বহুগুণ বেশি হাইড্রোজেন ব্যবহার করবে বলে আশা করা হচ্ছে। উদাহরণ স্বরূপ, IRENA এর World Energy Transitions Outlook অনুমান করে যে 2050 সালে হাইড্রোজেনের চাহিদা প্রায় 74EJ হবে, যার মধ্যে প্রায় দুই-তৃতীয়াংশ আসবে নবায়নযোগ্য হাইড্রোজেন থেকে। তুলনা করে, আজ (বিশুদ্ধ হাইড্রোজেন) হল 8.4EJ।

 

এমনকি যদি ইলেক্ট্রোলাইটিক হাইড্রোজেন পুরো 2050 সালের জন্য হাইড্রোজেনের চাহিদা মেটাতে পারে, তবে পানির খরচ হবে প্রায় 25 বিলিয়ন ঘনমিটার। নীচের চিত্রটি এই চিত্রটিকে অন্যান্য মানবসৃষ্ট জল ব্যবহারের প্রবাহের সাথে তুলনা করে। কৃষি 280 বিলিয়ন ঘনমিটার জলের সর্বাধিক পরিমাণ ব্যবহার করে, যেখানে শিল্প ব্যবহার করে প্রায় 800 বিলিয়ন ঘনমিটার এবং শহরগুলি 470 বিলিয়ন ঘনমিটার ব্যবহার করে। হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য প্রাকৃতিক গ্যাস সংস্কার এবং কয়লা গ্যাসীকরণের বর্তমান পানির ব্যবহার প্রায় 1.5 বিলিয়ন ঘনমিটার।

এইভাবে, যদিও ইলেক্ট্রোলাইটিক পথের পরিবর্তন এবং ক্রমবর্ধমান চাহিদার কারণে প্রচুর পরিমাণে জল খাওয়ার আশা করা হচ্ছে, হাইড্রোজেন উৎপাদন থেকে জলের ব্যবহার মানুষের দ্বারা ব্যবহৃত অন্যান্য প্রবাহের তুলনায় এখনও অনেক কম হবে। আরেকটি রেফারেন্স পয়েন্ট হল যে মাথাপিছু পানির ব্যবহার প্রতি বছর 75 (লাক্সেমবার্গ) এবং 1,200 (মার্কিন) ঘনমিটারের মধ্যে। গড়ে 400 m3 / (মাথাপিছু * বছরে), 2050 সালে মোট হাইড্রোজেন উৎপাদন 62 মিলিয়ন মানুষের একটি দেশের সমান।

 

কত জল খরচ হয় এবং কত শক্তি ব্যবহার করা হয়

 

খরচ

ইলেক্ট্রোলাইটিক কোষগুলির উচ্চ মানের জল প্রয়োজন এবং জল চিকিত্সা প্রয়োজন। নিম্ন মানের জল দ্রুত ক্ষয় এবং ছোট জীবন বাড়ে। ক্ষারীয় পদার্থে ব্যবহৃত ডায়াফ্রাম এবং অনুঘটক সহ অনেক উপাদান, সেইসাথে পিইএম-এর ঝিল্লি এবং ছিদ্রযুক্ত পরিবহন স্তরগুলি জলের অমেধ্য যেমন লোহা, ক্রোমিয়াম, তামা ইত্যাদি দ্বারা বিরূপভাবে প্রভাবিত হতে পারে৷ জলের পরিবাহিতা 1μS/ এর কম হওয়া প্রয়োজন৷ সেমি এবং মোট জৈব কার্বন 50μg/L এর কম।

 

শক্তি খরচ এবং খরচ একটি অপেক্ষাকৃত ছোট অংশ জন্য জল অ্যাকাউন্ট. উভয় প্যারামিটারের জন্য সবচেয়ে খারাপ পরিস্থিতি হল ডিস্যালিনেশন। রিভার্স অসমোসিস হল ডিস্যালিনেশনের প্রধান প্রযুক্তি, যা বিশ্বব্যাপী ক্ষমতার প্রায় ৭০ শতাংশের জন্য দায়ী। প্রযুক্তির দাম $1900- $2000/m³/d এবং এর শেখার বক্ররেখার হার 15%। এই বিনিয়োগ খরচে, চিকিৎসার খরচ প্রায় $1/m³, এবং এমন এলাকায় কম হতে পারে যেখানে বিদ্যুতের খরচ কম।

 

উপরন্তু, শিপিং খরচ প্রতি m³ প্রায় $1-2 বৃদ্ধি পাবে৷ এমনকি এই ক্ষেত্রে, জল চিকিত্সা খরচ প্রায় $0.05/kgH2। এটিকে পরিপ্রেক্ষিতে রাখতে হলে, নবায়নযোগ্য হাইড্রোজেনের খরচ হতে পারে $2-3/kgH2 যদি ভাল পুনর্নবীকরণযোগ্য সংস্থান পাওয়া যায়, যেখানে গড় সম্পদের খরচ হয় $4-5/kgH2।

 

সুতরাং এই রক্ষণশীল পরিস্থিতিতে, পানির মোট খরচ হবে 2 শতাংশেরও কম। সামুদ্রিক জলের ব্যবহার পুনরুদ্ধার করা জলের পরিমাণ 2.5 থেকে 5 গুণ বৃদ্ধি করতে পারে (পুনরুদ্ধারের কারণের পরিপ্রেক্ষিতে)।

 

শক্তি খরচ

ডিস্যালিনেশনের শক্তি খরচের দিকে তাকালে, ইলেক্ট্রোলাইটিক সেল ইনপুট করার জন্য প্রয়োজনীয় বিদ্যুতের পরিমাণের তুলনায় এটি খুব কম। বর্তমান অপারেটিং রিভার্স অসমোসিস ইউনিট প্রায় 3.0 kW/m3 খরচ করে। বিপরীতে, থার্মাল ডিস্যালিনেশন প্ল্যান্টের অনেক বেশি শক্তি খরচ হয়, 40 থেকে 80 KWH/m3, অতিরিক্ত বিদ্যুতের প্রয়োজন 2.5 থেকে 5 KWH/m3, ডিস্যালিনেশন প্রযুক্তির উপর নির্ভর করে। একটি সহজেনারেশন প্ল্যান্টের রক্ষণশীল ক্ষেত্রে (অর্থাৎ উচ্চ শক্তির চাহিদা) উদাহরণ হিসাবে নিলে, একটি তাপ পাম্পের ব্যবহার ধরে নিলে, শক্তির চাহিদা প্রায় 0.7kWh/kg হাইড্রোজেনে রূপান্তরিত হবে। এটিকে পরিপ্রেক্ষিতে রাখার জন্য, ইলেক্ট্রোলাইটিক সেলের বিদ্যুতের চাহিদা প্রায় 50-55kWh/kg, তাই সবচেয়ে খারাপ পরিস্থিতিতেও, ডিস্যালিনেশনের জন্য শক্তির চাহিদা সিস্টেমে মোট শক্তি ইনপুটের প্রায় 1%।

 

লবণাক্তকরণের একটি চ্যালেঞ্জ হল লবণ পানির নিষ্পত্তি, যা স্থানীয় সামুদ্রিক বাস্তুতন্ত্রের উপর প্রভাব ফেলতে পারে। পরিবেশগত প্রভাব কমানোর জন্য এই ব্রিনকে আরও চিকিত্সা করা যেতে পারে, এইভাবে জলের খরচে আরও $0.6-2.40 /m³ যোগ করা যেতে পারে। উপরন্তু, ইলেক্ট্রোলাইটিক জলের গুণমান পানীয় জলের তুলনায় আরও কঠোর এবং এর ফলে উচ্চতর চিকিত্সা খরচ হতে পারে, তবে পাওয়ার ইনপুটের তুলনায় এটি এখনও ছোট হবে বলে আশা করা হচ্ছে।

হাইড্রোজেন উত্পাদনের জন্য ইলেক্ট্রোলাইটিক জলের জলের পদচিহ্ন একটি খুব নির্দিষ্ট অবস্থানের প্যারামিটার যা স্থানীয় জলের প্রাপ্যতা, ব্যবহার, অবক্ষয় এবং দূষণের উপর নির্ভর করে। বাস্তুতন্ত্রের ভারসাম্য এবং দীর্ঘমেয়াদী জলবায়ু প্রবণতার প্রভাব বিবেচনা করা উচিত। জলের ব্যবহার পুনর্নবীকরণযোগ্য হাইড্রোজেন বৃদ্ধির জন্য একটি বড় বাধা হবে।