Dè an ìre uisge a thèid a chaitheamh le electrolysis?

Dè an ìre uisge a thèid a chaitheamh le electrolysis

Ceum a h-aon: Cinneasachadh hydrogen

Tha caitheamh uisge a’ tighinn bho dhà cheum: cinneasachadh haidridean agus cinneasachadh giùlan lùth shuas an abhainn. Airson cinneasachadh haidridean, is e timcheall air 9 cileagram de uisge gach cileagram de hydrogen an caitheamh as lugha de dh’ uisge le dealan. Ach, a’ gabhail a-steach pròiseas demineralization uisge, faodaidh an co-mheas seo a bhith eadar 18 agus 24 cileagram uisge gach cileagram de hydrogen, no eadhon cho àrd ri 25.7 gu 30.2.

 

Airson a’ phròiseas cinneasachaidh a th’ ann mar-thà (ath-leasachadh smùid meatan), is e an caitheamh uisge as ìsle 4.5kgH2O / kgH2 (riatanach airson ath-bhualadh), a’ toirt aire do uisge pròiseas agus fuarachadh, is e 6.4-32.2kgH2O / kgH2 an caitheamh uisge as ìsle.

 

Ceum 2: Stòran lùtha (dealan ath-nuadhachail no gas nàdarrach)

Is e pàirt eile caitheamh uisge gus dealan ath-nuadhachail agus gas nàdurrach a thoirt gu buil. Tha caitheamh uisge cumhachd photovoltaic ag atharrachadh eadar 50-400 liotair / MWh (2.4-19kgH2O / kgH2) agus cumhachd gaoithe eadar 5-45 liotair /MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2). San aon dòigh, faodar cinneasachadh gas bho ghas clach-ghuail (stèidhichte air dàta na SA) àrdachadh bho 1.14kgH2O/kgH2 gu 4.9kgH2O/kgH2.

 

Ann an co-dhùnadh, tha an caitheamh uisge cuibheasach de hydrogen air a chruthachadh le gineadh cumhachd photovoltaic agus gineadh cumhachd gaoithe timcheall air 32 agus 22kgH2O / kgH2, fa leth. Tha na mì-chinnt a’ tighinn bho rèididheachd grèine, beatha agus susbaint silicon. Tha an caitheamh uisge seo air an aon òrdugh meud ri cinneasachadh hydrogen bho ghas nàdurrach (7.6-37 kgh2o / kgH2, le cuibheas de 22kgH2O/kgH2).

 

Lorg uisge iomlan: Nas ìsle nuair a bhios tu a’ cleachdadh lùth ath-nuadhachail

Coltach ri sgaoilidhean CO2, tha cleachdadh stòran lùth ath-nuadhachail ro-riatanach airson lorg uisge ìosal airson slighean electrolytic. Mura tèid ach bloigh bheag den dealan a chruthachadh a’ cleachdadh connadh fosail, tha an caitheamh uisge co-cheangailte ri dealan mòran nas àirde na an fhìor uisge a thèid a chaitheamh aig àm electrolysis.

 

Mar eisimpleir, faodaidh gineadh cumhachd gas suas ri 2,500 liotair /MWh uisge a chleachdadh. Tha e cuideachd na chùis as fheàrr airson connadh fosail (gas nàdarra). Ma thèid beachdachadh air gasachadh guail, faodaidh cinneasachadh hydrogen 31-31.8kgH2O/kgH2 ithe agus faodaidh cinneasachadh guail 14.7kgH2O/kgH2 ithe. Thathas an dùil cuideachd gun lùghdaich caitheamh uisge bho photovoltaics agus gaoth thar ùine mar a bhios pròiseasan saothrachaidh a’ fàs nas èifeachdaiche agus toradh lùtha gach aonad de chomas stàlaichte a’ fàs nas fheàrr.

 

Caitheamh uisge iomlan ann an 2050

Thathas an dùil gun cleachd an saoghal iomadh uair barrachd hydrogen san àm ri teachd na tha e an-diugh. Mar eisimpleir, tha Outlook Energy Transitions Outlook IRENA a’ dèanamh a-mach gum bi iarrtas hydrogen ann an 2050 timcheall air 74EJ, agus thig timcheall air dà thrian dhiubh sin bho hydrogen ath-nuadhachail. An coimeas ri sin, is e an-diugh (haidridean fìor) 8.4EJ.

 

Eadhon ged a dh ’fhaodadh hydrogen electrolytic coinneachadh ri iarrtas hydrogen airson 2050 gu lèir, bhiodh caitheamh uisge timcheall air 25 billean meatairean ciùbach. Tha am figear gu h-ìosal a’ dèanamh coimeas eadar am figear seo agus sruthan caitheamh uisge eile a rinn daoine. Bidh àiteachas a’ cleachdadh an ìre as motha de 280 billean meatair ciùbach de dh’uisge, agus bidh gnìomhachas a’ cleachdadh faisg air 800 billean meatair ciùbach agus bidh bailtean-mòra a’ cleachdadh 470 billean meatairean ciùbach. Tha caitheamh uisge gnàthach ath-leasachadh gas nàdurrach agus gasachadh guail airson cinneasachadh haidridean timcheall air 1.5 billean meatairean ciùbach.

Mar sin, ged a thathar an dùil gun tèid tòrr uisge a chaitheamh mar thoradh air atharrachaidhean ann an slighean electrolytic agus iarrtas a tha a’ sìor fhàs, bidh caitheamh uisge bho chinneasachadh hydrogen fhathast mòran nas lugha na sruthan eile a bhios daoine a’ cleachdadh. Is e puing iomraidh eile gu bheil caitheamh uisge per capita eadar 75 (Lucsamburg) agus 1,200 (US) meatairean ciùbach gach bliadhna. Aig cuibheasachd de 400 m3 / (per capita * bliadhna), tha cinneasachadh hydrogen iomlan ann an 2050 co-ionann ri toradh dùthaich de 62 millean neach.

 

Dè a chosgas uisge agus na tha de lùth air a chleachdadh

 

cosgais

Feumaidh ceallan electrolytic uisge de chàileachd àrd agus feumaidh iad làimhseachadh uisge. Bidh uisge de chàileachd nas ìsle a’ leantainn gu truailleadh nas luaithe agus beatha nas giorra. Faodaidh mòran eileamaidean, a 'gabhail a-steach diaphragms agus catalysts a thathar a' cleachdadh ann an alkalines, a bharrachd air na bileagan agus na sreathan còmhdhail porous de PEM, droch bhuaidh a thoirt air neo-ionnanachd uisge leithid iarann, cromium, copar, msaa. cm agus gualain organach iomlan nas lugha na 50 μg / L.

 

Tha uisge a’ dèanamh suas cuibhreann gu ìre bheag de chaitheamh is cosgaisean lùtha. Is e dì-mhilleadh an suidheachadh as miosa airson an dà pharamadair. Is e reverse osmosis am prìomh theicneòlas airson dì-mhilleadh, a’ dèanamh suas faisg air 70 sa cheud de chomas cruinneil. Tha an teicneòlas a’ cosg $1900- $2000 / m³/d agus tha ìre lùb ionnsachaidh de 15%. Aig a’ chosgais tasgaidh seo, tha a’ chosgais làimhseachaidh timcheall air $1 /m³, agus dh’ fhaodadh gum bi e nas ìsle ann an sgìrean far a bheil cosgaisean dealain ìosal.

 

A bharrachd air an sin, àrdaichidh cosgaisean luingeis timcheall air $ 1-2 gach m³. Fiù ‘s anns a’ chùis seo, tha cosgaisean làimhseachaidh uisge timcheall air $ 0.05 / kgH2. Gus seo a chuir ann an sealladh, faodaidh cosgais hydrogen ath-nuadhachail a bhith $2-3 / kgH2 ma tha goireasan ath-nuadhachail math rim faighinn, agus is e cosgais a’ ghoireas cuibheasach $4-5 /kgH2.

 

Mar sin anns an t-suidheachadh glèidhidh seo, chosgadh uisge nas lugha na 2 sa cheud den iomlan. Faodaidh cleachdadh uisge-mara an ìre uisge a gheibhear air ais àrdachadh 2.5 gu 5 tursan (a thaobh feart ath-bheothachaidh).

 

Caitheamh lùtha

A 'coimhead air caitheamh lùtha desalination, tha e cuideachd glè bheag an coimeas ris an uiread de dhealan a dh' fheumar gus an cealla electrolytic a chuir a-steach. Bidh an aonad osmosis cùil obrachaidh gnàthach ag ithe timcheall air 3.0 kW / m3. An coimeas ri sin, tha caitheamh lùtha mòran nas àirde aig ionadan dì-salachaidh teirmeach, bho 40 gu 80 KWH / m3, le riatanasan cumhachd a bharrachd eadar 2.5 gu 5 KWH / m3, a rèir an teicneòlas dì-mhilleadh. A’ gabhail a’ chùis ghlèidhidh (ie iarrtas lùtha nas àirde) de ionad co-ghinealach mar eisimpleir, a’ gabhail ris gun tèid pumpa teas a chleachdadh, bhiodh an t-iarrtas lùtha air a thionndadh gu timcheall air 0.7kWh/kg de hydrogen. Gus seo a chuir ann an sealladh, tha iarrtas dealain na cealla electrolytic timcheall air 50-55kWh / kg, agus mar sin eadhon anns an t-suidheachadh as miosa, tha an t-iarrtas lùth airson dì-mhilleadh timcheall air 1% den lùth iomlan a chuir a-steach don t-siostam.

 

Is e aon dhùbhlan a thaobh dì-mhilleadh a bhith a’ faighinn cuidhteas uisge saillte, a dh’ fhaodadh buaidh a thoirt air eag-shiostaman mara ionadail. Faodar an sàl seo a làimhseachadh tuilleadh gus a bhuaidh àrainneachdail a lughdachadh, agus mar sin a’ cur $0.6-2.40 /m³ eile ri cosgais uisge. A bharrachd air an sin, tha càileachd uisge electrolytic nas cruaidhe na uisge òil agus dh ’fhaodadh gum bi cosgaisean làimhseachaidh nas àirde ann, ach tha dùil gum bi seo fhathast beag an taca ris an cuir a-steach cumhachd.

Tha lorg uisge uisge electrolytic airson cinneasachadh haidridean na pharamadair àite sònraichte a tha an urra ri na tha ri fhaighinn de dh’ uisge ionadail, caitheamh, truailleadh agus truailleadh. Bu chòir beachdachadh air cothromachadh eag-shiostaman agus buaidh ghluasadan gnàth-shìde san fhad-ùine. Bidh caitheamh uisge na phrìomh chnap-starra do bhith ag àrdachadh hydrogen ath-nuadhachail.