Nawa ne ruwa ke cinye ta hanyar lantarki
Mataki na daya: samar da hydrogen
Amfani da ruwa yana zuwa daga matakai biyu: samar da hydrogen da samar da mai ɗaukar makamashi na sama. Don samar da hydrogen, mafi ƙarancin amfani da ruwan lantarki shine kusan kilogiram 9 na ruwa a kowace kilogiram na hydrogen. Duk da haka, la'akari da tsarin lalata ruwa, wannan rabo zai iya kaiwa daga kilogiram 18 zuwa 24 na ruwa a kowace kilogiram na hydrogen, ko ma ya kai 25.7 zuwa 30.2..
Domin data kasance samar da tsari (methane tururi gyara), m ruwa amfani ne 4.5kgH2O / kgH2 (da ake bukata domin dauki), la'akari da aiwatar da ruwa da kuma sanyaya, m ruwa amfani ne 6.4-32.2kgH2O/kgH2.
Mataki na 2: Tushen makamashi (sabuwar wutar lantarki ko iskar gas)
Wani bangaren kuma shine amfani da ruwa don samar da wutar lantarki mai sabuntawa da iskar gas. Amfanin ruwa na wutar lantarki ya bambanta tsakanin 50-400 lita / MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) da na wutar lantarki tsakanin 5-45 lita / MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2). Hakazalika, ana iya ƙara samar da iskar gas daga iskar shale (bisa ga bayanan Amurka) daga 1.14kgH2O/kgH2 zuwa 4.9kgH2O/kgH2.
A ƙarshe, matsakaicin jimlar yawan ruwa na hydrogen da aka samar ta hanyar samar da wutar lantarki ta photovoltaic da samar da wutar lantarki shine kusan 32 da 22kgH2O/kgH2, bi da bi. Abubuwan rashin tabbas sun fito ne daga hasken rana, hasken rayuwa da abun ciki na silicon. Wannan amfani da ruwa yana kan tsari iri ɗaya da samar da hydrogen daga iskar gas (7.6-37 kgh2o/kgH2, tare da matsakaicin 22kgH2O/kgH2).
Jimlar sawun ruwa: Rage lokacin amfani da makamashi mai sabuntawa
Kama da hayaƙin CO2, abin da ake buƙata don ƙarancin sawun ruwa don hanyoyin lantarki shine amfani da hanyoyin makamashi masu sabuntawa. Idan an samar da ɗan ƙaramin kaso na wutar lantarki ta hanyar amfani da makamashin burbushin, yawan ruwan da ake amfani da shi da wutar lantarki ya fi na ainihin ruwan da ake cinyewa a lokacin lantarki.
Misali, samar da wutar lantarki na iya amfani da ruwan da ya kai lita 2,500/MWh. Har ila yau, shi ne mafi kyawun yanayin man fetur (gas na halitta). Idan ana la'akari da iskar gas, samar da hydrogen zai iya cinye 31-31.8kgH2O/kgH2 kuma samar da gawayi na iya cinye 14.7kgH2O/kgH2. Ana kuma sa ran yin amfani da ruwa daga photovoltaics da iska zai ragu a tsawon lokaci yayin da ayyukan masana'antu suka zama mafi inganci da samar da makamashi a kowace naúrar ƙarfin da aka shigar.
Jimlar yawan ruwa a cikin 2050
Ana sa ran duniya za ta yi amfani da hydrogen sau da yawa a nan gaba fiye da yadda take yi a yau. Misali, IRENA's World Energy Transition Outlook kiyasin cewa bukatar hydrogen a 2050 zai zama kusan 74EJ, wanda kusan kashi biyu bisa uku zasu fito ne daga hydrogen da ake sabuntawa. Idan aka kwatanta, a yau (tsarki hydrogen) shine 8.4EJ.
Ko da hydrogen na electrolytic zai iya biyan buƙatun hydrogen na gabaɗayan 2050, amfani da ruwa zai kai kimanin mita biliyan 25. Hoton da ke ƙasa ya kwatanta wannan adadi da sauran magudanan ruwa da mutum ya yi. Aikin noma na amfani da ruwa mafi girma na mita cubic biliyan 280, yayin da masana'antu ke amfani da kusan mita cubic biliyan 800 kuma biranen suna amfani da mita cubic biliyan 470. Ruwan da ake amfani da shi a halin yanzu na gyaran iskar gas da iskar gas don samar da hydrogen ya kai kimanin mita biliyan 1.5.
Don haka, ko da yake ana sa ran za a sha ruwa mai yawa saboda canje-canjen hanyoyin lantarki da buƙatu masu girma, yawan ruwan da ake samu daga samar da hydrogen zai kasance ƙanƙanta fiye da sauran magudanar ruwa da mutane ke amfani da su. Wani ma'ana shine cewa yawan ruwa na kowane mutum yana tsakanin 75 (Luxembourg) da mita 1,200 (US) a kowace shekara. A matsakaita na 400 m3 / (kowace mutum * shekara), jimlar samar da hydrogen a cikin 2050 daidai yake da na ƙasa mai mutane miliyan 62.
Nawa kudin ruwa da nawa ake amfani da makamashi
farashi
Kwayoyin Electrolytic suna buƙatar ruwa mai inganci kuma suna buƙatar maganin ruwa. Rashin ingancin ruwa yana haifar da lalacewa da sauri da gajeriyar rayuwa. Yawancin abubuwa, ciki har da diaphragms da catalysts da aka yi amfani da su a cikin alkalines, da kuma membranes da porous sufuri yadudduka na PEM, za a iya cutar da shi ta hanyar rashin ruwa kamar baƙin ƙarfe, chromium, jan karfe, da dai sauransu. Ana buƙatar ƙaddamar da ruwa don zama ƙasa da 1μS / cm da jimlar kwayoyin carbon ƙasa da 50μg/L.
Ruwa yana da ɗan ƙaramin kaso na amfani da makamashi da farashi. Mafi munin yanayin yanayin duka sigogin biyu shine desalination. Reverse osmosis ita ce babbar fasaha don tsaftace ruwa, wanda ya kai kusan kashi 70 na karfin duniya. Fasahar tana kashe $1900- $2000/m³/d kuma tana da ƙimar koyo na 15%. A wannan farashin saka hannun jari, farashin jiyya ya kai kusan $1/m³, kuma yana iya yin ƙasa da ƙasa a wuraren da farashin wutar lantarki ya yi ƙasa.
Bugu da kari, farashin jigilar kaya zai karu da kusan $1-2 a kowace m³. Ko da a wannan yanayin, farashin maganin ruwa ya kai $0.05 /kgH2. Don sanya wannan a cikin hangen zaman gaba, farashin hydrogen mai sabuntawa zai iya zama $ 2-3 / kgH2 idan akwai albarkatun da za a iya sabuntawa masu kyau, yayin da farashin matsakaicin albarkatun shine $ 4-5 / kgH2.
Don haka a cikin wannan yanayin ra'ayin mazan jiya, ruwa zai kai kasa da kashi 2 na jimillar. Yin amfani da ruwan teku na iya ƙara yawan ruwan da aka dawo da shi sau 2.5 zuwa 5 (dangane da yanayin farfadowa).
Amfanin makamashi
Idan aka yi la’akari da yadda ake amfani da makamashin da ake amfani da shi wajen rage gishiri, shi ma kadan ne idan aka kwatanta da adadin wutar lantarki da ake bukata don shigar da kwayar halitta ta electrolytic. Naúrar juyi osmosis mai aiki na yanzu yana cinye kusan 3.0 kW/m3. Sabanin haka, tsire-tsire masu lalata zafi suna da yawan amfani da makamashi mai yawa, daga 40 zuwa 80 KWH/m3, tare da ƙarin buƙatun wutar lantarki daga 2.5 zuwa 5 KWH/m3, dangane da fasahar lalata. Ɗaukar shari'ar ra'ayin mazan jiya (watau ƙarin buƙatun makamashi) na masana'antar haɗin gwiwa a matsayin misali, idan aka ɗauki amfani da famfo mai zafi, buƙatar makamashi za a canza zuwa kusan 0.7kWh/kg na hydrogen. Don sanya wannan a cikin hangen zaman gaba, buƙatar wutar lantarki na cell electrolytic yana da kusan 50-55kWh / kg, don haka ko da a cikin mafi munin yanayi, buƙatar makamashi don ƙaddamarwa shine kusan 1% na jimlar shigar da makamashi zuwa tsarin.
Ɗaya daga cikin ƙalubale na ƙaddamar da ruwa shi ne zubar da ruwan gishiri, wanda zai iya yin tasiri a kan muhallin ruwa na cikin gida. Ana iya ƙara yin maganin wannan brine don rage tasirin muhallinsa, don haka ƙara wani $0.6-2.40 /m³ zuwa farashin ruwa. Bugu da kari, ingancin ruwa na lantarki ya fi tsauri fiye da ruwan sha kuma yana iya haifar da tsadar magani, amma har yanzu ana sa ran wannan ya kasance kaɗan idan aka kwatanta da shigar da wutar lantarki.
Sawun ruwa na ruwa na electrolytic don samar da hydrogen wani ƙayyadaddun ma'aunin wuri ne wanda ya dogara da wadatar ruwa na gida, cinyewa, lalacewa da gurɓatawa. Ya kamata a yi la'akari da ma'auni na yanayin muhalli da tasirin yanayin yanayi na dogon lokaci. Amfani da ruwa zai zama babban cikas ga haɓaka haɓakar hydrogen.
Lokacin aikawa: Maris-08-2023