විද්‍යුත් විච්ඡේදනය මගින් ජලය කොපමණ ප්‍රමාණයක් පරිභෝජනය කරනවාද?

විද්යුත් විච්ඡේදනය මගින් ජලය කොපමණ ප්රමාණයක් පරිභෝජනය කරයි

පළමු පියවර: හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය

ජල පරිභෝජනය පියවර දෙකකින් පැමිණේ: හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය සහ ඉහළ ශක්ති වාහක නිෂ්පාදනය. හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය සඳහා, විද්‍යුත් විච්ඡේදක ජලයේ අවම පරිභෝජනය හයිඩ්‍රජන් කිලෝග්‍රෑමයකට ආසන්න වශයෙන් ජලය කිලෝග්‍රෑම් 9 කි. කෙසේ වෙතත්, ජලයේ ඛනිජ ඉවත් කිරීමේ ක්‍රියාවලිය සැලකිල්ලට ගනිමින්, මෙම අනුපාතය හයිඩ්‍රජන් කිලෝග්‍රෑමයකට ජලය කිලෝග්‍රෑම් 18 සිට 24 දක්වා හෝ 25.7 සිට 30.2 දක්වා ඉහළ අගයක් ගනී..

 

පවතින නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය සඳහා (මීතේන් වාෂ්ප ප්‍රතිසංස්කරණය කිරීම), අවම ජල පරිභෝජනය 4.5kgH2O/kgH2 (ප්‍රතික්‍රියාව සඳහා අවශ්‍ය වේ), ක්‍රියාවලි ජලය සහ සිසිලනය සැලකිල්ලට ගනිමින්, අවම ජල පරිභෝජනය 6.4-32.2kgH2O/kgH2 වේ.

 

පියවර 2: බලශක්ති ප්‍රභවයන් (පුනර්ජනනීය විදුලිය හෝ ස්වාභාවික වායු)

තවත් අංගයක් වන්නේ පුනර්ජනනීය විදුලිය සහ ස්වාභාවික වායු නිෂ්පාදනය සඳහා ජල පරිභෝජනයයි. ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බලයේ ජල පරිභෝජනය ලීටර් 50-400 /MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) අතර සහ සුළං බලය ලීටර් 5-45 /MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2) අතර වෙනස් වේ. ඒ හා සමානව, ෂේල් ගෑස් වලින් ගෑස් නිෂ්පාදනය (එක්සත් ජනපද දත්ත මත පදනම්ව) 1.14kgH2O/kgH2 සිට 4.9kgH2O/kgH2 දක්වා වැඩි කළ හැක.

 

අවසාන වශයෙන්, ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතා බල උත්පාදනය සහ සුළං බල උත්පාදනය මගින් ජනනය වන හයිඩ්‍රජන් හි සාමාන්‍ය සමස්ත ජල පරිභෝජනය පිළිවෙලින් 32 සහ 22kgH2O/kgH2 පමණ වේ. අවිනිශ්චිතතාවයන් පැමිණෙන්නේ සූර්ය විකිරණ, ආයු කාලය සහ සිලිකන් අන්තර්ගතයෙනි. මෙම ජල පරිභෝජනය ස්වභාවික වායුවෙන් හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනයට සමාන විශාලත්වයකින් යුක්ත වේ (7.6-37 kgh2o /kgH2, සාමාන්‍යයෙන් 22kgH2O/kgH2).

 

සම්පූර්ණ ජල පියසටහන: පුනර්ජනනීය බලශක්තිය භාවිතා කරන විට අඩු වේ

CO2 විමෝචනයට සමානව, විද්‍යුත් විච්ඡේදක මාර්ග සඳහා අඩු ජල පියසටහනක් සඳහා පූර්ව අවශ්‍යතාවයක් වන්නේ පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්‍රභවයන් භාවිතයයි. පොසිල ඉන්ධන භාවිතයෙන් විදුලියෙන් කුඩා කොටසක් පමණක් නිපදවන්නේ නම්, විදුලිය හා සම්බන්ධ ජල පරිභෝජනය විද්‍යුත් විච්ඡේදනයේදී පරිභෝජනය කරන සැබෑ ජලයට වඩා බෙහෙවින් වැඩි ය.

 

උදාහරණයක් ලෙස, ගෑස් බලශක්ති උත්පාදනය සඳහා ජලය ලීටර් 2,500 / MWh දක්වා භාවිතා කළ හැකිය. එය පොසිල ඉන්ධන (ස්වාභාවික වායු) සඳහා ද හොඳම අවස්ථාවයි. ගල් අඟුරු වායුකරණය සලකා බැලුවහොත්, හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනයට 31-31.8kgH2O/kgH2 පරිභෝජනය කළ හැකි අතර ගල් අඟුරු නිෂ්පාදනයට 14.7kgH2O/kgH2 පරිභෝජනය කළ හැක. නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් වඩාත් කාර්යක්ෂම වන අතර ස්ථාපිත ධාරිතාවයේ ඒකකයකට බලශක්ති නිෂ්පාදනය වැඩි දියුණු වන බැවින් ප්‍රකාශ වෝල්ටීයතාවයෙන් සහ සුළඟින් ජල පරිභෝජනය ද කාලයත් සමඟ අඩු වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ.

 

2050 දී මුළු ජල පරිභෝජනය

අනාගතයේදී ලෝකය අදට වඩා බොහෝ ගුණයකින් වැඩි හයිඩ්‍රජන් භාවිතා කරනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ. උදාහරණයක් ලෙස, IRENA හි World Energy Transitions Outlook ඇස්තමේන්තු කරන්නේ 2050 දී හයිඩ්‍රජන් ඉල්ලුම 74EJ පමණ වන අතර ඉන් තුනෙන් දෙකක් පමණ පුනර්ජනනීය හයිඩ්‍රජන් වලින් ලැබෙන බවයි. සංසන්දනාත්මකව, අද (පිරිසිදු හයිඩ්රජන්) 8.4EJ වේ.

 

විද්‍යුත් විච්ඡේදක හයිඩ්‍රජන් 2050 මුළුල්ලේම හයිඩ්‍රජන් ඉල්ලුම සපුරාලිය හැකි වුවද ජල පරිභෝජනය ඝන මීටර් බිලියන 25ක් පමණ වේ. පහත රූපය මෙම අගය මිනිසා විසින් සාදන ලද අනෙකුත් ජල පරිභෝජන ප්‍රවාහ සමඟ සංසන්දනය කරයි. කෘෂිකර්මාන්තය ඝන මීටර් බිලියන 280 ක විශාලතම ජල ප්‍රමාණය භාවිතා කරන අතර කර්මාන්තය ඝන මීටර් බිලියන 800 කට ආසන්න ප්‍රමාණයක් භාවිතා කරන අතර නගර cub න මීටර් බිලියන 470 ක් භාවිතා කරයි. හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය සඳහා ස්වාභාවික වායු ප්‍රතිසංස්කරණය සහ ගල් අඟුරු වායුකරණයේ වර්තමාන ජල පරිභෝජනය ඝන මීටර් බිලියන 1.5 ක් පමණ වේ.

මේ අනුව, විද්‍යුත් විච්ඡේදක මාර්ගවල වෙනස්වීම් සහ වැඩිවන ඉල්ලුම හේතුවෙන් විශාල ජල ප්‍රමාණයක් පරිභෝජනය කිරීමට බලාපොරොත්තු වුවද, හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනයෙන් ලැබෙන ජල පරිභෝජනය තවමත් මිනිසුන් විසින් භාවිතා කරන අනෙකුත් ප්‍රවාහයන්ට වඩා බෙහෙවින් කුඩා වනු ඇත. තවත් යොමු කරුණක් නම්, ඒක පුද්ගල ජල පරිභෝජනය වසරකට ඝන මීටර් 75 (ලක්සම්බර්ග්) සහ 1,200 (US) අතර වේ. සාමාන්‍යයෙන් 400 m3 / (ඒක පුද්ගල * වසරකට), 2050 දී සමස්ත හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය මිලියන 62 ක ජනතාවක් සිටින රටකට සමාන වේ.

 

ජලය කොපමණ මුදලක් වැය වේද සහ කොපමණ ශක්තියක් වැය වේද

 

පිරිවැය

විද්යුත් විච්ඡේදක සෛල උසස් තත්ත්වයේ ජලය අවශ්ය වන අතර ජල ප්රතිකාර අවශ්ය වේ. අඩු ගුණාත්මක ජලය වේගවත් පිරිහීමට සහ කෙටි ආයු කාලයකට මග පාදයි. ක්ෂාරීය වල භාවිතා වන ප්‍රාචීර සහ උත්ප්‍රේරක ඇතුළු බොහෝ මූලද්‍රව්‍ය, මෙන්ම PEM හි පටල සහ සිදුරු සහිත ප්‍රවාහන ස්ථර, යකඩ, ක්‍රෝමියම්, තඹ වැනි ජල අපද්‍රව්‍ය මගින් අහිතකර ලෙස බලපෑ හැකිය. ජල සන්නායකතාවය 1μS/ ට වඩා අඩු වීම අවශ්‍ය වේ. cm සහ සම්පූර්ණ කාබනික කාබන් 50μg/L ට ​​අඩු.

 

බලශක්ති පරිභෝජනයෙන් හා පිරිවැයෙන් ජලය සාපේක්ෂව කුඩා කොටසකි. පරාමිති දෙකම සඳහා නරකම අවස්ථාව වන්නේ ලවණ ඉවත් කිරීමයි. ප්‍රතිලෝම ඔස්මෝසිස් යනු ලවණ ඉවත් කිරීමේ ප්‍රධාන තාක්‍ෂණය වන අතර එය ගෝලීය ධාරිතාවයෙන් සියයට 70කට ආසන්න ප්‍රමාණයක් වේ. තාක්‍ෂණයේ මිල $1900- $2000 / m³/d වන අතර ඉගෙනීමේ වක්‍ර අනුපාතය 15% කි. මෙම ආයෝජන පිරිවැය අනුව, ප්‍රතිකාර පිරිවැය $1 /m³ පමණ වන අතර, විදුලි පිරිවැය අඩු ප්‍රදේශවල අඩු විය හැක.

 

මීට අමතරව, නැව්ගත කිරීමේ පිරිවැය m³ සඳහා ඩොලර් 1-2 කින් පමණ වැඩි වනු ඇත. මෙම අවස්ථාවේදී පවා ජල පිරිපහදු පිරිවැය ඩොලර් 0.05 /kgH2 පමණ වේ. මෙය ඉදිරිදර්ශනයක් ලෙස තැබීමට, හොඳ පුනර්ජනනීය සම්පත් තිබේ නම්, පුනර්ජනනීය හයිඩ්‍රජන් පිරිවැය $2-3 /kgH2 විය හැකි අතර සාමාන්‍ය සම්පතක මිල $4-5 /kgH2 වේ.

 

එබැවින් මෙම ගතානුගතික තත්ත්වය තුළ ජලය මුළු මුදලින් සියයට 2 කට වඩා අඩු වනු ඇත. මුහුදු ජලය භාවිතා කිරීමෙන් ප්‍රකෘතිමත් වන ජල ප්‍රමාණය 2.5 සිට 5 ගුණයකින් වැඩි කළ හැකිය (ප්‍රතිසාධන සාධකය අනුව).

 

බලශක්ති පරිභෝජනය

ලවණ ඉවත් කිරීමේ බලශක්ති පරිභෝජනය දෙස බලන විට, විද්‍යුත් විච්ඡේදක සෛලය ආදානය කිරීමට අවශ්‍ය විදුලි ප්‍රමාණයට සාපේක්ෂව එය ඉතා කුඩාය. වත්මන් ක්රියාකාරී ප්රතිවිකුණුම් ඒකකය 3.0 kW/m3 පමණ පරිභෝජනය කරයි. ඊට ප්‍රතිවිරුද්ධව, තාප ලවණීකරණ යන්ත්‍රවලට 40 සිට 80 KWH/m3 දක්වා වැඩි බලශක්ති පරිභෝජනයක් ඇත, අතිරේක බල අවශ්‍යතා 2.5 සිට 5 KWH/m3 දක්වා, desalination තාක්ෂණය මත රඳා පවතී. තාප පොම්පයක් භාවිතා කිරීම උපකල්පනය කළහොත්, සම උත්පාදන බලාගාරයක ගතානුගතික නඩුව (එනම් වැඩි බලශක්ති ඉල්ලුම) උදාහරණයක් ලෙස ගත් විට, බලශක්ති ඉල්ලුම හයිඩ්‍රජන් 0.7kWh/kg පමණ බවට පරිවර්තනය වේ. මෙය ඉදිරිදර්ශනයක තැබීම සඳහා, විද්‍යුත් විච්ඡේදක සෛලයේ විදුලි ඉල්ලුම 50-55kWh/kg පමණ වේ, එබැවින් නරකම අවස්ථාවෙහිදී පවා, ලවණ ඉවත් කිරීම සඳහා වන බලශක්ති ඉල්ලුම පද්ධතියට ලැබෙන මුළු බලශක්ති ආදානයෙන් 1% ක් පමණ වේ.

 

ලවණ ඉවත් කිරීමේ එක් අභියෝගයක් වන්නේ දේශීය සමුද්‍ර පරිසර පද්ධති කෙරෙහි බලපෑමක් ඇති කළ හැකි ලුණු ජලය බැහැර කිරීමයි. මෙම අති ක්ෂාරය එහි පාරිසරික බලපෑම අවම කිරීම සඳහා තවදුරටත් ප්‍රතිකාර කළ හැකි අතර එමඟින් ජල පිරිවැයට තවත් $0.6-2.40 /m³ එකතු වේ. මීට අමතරව, විද්‍යුත් විච්ඡේදක ජලයේ ගුණාත්මක භාවය පානීය ජලයට වඩා දැඩි වන අතර එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ඉහළ පිරිපහදු පිරිවැයක් ඇති විය හැක, නමුත් බල ආදානයට සාපේක්ෂව මෙය තවමත් කුඩා වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ.

හයිඩ්‍රජන් නිෂ්පාදනය සඳහා විද්‍යුත් විච්ඡේදක ජලයේ ජල පියසටහන දේශීය ජල ලබා ගැනීම, පරිභෝජනය, පිරිහීම සහ දූෂණය මත රඳා පවතින ඉතා නිශ්චිත ස්ථාන පරාමිතියකි. පරිසර පද්ධතිවල සමතුලිතතාවය සහ දිගුකාලීන දේශගුණික ප්රවණතාවල බලපෑම සැලකිල්ලට ගත යුතුය. පුනර්ජනනීය හයිඩ්‍රජන් ඉහළ නැංවීමට ජල පරිභෝජනය ප්‍රධාන බාධාවක් වනු ඇත.