Бо электролиз чй кадар об сарф мешавад
Қадами якум: Истеҳсоли гидроген
Истеъмоли об аз ду марҳила иборат аст: истеҳсоли гидроген ва истеҳсоли энергияи болооб. Барои истеҳсоли гидроген ҳадди ақали истеъмоли оби электролизӣ тақрибан 9 килограмм об ба як килограмм гидрогенро ташкил медиҳад. Аммо, бо назардошти раванди деминерализми об, ин таносуб метавонад аз 18 то 24 килограмм об дар як килограмм гидроген ва ё ҳатто аз 25,7 то 30,2 зиёд бошад..
Барои раванди мавҷудаи истеҳсолӣ (реформинги буғи метан) ҳадди ақали сарфи об 4,5кгН2О/кгН2 (барои реаксия зарур аст), бо назардошти оби коркард ва хунуккунӣ, ҳадди ақали сарфи об 6,4-32,2кгН2О/кгН2 аст.
Қадами 2: Манбаъҳои энергия (манбаи барқароршавандаи барқ ё гази табиӣ)
Ҷузъи дигар ин масрафи об барои тавлиди нерӯи барқ ва гази табиӣ мебошад. Истеъмоли оби нерӯи фотоэлектрикӣ дар байни 50-400 литр/МВт/соат (2,4-19кгН2О/кгН2) ва қувваи шамол аз 5-45 литр/МВт/соат (0,2-2,1кгН2О/кгН2) фарқ мекунад. Ҳамин тариқ, истеҳсоли газ аз гази сланец (дар асоси маълумоти ИМА) мумкин аст аз 1,14 кгH2O/kgH2 то 4,9kgH2O/kgH2 зиёд карда шавад.
Хулоса, ба ҳисоби миёна масрафи умумии оби гидроген, ки дар натиҷаи тавлиди нерӯи барқи фотоэлектрикӣ ва тавлиди нерӯи шамол тавлид мешавад, мутаносибан тақрибан 32 ва 22кгН2О/кгН2 аст. Номуайянӣ аз радиатсияи офтобӣ, давомнокии умр ва мундариҷаи кремний бармеояд. Ин масрафи об ба ҳамон дараҷаи ҳаҷми истеҳсоли гидроген аз гази табиӣ (7,6-37 кгс2о/кгН2, ба ҳисоби миёна 22кгН2О/кгН2) аст.
Фоизи умумии об: Ҳангоми истифодаи энергияи барқароршаванда камтар
Монанди партовҳои СО2, як шарти ҳатмӣ барои паст будани изи об барои хатсайрҳои электролитӣ истифодаи манбаъҳои барқароршавандаи энергия мебошад. Агар танҳо як қисми ками нерӯи барқ бо истифода аз сӯзишвории истихроҷшаванда тавлид шавад, сарфи оби бо нерӯи барқ алоқаманд назар ба оби воқеии ҳангоми электролиз сарфшуда хеле зиёд аст.
Масалан, тавлиди нерӯи газ метавонад то 2500 литр/МВт/соат обро истифода барад. Он инчунин беҳтарин ҳолат барои сӯзишвории истихроҷшаванда (гази табиӣ) мебошад. Агар газификацияи ангишт ба назар гирифта шавад, истеҳсоли гидроген метавонад 31-31,8кгН2О/кгН2 ва истихроҷи ангишт 14,7кгН2О/кгН2 сарф кунад. Интизор меравад, ки истеъмоли об аз фотоэлектрикҳо ва шамол низ бо мурури замон коҳиш ёбад, зеро равандҳои истеҳсолӣ самараноктар мешаванд ва истеҳсоли энергия барои як воҳиди иқтидори насбшуда беҳтар мешавад.
Истеъмоли умумии об дар соли 2050
Интизор меравад, ки ҷаҳон дар оянда назар ба имрӯза чанд маротиба зиёдтар гидрогенро истифода барад. Масалан, IRENA оид ба Гузаришҳои Ҷаҳонии Энергия тахмин мезанад, ки талабот ба гидроген дар соли 2050 тақрибан 74EJ хоҳад буд, ки тақрибан аз се ду ҳиссаи он аз ҳисоби гидрогени таҷдидшаванда хоҳад буд. Барои муқоиса, имрӯз (ҳидрогени пок) 8,4EJ аст.
Ҳатто агар гидрогени электролитикӣ талаботи гидрогенро дар тамоми соли 2050 қонеъ карда тавонад, истеъмоли об тақрибан 25 миллиард метри мукаабро ташкил медиҳад. Дар расми зер ин рақам бо дигар ҷараёнҳои истеъмоли сунъӣ муқоиса карда шудааст. Дар хочагии кишлок аз хама зиёд — 280 миллиард мукаабметр об, саноат кариб 800 миллиард мукаабметр ва шахрхо 470 миллиард метри мукааб об истифода мебаранд. Дар айни замон сарфи оби реформинги гази табий ва газификацияи ангишт барои истехсоли водород кариб 1,5 миллиард метри мукаабро ташкил медихад.
Ҳамин тариқ, гарчанде ки бинобар тағирёбии роҳҳои электролитӣ ва афзоиши талабот истеъмоли миқдори зиёди об дар назар аст, истеъмоли об аз истеҳсоли гидроген ҳанӯз ҳам нисбат ба ҷараёнҳои дигаре, ки одамон истифода мебаранд, хеле камтар хоҳад буд. Нуктаи дигари истинод ин аст, ки истеъмоли об ба ҳар сари аҳолӣ дар як сол аз 75 (Люксембург) то 1200 (ИМА) метри мукаабро ташкил медиҳад. Ба ҳисоби миёна 400 м3 / (ба ҳар сари аҳолӣ * сол), истеҳсоли умумии гидроген дар соли 2050 ба истеҳсоли як кишвари дорои 62 миллион нафар баробар аст.
Чӣ қадар об сарф мешавад ва чӣ қадар энергия сарф мешавад
арзиш
Ҳуҷайраҳои электролитикӣ оби баландсифатро талаб мекунанд ва коркарди обро талаб мекунанд. Сифати пасти об боиси тезтар таназзул ва кӯтоҳ шудани умр мегардад. Бисёр элементҳо, аз ҷумла диафрагмаҳо ва катализаторҳое, ки дар сілтҳо истифода мешаванд, инчунин мембранаҳо ва қабатҳои интиқоли ковокии PEM, метавонанд аз ифлосиҳои об ба монанди оҳан, хром, мис ва ғайра таъсири манфӣ расонанд. Ноқилҳои об бояд аз 1μS/ камтар бошад. см ва карбон умумии органикӣ камтар аз 50μg/л.
Ҳиссаи нисбатан ками истеъмоли энергия ва хароҷоти обро ташкил медиҳад. Сенарияи бадтарин барои ҳарду параметр ин намакзанӣ мебошад. Осмоси баръакс технологияи асосии тоза кардани намак ба ҳисоб меравад, ки тақрибан 70 фоизи иқтидори ҷаҳониро ташкил медиҳад. Технология 1900-2000 доллар / м³ / рӯз арзиш дорад ва сатҳи каҷи омӯзиш 15% -ро ташкил медиҳад. Бо ин арзиши сармоягузорӣ, арзиши табобат тақрибан $1/м3 аст ва дар минтақаҳое, ки хароҷоти нерӯи барқ паст аст, метавонад камтар бошад.
Илова бар ин, хароҷоти интиқол тақрибан 1-2 доллар барои як м3 зиёд мешавад. Ҳатто дар ин ҳолат, хароҷоти коркарди об тақрибан $0,05 / кгН2 аст. Барои ба назар гирифтан, арзиши гидрогени барқароршаванда дар сурати мавҷуд будани захираҳои хуби барқароршаванда метавонад $2-3/кгН2 бошад, дар ҳоле ки арзиши захираи миёна $4-5/кгН2 аст.
Ҳамин тавр, дар ин сенарияи консервативӣ, об камтар аз 2 дарсади маблағи умумӣ арзиш дорад. Истифодаи оби бахр микдори оби баркароршударо 2,5—5 баробар зиёд кардан мумкин аст (аз руи коэффициенти баркароршавй).
Истеъмоли энергия
Агар ба сарфи энергияи намакзада нигоҳ кунем, он дар муқоиса бо миқдори нерӯи барқ барои ворид кардани ҳуҷайраи электролитӣ низ хеле кам аст. Дастгоҳи кунунии осмоси баръакс тақрибан 3,0 кВт/м3 масраф мекунад. Баръакси ин, нерӯгоҳҳои гармидиҳии гармӣ масрафи нерӯи барқро хеле зиёд доранд, ки аз 40 то 80 КВт/м3 ва талаботи иловагии нерӯи барқ вобаста аз технологияи тозакунӣ аз 2,5 то 5 КВт/м3 мебошад. Ҳолати консервативии (яъне талаботи баландтари энергия) як нерӯгоҳи когенератсияро ҳамчун мисол гирифта, бо назардошти истифодаи насоси гармӣ, талабот ба энергия ба тақрибан 0,7 кВт / кг гидроген табдил дода мешавад. Агар инро ба назар гирем, талабот ба нерӯи барқи ҳуҷайраи электролитӣ тақрибан 50-55 кВт/кг аст, аз ин рӯ ҳатто дар бадтарин сенария, талабот ба энергия барои тоза кардани шӯр тақрибан 1% аз ҳаҷми умумии энергия ба система аст.
Яке аз мушкилоти тоза кардани шӯр ин партови оби шӯр аст, ки метавонад ба экосистемаҳои маҳаллии баҳрӣ таъсир расонад. Ин намакобро метавон минбаъд коркард кард, то таъсири муҳити зистро коҳиш диҳад ва ба ин васила ба арзиши об 0,6-2,40 доллари мукааб /м3 илова кунад. Илова бар ин, сифати оби электролитӣ нисбат ба оби нӯшокӣ сахттар аст ва метавонад боиси хароҷоти бештари табобат гардад, аммо интизор меравад, ки ин дар муқоиса бо воридоти нерӯи барқ ҳанӯз ҳам хурд бошад.
Изи об аз оби электролитӣ барои истеҳсоли гидроген як параметри хеле мушаххаси ҷойгиршавӣ мебошад, ки аз мавҷудияти об, истеъмол, таназзул ва ифлосшавии маҳаллӣ вобаста аст. Мувозинати экосистемаҳо ва таъсири тамоюлҳои дарозмуддати иқлим бояд ба назар гирифта шаванд. Истеъмоли об монеаи асосӣ дар роҳи васеъ кардани гидрогени барқароршаванда хоҳад буд.
Вақти фиристодан: 08-08-2023