Elektroliz bilen näçe suw sarp edilýär？

Elektroliz bilen näçe suw sarp edilýär

Birinji ädim: Wodorod öndürmek

Suw sarp edilişi iki ädimden gelýär: wodorod öndürmek we ýokary energiýa göterijiniň önümçiligi. Wodorod öndürmek üçin elektrolizlenen suwuň iň az sarp edilmegi wodorodyň bir kilogramy üçin takmynan 9 kilogram suwdyr. Şeýle-de bolsa, suwuň demineralizasiýa prosesini göz öňünde tutup, bu gatnaşygy wodorodyň bir kilogramy üçin 18-den 24 kilograma çenli, hatda 25,7-den 30.2-e çenli bolup biler..

 

Bar bolan önümçilik prosesi (metanyň bug reformasy) üçin suwuň iň az sarp edilişi 4,5kgH2O / kgH2 (reaksiýa üçin zerur), suwy we sowadyşy göz öňünde tutup, iň az suw sarp edilişi 6.4-32.2kgH2O / kgH2.

 

2-nji ädim: Energiýa çeşmeleri (täzelenip bilýän elektrik ýa-da tebigy gaz)

Beýleki bir komponent, täzelenip bilýän elektrik we tebigy gaz öndürmek üçin suw sarp etmekdir. Fotowoltaik energiýanyň suw sarp edilişi 50-400 litr / MWh (2.4-19kgH2O / kgH2) bilen 5-45 litr / MWh (0.2-2.1kgH2O / kgH2) arasynda üýtgeýär. Şonuň ýaly-da, slanes gazyndan gaz öndürmek (ABŞ-nyň maglumatlaryna esaslanýar) 1,14kgH2O / kgH2-den 4.9kgH2O / kgH2-e çenli ýokarlandyrylyp bilner.

 

Sözümiň ahyrynda, fotowoltaik energiýa öndürmek we ýel energiýasy öndürmek arkaly emele gelen wodorodyň ortaça umumy sarp edilişi degişlilikde 32 we 22kgH2O / kgH2 töweregi. Näbellilikler gün radiasiýasyndan, ömri we kremniniň düzüminden gelýär. Bu suw sarp edilişi, tebigy gazdan wodorod öndürmek bilen deň derejede (7,6-37 kgh2o / kgH2, ortaça 22kgH2O / kgH2).

 

Jemi suw yzy: Täzelenip bilýän energiýa ulanylanda has pes

CO2 zyňyndylaryna meňzeş, elektrolitiki ugurlar üçin pes suw yzy üçin zerur şert, täzelenýän energiýa çeşmelerini ulanmakdyr. Gazylyp alynýan ýangyçlardan peýdalanyp, elektrik energiýasynyň diňe ujypsyzja bölegi öndürilse, elektrik bilen baglanyşykly suw sarp edilişi elektroliz wagtynda sarp edilýän suwdan has ýokarydyr.

 

Mysal üçin, gaz energiýasy öndürmek 2500 litr / MWt suw ulanyp biler. Şeýle hem, gazylyp alynýan ýangyçlar (tebigy gaz) üçin iň oňat ýagdaý. Kömüri gazlaşdyrmak göz öňünde tutulsa, wodorod önümçiligi 31-31.8kgH2O / kgH2 sarp edip biler we kömür öndürmek 14,7kgH2O / kgH2 sarp edip biler. Fotowoltaiklerden we ýelden suw sarp edilişi wagtyň geçmegi bilen azalmagyna garaşylýar, sebäbi önümçilik prosesleri has täsirli bolýar we oturdylan kuwwat birligine energiýa çykarylyşy gowulaşýar.

 

2050-nji ýylda suwuň umumy sarp edilişi

Dünýä geljekde wodorodyň häzirki döwründäkiden has köp ulanylmagyna garaşylýar. Mysal üçin, IRENA-nyň Bütindünýä energiýa geçiş perspektiwasy 2050-nji ýylda wodorod isleginiň takmynan 74EJ boljakdygyny, şolaryň üçden iki böleginiň täzelenip bilýän wodoroddan boljakdygyny çaklaýar. Deňeşdirmek üçin häzirki wagtda (arassa wodorod) 8.4EJ.

 

Elektrolitiki wodorod 2050-nji ýylda wodorod islegini kanagatlandyryp bilse-de, suw sarp edilişi takmynan 25 milliard kub metr bolar. Aşakdaky surat bu şekili adam tarapyndan döredilen suw sarp ediş akymlary bilen deňeşdirýär. Oba hojalygy iň köp mukdarda 280 milliard kub metr suw ulanýar, senagat bolsa 800 milliard kub metr, şäherler bolsa 470 milliard kub metr ulanýar. Wodorod öndürmek üçin tebigy gazy özgertmek we kömür gazlaşdyrmak boýunça häzirki suw sarp edilişi takmynan 1,5 milliard kub metr.

Şeýlelik bilen, elektrolitiki ýollaryň üýtgemegi we artýan isleg sebäpli köp mukdarda suwuň sarp edilmegine garaşylsa-da, wodorod önümçiliginden suw sarp edilişi adamlar tarapyndan ulanylýan beýleki akymlardan has az bolar. Başga bir salgylanma, adam başyna suw sarp edilişiniň ýylda 75 (Lýuksemburg) bilen 1200 (ABŞ) kub metr aralygyndadygydyr. Ortaça 400 m3 / (adam başyna * ýylda), 2050-nji ýylda jemi wodorod önümçiligi 62 million ilatly ýurda deňdir.

 

Suwuň bahasy we näçe energiýa sarp edilýär

 

bahasy

Elektrolitiki öýjükler ýokary hilli suw talap edýär we suw bilen bejergini talap edýär. Pes hilli suw has çalt zaýalanmagyna we ömrüň gysgalmagyna getirýär. Köp elementler, şol sanda aşgarlarda ulanylýan diafragmalar we katalizatorlar, şeýle hem PEM-iň membranalary we gözenekli transport gatlaklary, demir, hrom, mis we ş.m. ýaly suw hapalaryna ýaramaz täsir edip biler, suwuň geçirijiligi 1μS / -den az bolmalydyr. sm we umumy organiki uglerod 50μg / L-den az.

 

Suw energiýa sarp edilişiniň we çykdajylarynyň az bölegini tutýar. Iki parametr üçin iň erbet ýagdaý, süýjediji. Ters osmoz, süýjediji üçin esasy tehnologiýa bolup, global kuwwatyň takmynan 70 göterimini tutýar. Tehnologiýanyň bahasy 1900-2000 $ / m³ / d we öwreniş egri derejesi 15%. Bu maýa goýum bahasy bilen bejerginiň bahasy takmynan 1 $ / m³ bolup, elektrik energiýasynyň bahasy pes bolan ýerlerde has pes bolup biler.

 

Mundan başga-da, eltip bermek üçin çykdajylar m³ üçin 1-2 dollar töweregi ýokarlanar. Bu ýagdaýda-da suwy arassalamak üçin çykdajylar $ 0.05 / kgH2 töweregi. Muny göz öňüne getirmek üçin, täzelenip bilýän çeşmeler bar bolsa, täzelenýän wodorodyň bahasy 2-3 $ / kgH2 bolup biler, ortaça çeşmäniň bahasy bolsa 4-5 $ / kgH2.

 

Şonuň üçin bu konserwatiw ssenariýada suw umumy mukdaryň 2 göteriminden az bolardy. Deňiz suwunyň ulanylmagy dikeldilen suwuň mukdaryny 2,5-5 esse artdyryp biler (dikeldiş faktory taýdan).

 

Energiýa sarp etmek

Suwy süýjediji energiýanyň sarp edilişine seretseň, elektrolitiki öýjügi girizmek üçin zerur elektrik energiýasy bilen deňeşdirilende gaty az. Häzirki işleýän ters osmoz bölümi takmynan 3.0 kWt / m3 sarp edýär. Munuň tersine, termiki süýjediji zawodlar 40-80 KWH / m3 aralygynda has köp energiýa sarp edýär, süýjediji tehnologiýa baglylykda goşmaça güýç talaplary 2,5-5 KWH / m3 aralygynda bolýar. Kogenerasiýa zawodynyň konserwatiw ýagdaýyny (ýagny has ýokary energiýa islegi) alyp, ýylylyk nasosynyň ulanylmagyny göz öňünde tutsak, energiýa islegi takmynan 0,7kWh / kg wodoroda öwrüler. Muny göz öňüne getirmek üçin elektrolitiki öýjügiň elektrik islegi takmynan 50-55kWh / kg, şonuň üçin iň erbet ýagdaýda-da süýjediji energiýa islegi ulgamyň umumy energiýa girişiniň 1% -ini düzýär.

 

Suwy süýjediji meseleleriň biri, ýerli deňiz ekosistemalaryna täsir edip biljek duzly suwy ýok etmekdir. Bu şor, daşky gurşawa täsirini azaltmak üçin bejerilip bilner, şeýlelik bilen suwuň bahasyna ýene $ 0.6-2.40 / m³ goşular. Mundan başga-da, elektrolitiki suwuň hili içilýän suwdan has berk we has ýokary çykdajylara sebäp bolup biler, ýöne elektrik togy bilen deňeşdirilende henizem az bolmagyna garaşylýar.

Wodorod öndürmek üçin elektrolitiki suwuň aýak yzy, ýerli suwuň elýeterliligine, sarp edilişine, zaýalanmagyna we hapalanmagyna bagly gaty kesgitli ýer parametridir. Ekosistemalaryň deňagramlylygy we uzak möhletli howa meýilleriniň täsiri göz öňünde tutulmalydyr. Suwuň sarp edilmegi, dikeldilýän wodorody köpeltmekde esasy päsgelçilik bolar.