Электролиз белән күпме су кулланыла？

Электролиз белән күпме су кулланыла

Беренче адым: Водород җитештерү

Су куллану ике этаптан килә: водород җитештерү һәм агымдагы энергия ташучы җитештерү. Водород җитештерү өчен, электролизацияләнгән су минималь куллану водородның килограммы өчен якынча 9 килограмм су. Ләкин, су деминерализация процессын исәпкә алып, бу катнашу водородның килограммы өчен 18 дән 24 килограммга кадәр, хәтта 25,7-30,2 кадәр булырга мөмкин..

 

Хәзерге җитештерү процессы (метан пар реформасы) өчен минималь су куллану 4,5 кгХ2О / кгХ2 (реакция өчен кирәк), процесс суын һәм суытуны исәпкә алып, минималь су куллану 6,4-32.2kgH2O / kgH2.

 

2 адым: Энергия чыганаклары (яңартыла торган электр яки табигый газ)

Тагын бер компонент - яңартыла торган электр һәм табигый газ чыгару өчен су куллану. Фотовольтаик энергиянең су куллануы 50-400 литр / МВт (2,4-19 кгХ2О / кгХ2) һәм җил көче 5-45 литр / МВт (0,2-2.1 кгХ2О / кгХ2) арасында үзгәрә. Шулай ук, сланец газыннан газ чыгару (АКШ мәгълүматларына нигезләнеп) 1,14 кгХ2О / кгХ2дән 4,9 кгХ2О / кгХ2гә кадәр арттырылырга мөмкин.

 

Ахырда, фотоволтаик энергия җитештерү һәм җил энергиясе җитештерү аркасында барлыкка килгән водородның уртача гомуми кулланылышы тиешенчә 32 һәм 22kgH2O / kgH2. Билгесезлекләр кояш нурланышыннан, гомер һәм кремний эчтәлегеннән килә. Бу су куллану табигый газдан водород җитештерү белән бер үк зурлыкта (7,6-37 кг2о / кгХ2, уртача 22 кгХ2О / кгХ2).

 

Гомуми су эзе: Яңартыла торган энергия кулланганда түбән

CO2 чыгаруларына охшаган, электролитик маршрутлар өчен аз су эзе өчен яңартыла торган энергия чыганакларын куллану. Электр энергиясенең кечкенә өлеше казылма ягулык ярдәмендә барлыкка килсә, электр белән бәйле су куллану электролиз вакытында кулланылган судан күпкә югарырак.

 

Мәсәлән, газ энергиясе җитештерү 2500 литр / МВт су куллана ала. Бу шулай ук ​​казылма ягулык (табигый газ) өчен иң яхшы очрак. Әгәр күмер газлаштыру каралса, водород җитештерү 31-31,8 кгХ2О / кгХ2, күмер җитештерү 14,7 кгХ2О / кгХ2 кулланырга мөмкин. Фотовольтаикадан һәм җилдән су куллану шулай ук ​​вакыт узу белән кимиячәк дип көтелә, чөнки җитештерү процесслары эффективлаша һәм урнаштырылган куәт берәмлегенә энергия чыгару яхшыра.

 

2050 елда су куллануның гомуми күләме

Дөнья киләчәктә водородны бүгенгегә караганда күп тапкыр күбрәк кулланыр дип көтелә. Мәсәлән, IRENA-ның Бөтендөнья Энергия Күчешләре Outlook фаразлавынча, 2050-нче елда водородка ихтыяҗ якынча 74EJ булачак, шуларның өчтән икесе яңартыла торган водородтан киләчәк. Чагыштыру өчен, бүген (саф водород) 8,4EJ.

 

Электролитик водород 2050 ел эчендә водород ихтыяҗын канәгатьләндерә алса да, су куллану якынча 25 миллиард куб метр булыр иде. Түбәндәге рәсем бу санны кеше кулы белән ясалган су куллану агымнары белән чагыштыра. Авыл хуҗалыгы иң зур күләмдә 280 миллиард куб метр су куллана, сәнәгать 800 миллиард кубометр, шәһәрләр 470 миллиард куб метр куллана. Водород җитештерү өчен табигый газ реформасы һәм күмер газлаштыруның хәзерге су куллануы якынча 1,5 миллиард куб метр.

Шулай итеп, электролитик юлларның үзгәрүе һәм ихтыяҗның артуы аркасында күп күләмдә су кулланылыр дип көтелсә дә, водород җитештерүдән су куллану кешеләр кулланган бүтән агымнарга караганда күпкә кечерәк булыр. Тагын бер сылтама - җан башына су куллану елына 75 (Люксембург) белән 1200 (АКШ) куб метр арасында. Уртача 400 м3 / (җан башына * ел), 2050 елда водород җитештерү 62 миллион кеше яшәгән илгә тигез.

 

Су күпме тора һәм күпме энергия кулланыла

 

бәясе

Электролитик күзәнәкләр югары сыйфатлы су таләп итә һәм су белән эшкәртүне таләп итә. Түбән сыйфатлы су тизрәк бозылуга һәм гомернең кыска булуына китерә. Күпчелек элементлар, шул исәптән эшкәртүдә кулланылган диафрагмалар һәм катализаторлар, шулай ук ​​PEM мембраналары һәм күзәнәк транспорт катламнары, тимер, хром, бакыр һ.б кебек су пычракларына начар йогынты ясарга мөмкин. Су үткәрүчәнлеге 1μS / тан ким булмаска тиеш. см һәм гомуми органик углерод 50μg / L-тан ким.

 

Су энергия куллану һәм чыгымнарның чагыштырмача кечкенә өлешен тәшкил итә. Ике параметр өчен иң начар сценарий - дезализация. Кире осмоз - дезализация өчен төп технология, глобаль куәтнең якынча 70 процентын тәшкил итә. Технология бәясе 1900-2000 $ / м³ / д һәм 15% тәшкил итә. Бу инвестиция бәясе буенча, дәвалау бәясе якынча $ 1 / м³, һәм электр чыгымнары аз булган өлкәләрдә түбән булырга мөмкин.

 

Моннан тыш, җибәрү чыгымнары м³ өчен якынча 1-2 $ артачак. Бу очракта да су белән эшкәртү чыгымнары якынча 0.05 $ / kgH2. Моны күз алдына китерү өчен, яңартыла торган водород бәясе 2-3 $ / kgH2 булырга мөмкин, яхшы яңартыла торган ресурслар булса, уртача ресурс бәясе 4-5 $ / kgH2.

 

Шуңа күрә бу консерватив сценарийда су гомуми күләмнең 2 процентыннан да ким булмас иде. Диңгез суларын куллану торгызылган су күләмен 2,5-5 тапкыр арттырырга мөмкин (торгызу факторы ягыннан).

 

Энергия куллану

Дезализациянең энергия куллануына күз салсак, ул электролитик күзәнәк кертү өчен кирәк булган электр күләме белән чагыштырганда бик аз. Хәзерге операция кире осмоз берәмлеге якынча 3.0 кВт / м3 куллана. Моннан аермалы буларак, җылылык сусызландыру заводлары энергия куллану күпкә югарырак, 40-80 КВт / м3, дезализация технологиясенә карап, өстәмә энергия таләпләре 2,5 - 5 КВт / м3 арасында. Мисал итеп, когенерация заводының консерватив очракларын (ягъни югары энергиягә ихтыяҗ) алсак, җылылык насосын куллануны күздә тотып, энергиягә ихтыяҗ якынча 0,7 кВт / кг водородка әйләнәчәк. Моны күз алдына китерү өчен, электролитик күзәнәкнең электр соравы якынча 50-55 кВт / кг, шуңа күрә иң начар очракта да дезализациягә энергиягә булган ихтыяҗ системага кергән энергиянең 1% тәшкил итә.

 

Сусызландыруның бер кыенлыгы - тозлы су утильләштерү, ул җирле диңгез экосистемасына йогынты ясый ала. Бу диңгезне әйләнә-тирә мохиткә йогынтысын киметү өчен эшкәртеп була, шулай итеп су бәясенә тагын 0,6-2,40 $ / м³ өстәп була. Моннан тыш, электролитик су сыйфаты эчә торган суга караганда катырак һәм чистарту чыгымнарының зур булуына китерергә мөмкин, ләкин бу электр кертү белән чагыштырганда аз булыр дип көтелә.

Водород җитештерү өчен электролитик судагы су эзе - бик үзенчәлекле параметр, ул җирле су булуына, куллануга, деградациягә һәм пычрануга бәйле. Экосистемалар балансы һәм озак вакытлы климат тенденцияләренең йогынтысы каралырга тиеш. Су куллану яңартыла торган водородны масштаблау өчен төп киртә булып торачак.