மின்னாற்பகுப்பு மூலம் ஹைட்ரஜனை உருவாக்க எவ்வளவு தண்ணீர் தேவைப்படுகிறது?

மின்னாற்பகுப்பு மூலம் எவ்வளவு தண்ணீர் நுகரப்படுகிறது

படி ஒன்று: ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி

நீர் நுகர்வு இரண்டு படிகளில் இருந்து வருகிறது: ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி மற்றும் மேல்நிலை ஆற்றல் கேரியர் உற்பத்தி. ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கு, மின்னாற்பகுப்பு நீரின் குறைந்தபட்ச நுகர்வு ஒரு கிலோ ஹைட்ரஜனுக்கு சுமார் 9 கிலோகிராம் தண்ணீர் ஆகும். இருப்பினும், நீரின் கனிமமயமாக்கல் செயல்முறையை கணக்கில் எடுத்துக் கொண்டால், இந்த விகிதம் ஒரு கிலோ ஹைட்ரஜனுக்கு 18 முதல் 24 கிலோகிராம் தண்ணீர் வரை இருக்கலாம் அல்லது 25.7 முதல் 30.2 வரை கூட இருக்கலாம்..

தற்போதுள்ள உற்பத்தி செயல்முறைக்கு (மீத்தேன் நீராவி சீர்திருத்தம்), குறைந்தபட்ச நீர் நுகர்வு 4.5kgH2O/kgH2 (எதிர்வினைக்குத் தேவை), செயல்முறை நீர் மற்றும் குளிரூட்டலைக் கணக்கில் எடுத்துக் கொண்டால், குறைந்தபட்ச நீர் நுகர்வு 6.4-32.2kgH2O/kgH2 ஆகும்.

படி 2: ஆற்றல் மூலங்கள் (புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சாரம் அல்லது இயற்கை எரிவாயு)

மற்றொரு கூறு புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சாரம் மற்றும் இயற்கை எரிவாயு உற்பத்தி செய்ய நீர் நுகர்வு ஆகும். ஒளிமின்னழுத்த சக்தியின் நீர் நுகர்வு 50-400 லிட்டர் /MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) மற்றும் காற்றாலை மின்சாரம் 5-45 லிட்டர் /MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2) வரை மாறுபடும். அதேபோன்று, ஷேல் வாயுவில் இருந்து எரிவாயு உற்பத்தியை (அமெரிக்க தரவுகளின் அடிப்படையில்) 1.14kgH2O/kgH2 இலிருந்து 4.9kgH2O/kgH2 ஆக அதிகரிக்கலாம்.

முடிவில், ஒளிமின்னழுத்த மின் உற்பத்தி மற்றும் காற்றாலை மின் உற்பத்தி மூலம் உருவாக்கப்பட்ட ஹைட்ரஜனின் சராசரி மொத்த நீர் நுகர்வு முறையே சுமார் 32 மற்றும் 22kgH2O/kgH2 ஆகும். நிச்சயமற்ற தன்மைகள் சூரிய கதிர்வீச்சு, வாழ்நாள் மற்றும் சிலிக்கான் உள்ளடக்கம் ஆகியவற்றிலிருந்து வருகின்றன. இந்த நீர் நுகர்வு, இயற்கை வாயுவிலிருந்து ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியின் அதே அளவு வரிசையாகும் (7.6-37 kgh2o /kgH2, சராசரியாக 22kgH2O/kgH2).

மொத்த நீர் தடம்: புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும் போது குறைவாக இருக்கும்

CO2 உமிழ்வுகளைப் போலவே, மின்னாற்பகுப்பு வழிகளுக்கான குறைந்த நீர் தடம் ஒரு முன்நிபந்தனை புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் மூலங்களைப் பயன்படுத்துவதாகும். புதைபடிவ எரிபொருட்களைப் பயன்படுத்தி மின்சாரத்தின் ஒரு சிறிய பகுதியை மட்டுமே உருவாக்கினால், மின்சாரத்துடன் தொடர்புடைய நீர் நுகர்வு மின்னாற்பகுப்பின் போது உட்கொள்ளப்படும் உண்மையான தண்ணீரை விட அதிகமாக இருக்கும்.

எடுத்துக்காட்டாக, எரிவாயு மின் உற்பத்தி 2,500 லிட்டர் / MWh தண்ணீரைப் பயன்படுத்தலாம். புதைபடிவ எரிபொருட்களுக்கு (இயற்கை வாயு) இது சிறந்த வழக்கு. நிலக்கரி வாயுவைக் கருத்தில் கொண்டால், ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி 31-31.8kgH2O/kgH2 மற்றும் நிலக்கரி உற்பத்தி 14.7kgH2O/kgH2 ஐ உட்கொள்ளலாம். ஃபோட்டோவோல்டாயிக்ஸ் மற்றும் காற்றின் நீர் நுகர்வு காலப்போக்கில் குறையும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, ஏனெனில் உற்பத்தி செயல்முறைகள் மிகவும் திறமையானவை மற்றும் நிறுவப்பட்ட திறன் அலகுக்கு ஆற்றல் வெளியீடு மேம்படும்.

2050 இல் மொத்த நீர் நுகர்வு

உலகம் இன்று இருப்பதை விட எதிர்காலத்தில் பல மடங்கு ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்தும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, IRENA வின் உலக ஆற்றல் மாற்றங்கள் அவுட்லுக் 2050 இல் ஹைட்ரஜன் தேவை சுமார் 74EJ ஆக இருக்கும் என்று மதிப்பிடுகிறது, இதில் மூன்றில் இரண்டு பங்கு புதுப்பிக்கத்தக்க ஹைட்ரஜனில் இருந்து வரும். ஒப்பிடுகையில், இன்று (தூய ஹைட்ரஜன்) 8.4EJ ஆகும்.

எலக்ட்ரோலைடிக் ஹைட்ரஜன் 2050 ஆம் ஆண்டு முழுவதும் ஹைட்ரஜன் தேவையை பூர்த்தி செய்ய முடிந்தாலும், நீர் நுகர்வு சுமார் 25 பில்லியன் கன மீட்டர்களாக இருக்கும். கீழே உள்ள படம் இந்த எண்ணிக்கையை மற்ற மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட நீர் நுகர்வு நீரோடைகளுடன் ஒப்பிடுகிறது. விவசாயம் 280 பில்லியன் கன மீட்டர் தண்ணீரைப் பயன்படுத்துகிறது, தொழில்துறை கிட்டத்தட்ட 800 பில்லியன் கன மீட்டர் மற்றும் நகரங்கள் 470 பில்லியன் கன மீட்டர்களைப் பயன்படுத்துகிறது. ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கான இயற்கை எரிவாயு சீர்திருத்தம் மற்றும் நிலக்கரி வாயுவாக்கத்தின் தற்போதைய நீர் நுகர்வு சுமார் 1.5 பில்லியன் கன மீட்டர் ஆகும்.

எனவே, மின்னாற்பகுப்பு பாதைகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் மற்றும் வளர்ந்து வரும் தேவை காரணமாக அதிக அளவு நீர் நுகரப்படும் என்று எதிர்பார்க்கப்பட்டாலும், ஹைட்ரஜன் உற்பத்தியில் இருந்து நீர் நுகர்வு மனிதர்களால் பயன்படுத்தப்படும் மற்ற ஓட்டங்களை விட மிகவும் சிறியதாக இருக்கும். மற்றொரு குறிப்பு புள்ளி, தனிநபர் நீர் நுகர்வு ஆண்டுக்கு 75 (லக்சம்பர்க்) மற்றும் 1,200 (US) கன மீட்டர் ஆகும். சராசரியாக 400 m3 / (தலை நபர் * வருடத்திற்கு), 2050 இல் மொத்த ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி 62 மில்லியன் மக்கள் வாழும் நாட்டின் உற்பத்திக்கு சமம்.

தண்ணீர் எவ்வளவு செலவாகும் மற்றும் எவ்வளவு ஆற்றல் பயன்படுத்தப்படுகிறது

செலவு

மின்னாற்பகுப்பு செல்களுக்கு உயர்தர நீர் தேவைப்படுகிறது மற்றும் நீர் சிகிச்சை தேவைப்படுகிறது. குறைந்த தரமான நீர் விரைவான சீரழிவுக்கும் குறுகிய ஆயுளுக்கும் வழிவகுக்கிறது. காரங்களில் பயன்படுத்தப்படும் உதரவிதானங்கள் மற்றும் வினையூக்கிகள், அத்துடன் PEM இன் சவ்வுகள் மற்றும் நுண்துளை போக்குவரத்து அடுக்குகள் உட்பட பல கூறுகள் இரும்பு, குரோமியம், தாமிரம் போன்ற நீர் அசுத்தங்களால் மோசமாக பாதிக்கப்படலாம். நீர் கடத்துத்திறன் 1μS/ க்கும் குறைவாக இருக்க வேண்டும். செமீ மற்றும் மொத்த கரிம கார்பன் 50μg/L க்கும் குறைவானது.

ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் செலவுகளில் நீர் ஒப்பீட்டளவில் சிறிய பங்கைக் கொண்டுள்ளது. இரண்டு அளவுருக்களுக்கும் மிக மோசமான சூழ்நிலை உப்புநீக்கம் ஆகும். தலைகீழ் சவ்வூடுபரவல் என்பது உப்புநீக்கத்திற்கான முக்கிய தொழில்நுட்பமாகும், இது உலகளாவிய திறனில் கிட்டத்தட்ட 70 சதவீதத்தைக் கொண்டுள்ளது. தொழில்நுட்பத்தின் விலை $1900- $2000 / m³/d மற்றும் கற்றல் வளைவு விகிதம் 15% ஆகும். இந்த முதலீட்டுச் செலவில், சிகிச்சைச் செலவு சுமார் $1/m³ ஆகும், மேலும் மின்சாரச் செலவு குறைவாக இருக்கும் பகுதிகளில் குறைவாக இருக்கலாம்.

கூடுதலாக, கப்பல் செலவுகள் m³க்கு சுமார் $1-2 அதிகரிக்கும். இந்த வழக்கில் கூட, நீர் சுத்திகரிப்பு செலவுகள் சுமார் $0.05 /kgH2 ஆகும். இதை முன்னோக்கி வைக்க, நல்ல புதுப்பிக்கத்தக்க வளங்கள் இருந்தால், புதுப்பிக்கத்தக்க ஹைட்ரஜனின் விலை $2-3 /kgH2 ஆக இருக்கும், அதே சமயம் சராசரி வளத்தின் விலை $4-5 /kgH2 ஆகும்.

எனவே இந்த பழமைவாத சூழ்நிலையில், தண்ணீர் மொத்தத்தில் 2 சதவீதத்திற்கும் குறைவாகவே செலவாகும். கடல்நீரைப் பயன்படுத்துவது, மீட்டெடுக்கப்படும் நீரின் அளவை 2.5 முதல் 5 மடங்கு அதிகரிக்கலாம் (மீட்பு காரணியின் அடிப்படையில்).

ஆற்றல் நுகர்வு

உப்புநீக்கத்தின் ஆற்றல் நுகர்வுகளைப் பார்க்கும்போது, ​​எலக்ட்ரோலைடிக் கலத்தை உள்ளிடுவதற்குத் தேவைப்படும் மின்சாரத்தின் அளவோடு ஒப்பிடும்போது இது மிகவும் சிறியது. தற்போதைய இயக்க தலைகீழ் சவ்வூடுபரவல் அலகு சுமார் 3.0 kW/m3 பயன்படுத்துகிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, வெப்ப உப்புநீக்கும் ஆலைகள் அதிக ஆற்றல் நுகர்வு, 40 முதல் 80 KWH/m3 வரை, உப்புநீக்கும் தொழில்நுட்பத்தைப் பொறுத்து கூடுதல் மின் தேவைகள் 2.5 முதல் 5 KWH/m3 வரை இருக்கும். ஒரு கோஜெனரேஷன் ஆலையின் பழமைவாத வழக்கை (அதாவது அதிக ஆற்றல் தேவை) உதாரணமாக எடுத்துக் கொண்டால், வெப்ப பம்ப் பயன்படுத்தினால், ஆற்றல் தேவை சுமார் 0.7kWh/kg ஹைட்ரஜனாக மாற்றப்படும். இதை முன்னோக்கி வைக்க, எலக்ட்ரோலைடிக் கலத்தின் மின்சாரத் தேவை சுமார் 50-55kWh/kg ஆகும், எனவே மோசமான சூழ்நிலையிலும் கூட, உப்புநீக்கத்திற்கான ஆற்றல் தேவை கணினியின் மொத்த ஆற்றல் உள்ளீட்டில் 1% ஆகும்.

உப்பு நீரை அகற்றுவது உப்புநீக்கத்தின் ஒரு சவாலாகும், இது உள்ளூர் கடல் சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளில் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும். இந்த உப்புநீரை அதன் சுற்றுச்சூழலின் பாதிப்பைக் குறைக்க மேலும் சிகிச்சை செய்யலாம், இதனால் தண்ணீரின் விலையில் மேலும் $0.6-2.40 /m³ சேர்க்கலாம். கூடுதலாக, மின்னாற்பகுப்பு நீரின் தரம் குடிநீரைக் காட்டிலும் மிகவும் கடுமையானது மற்றும் அதிக சுத்திகரிப்புச் செலவுகளை ஏற்படுத்தலாம், ஆனால் மின் உள்ளீட்டுடன் ஒப்பிடும்போது இது இன்னும் சிறியதாக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கான மின்னாற்பகுப்பு நீரின் நீர் தடம் என்பது உள்ளூர் நீர் இருப்பு, நுகர்வு, சிதைவு மற்றும் மாசுபாடு ஆகியவற்றைப் பொறுத்து ஒரு குறிப்பிட்ட இருப்பிட அளவுருவாகும். சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளின் சமநிலை மற்றும் நீண்ட கால காலநிலை போக்குகளின் தாக்கம் ஆகியவை கருத்தில் கொள்ளப்பட வேண்டும். புதுப்பிக்கத்தக்க ஹைட்ரஜனை அளவிடுவதற்கு நீர் நுகர்வு பெரும் தடையாக இருக்கும்.