ມັນໃຊ້ເວລາຫຼາຍປານໃດເພື່ອເຮັດໃຫ້ hydrogen ໂດຍ electrolysis?

ປະລິມານນ້ໍາຖືກບໍລິໂພກໂດຍ electrolysis

ຂັ້ນຕອນທີຫນຶ່ງ: ການຜະລິດໄຮໂດເຈນ

ການຊົມໃຊ້ນ້ຳແມ່ນມາຈາກສອງຂັ້ນຕອນຄື: ການຜະລິດໄຮໂດຣເຈນ ແລະ ການຜະລິດກະແສໄຟຟ້າຊັ້ນນຳ. ສໍາລັບການຜະລິດໄຮໂດເຈນ, ການບໍລິໂພກນ້ໍາ electrolyzed ຕ່ໍາສຸດແມ່ນປະມານ 9 ກິໂລນ້ໍາຕໍ່ກິໂລໄຮໂດເຈນ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ການຄໍານຶງເຖິງຂະບວນການ demineralization ຂອງນ້ໍາ, ອັດຕາສ່ວນນີ້ສາມາດຕັ້ງແຕ່ 18 ຫາ 24 ກິໂລນ້ໍາຕໍ່ກິໂລໄຮໂດເຈນ, ຫຼືແມ້ກະທັ້ງສູງເຖິງ 25.7 ຫາ 30.2..

ສໍາລັບຂະບວນການຜະລິດທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ (ການປະຕິຮູບໄອນ້ໍາ methane), ການບໍລິໂພກນ້ໍາຕໍາ່ສຸດແມ່ນ 4.5kgH2O / kgH2 (ຕ້ອງການສໍາລັບການຕິກິຣິຍາ), ຄໍານຶງເຖິງຂະບວນການນ້ໍາແລະຄວາມເຢັນ, ການບໍລິໂພກນ້ໍາຕໍາ່ສຸດທີ່ 6.4-32.2kgH2O / kgH2.

ຂັ້ນຕອນທີ 2: ແຫຼ່ງພະລັງງານ (ໄຟຟ້າທົດແທນ ຫຼື ອາຍແກັສທຳມະຊາດ)

ອົງປະກອບອື່ນແມ່ນການບໍລິໂພກນ້ໍາເພື່ອຜະລິດໄຟຟ້າທົດແທນແລະອາຍແກັສທໍາມະຊາດ. ການບໍລິໂພກນ້ໍາຂອງພະລັງງານ photovoltaic ແຕກຕ່າງກັນລະຫວ່າງ 50-400 ລິດ / MWh (2.4-19kgH2O / kgH2) ແລະພະລັງງານລົມລະຫວ່າງ 5-45 ລິດ / MWh (0.2-2.1kgH2O / kgH2). ເຊັ່ນດຽວກັນ, ການຜະລິດອາຍແກັສຈາກ shale gas (ອີງຕາມຂໍ້ມູນຂອງສະຫະລັດ) ສາມາດເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ 1.14kgH2O/kgH2 ເປັນ 4.9kgH2O/kgH2.

ສະຫຼຸບແລ້ວ, ປະລິມານການບໍລິໂພກນ້ຳທັງໝົດໂດຍສະເລ່ຍຂອງໄຮໂດຣເຈນທີ່ຜະລິດຈາກການຜະລິດກະແສໄຟຟ້າ photovoltaic ແລະພະລັງງານລົມແມ່ນປະມານ 32 ແລະ 22kgH2O/kgH2 ຕາມລຳດັບ. ຄວາມບໍ່ແນ່ນອນແມ່ນມາຈາກລັງສີແສງຕາເວັນ, ຕະຫຼອດຊີວິດແລະເນື້ອໃນຂອງຊິລິໂຄນ. ການບໍລິໂພກນ້ໍານີ້ແມ່ນຢູ່ໃນລໍາດັບດຽວກັນກັບການຜະລິດໄຮໂດເຈນຈາກອາຍແກັສທໍາມະຊາດ (7.6-37 kgh2o / kgH2, ໂດຍສະເລ່ຍ 22kgH2O / kgH2).

ຮອຍນ້ຳທັງໝົດ: ຕ່ຳລົງເມື່ອນຳໃຊ້ພະລັງງານທົດແທນ

ຄ້າຍຄືກັນກັບການປ່ອຍອາຍພິດ CO2, ຄວາມຕ້ອງການເບື້ອງຕົ້ນສໍາລັບຮ່ອງນ້ໍາຕ່ໍາສໍາລັບເສັ້ນທາງໄຟຟ້າແມ່ນການນໍາໃຊ້ແຫຼ່ງພະລັງງານທົດແທນ. ຖ້າພຽງແຕ່ສ່ວນນ້ອຍຂອງໄຟຟ້າແມ່ນຜະລິດໂດຍໃຊ້ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ, ການບໍລິໂພກນ້ໍາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບໄຟຟ້າແມ່ນສູງກວ່ານ້ໍາຕົວຈິງທີ່ບໍລິໂພກໃນລະຫວ່າງການ electrolysis.

ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ການຜະລິດພະລັງງານອາຍແກັສສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້ເຖິງ 2,500 ລິດ / MWh ຂອງນ້ໍາ. ມັນຍັງເປັນກໍລະນີທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ (ອາຍແກັສທໍາມະຊາດ). ຖ້າການເປັນອາຍແກັສຂອງຖ່ານຫີນຖືກພິຈາລະນາ, ການຜະລິດໄຮໂດເຈນສາມາດບໍລິໂພກໄດ້ 31-31.8kgH2O/kgH2 ແລະການຜະລິດຖ່ານຫີນສາມາດບໍລິໂພກໄດ້ 14.7kgH2O/kgH2. ການບໍລິໂພກນ້ໍາຈາກ photovoltaics ແລະພະລັງງານລົມຍັງຄາດວ່າຈະຫຼຸດລົງຕາມເວລາ, ຂະບວນການຜະລິດກາຍເປັນປະສິດທິພາບຫຼາຍແລະຜົນຜະລິດພະລັງງານຕໍ່ຫນ່ວຍຄວາມອາດສາມາດຕິດຕັ້ງປັບປຸງ.

ການຊົມໃຊ້ນ້ຳທັງໝົດໃນປີ 2050

ໂລກຄາດວ່າຈະໃຊ້ໄຮໂດເຈນຫຼາຍເທົ່າໃນອະນາຄົດຫຼາຍກ່ວາມັນປະຈຸບັນ. ຕົວຢ່າງ, IRENA's World Energy Transitions Outlook ຄາດຄະເນວ່າຄວາມຕ້ອງການ hydrogen ໃນປີ 2050 ຈະມີປະມານ 74EJ, ເຊິ່ງປະມານສອງສ່ວນສາມຈະມາຈາກ hydrogen ທົດແທນ. ໂດຍການປຽບທຽບ, ມື້ນີ້ (ໄຮໂດເຈນບໍລິສຸດ) ແມ່ນ 8.4EJ.

ເຖິງແມ່ນວ່າ hydrogen electrolytic ສາມາດຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການ hydrogen ສໍາລັບປີ 2050, ການບໍລິໂພກນ້ໍາຈະປະມານ 25 ຕື້ແມັດກ້ອນ. ຕົວເລກຂ້າງລຸ່ມນີ້ປຽບທຽບຕົວເລກນີ້ກັບສາຍນ້ໍາບໍລິໂພກນ້ໍາອື່ນໆທີ່ມະນຸດສ້າງ. ກະສິກຳ​ໃຊ້​ນ້ຳ​ຫຼາຍ​ທີ່​ສຸດ 280 ຕື້​ແມັດ​ກ້ອນ, ຂະ​ນະ​ທີ່​ອຸດສາຫະກຳ​ໃຊ້​ເກືອບ 800 ຕື້​ແມັດ​ກ້ອນ, ​ເມືອງ​ຕ່າງໆ​ໃຊ້ 470 ຕື້​ແມັດ​ກ້ອນ. ການບໍລິໂພກນ້ໍາໃນປັດຈຸບັນຂອງການປະຕິຮູບອາຍແກັສທໍາມະຊາດແລະອາຍແກັສຖ່ານຫີນສໍາລັບການຜະລິດໄຮໂດເຈນແມ່ນປະມານ 1,5 ຕື້ແມັດກ້ອນ.

ດັ່ງນັ້ນ, ເຖິງແມ່ນວ່ານ້ໍາຈໍານວນຫຼວງຫຼາຍຄາດວ່າຈະບໍລິໂພກເນື່ອງຈາກການປ່ຽນແປງທາງໄຟຟ້າແລະຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ການບໍລິໂພກນ້ໍາຈາກການຜະລິດໄຮໂດເຈນຍັງຈະນ້ອຍກວ່າກະແສອື່ນໆທີ່ມະນຸດໃຊ້. ຈຸດອ້າງອິງອີກອັນໜຶ່ງແມ່ນວ່າ ການບໍລິໂພກນ້ຳຕໍ່ຫົວຄົນແມ່ນຢູ່ລະຫວ່າງ 75 (ລັກເຊມເບີກ) ຫາ 1,200 (ສະຫະລັດ) ແມັດກ້ອນຕໍ່ປີ. ສະເລ່ຍ 400 m3 / (ຕໍ່ຫົວຄົນ * ປີ), ການຜະລິດ hydrogen ທັງຫມົດໃນປີ 2050 ເທົ່າກັບປະເທດຂອງ 62 ລ້ານຄົນ.

ຄ່ານ້ຳເທົ່າໃດ ແລະໃຊ້ພະລັງງານເທົ່າໃດ

ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ

ຈຸລັງໄຟຟ້າຕ້ອງການນ້ໍາທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງແລະຕ້ອງການການປິ່ນປົວນ້ໍາ. ນ້ໍາທີ່ມີຄຸນນະພາບຕ່ໍາເຮັດໃຫ້ການເສື່ອມໂຊມໄວແລະຊີວິດສັ້ນກວ່າ. ອົງປະກອບຈໍານວນຫຼາຍ, ລວມທັງ diaphragms ແລະ catalysts ທີ່ໃຊ້ເປັນດ່າງ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບເຍື່ອແລະຊັ້ນການຂົນສົ່ງ porous ຂອງ PEM, ສາມາດໄດ້ຮັບຜົນກະທົບທາງລົບຕໍ່ impurities ຂອງນ້ໍາເຊັ່ນ: ທາດເຫຼັກ, chromium, ທອງແດງ, ແລະອື່ນໆ, ການນໍາທາງນ້ໍາແມ່ນຕ້ອງການຫນ້ອຍກ່ວາ 1μS /. ຊຕມ ແລະຄາບອນອິນຊີທັງໝົດໜ້ອຍກວ່າ 50μg/L.

ນ້ໍາກວມເອົາສ່ວນແບ່ງການບໍລິໂພກພະລັງງານແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍທີ່ຂ້ອນຂ້າງຫນ້ອຍ. ສະຖານະການທີ່ຮ້າຍແຮງທີ່ສຸດສໍາລັບທັງສອງພາລາມິເຕີແມ່ນ desalination. Reverse osmosis ແມ່ນເຕັກໂນໂລຊີຕົ້ນຕໍສໍາລັບການ desalination, ກວມເອົາເກືອບ 70 ສ່ວນຮ້ອຍຂອງຄວາມສາມາດໃນທົ່ວໂລກ. ເທັກໂນໂລຍີມີລາຄາ $1900- $2000/m³/d ແລະມີອັດຕາເສັ້ນໂຄ້ງການຮຽນຮູ້ 15%. ໃນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການລົງທຶນນີ້, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການປິ່ນປົວແມ່ນປະມານ $ 1 / m³, ແລະອາດຈະຕ່ໍາໃນເຂດທີ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໄຟຟ້າຕໍ່າ.

ນອກຈາກນັ້ນ, ຄ່າຂົນສົ່ງຈະເພີ່ມຂຶ້ນປະມານ $1-2 ຕໍ່ m³. ເຖິງແມ່ນວ່າໃນກໍລະນີນີ້, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການປິ່ນປົວນ້ໍາແມ່ນປະມານ $ 0.05 / kgH2. ເພື່ອເຮັດໃຫ້ນີ້ໃນທັດສະນະ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງ hydrogen ທົດແທນສາມາດ $ 2-3 / kgH2 ຖ້າຫາກວ່າຊັບພະຍາກອນທົດແທນທີ່ດີມີ, ໃນຂະນະທີ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງຊັບພະຍາກອນສະເລ່ຍແມ່ນ $ 4-5 / kgH2.

ດັ່ງນັ້ນ, ໃນສະຖານະການອະນຸລັກນີ້, ນ້ໍາຈະມີລາຄາຖືກກວ່າ 2 ສ່ວນຮ້ອຍຂອງຈໍານວນທັງຫມົດ. ການນຳໃຊ້ນ້ຳທະເລສາມາດເພີ່ມປະລິມານນ້ຳຄືນໄດ້ 2,5 ຫາ 5 ເທົ່າ (ໃນແງ່ຂອງປັດໃຈການຟື້ນຕົວ).

ການບໍລິໂພກພະລັງງານ

ຊອກຫາຢູ່ໃນການບໍລິໂພກພະລັງງານຂອງ desalination, ມັນຍັງນ້ອຍຫຼາຍເມື່ອທຽບກັບຈໍານວນໄຟຟ້າທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອປ້ອນຈຸລັງ electrolytic. ຫນ່ວຍບໍລິການ osmosis ປີ້ນກັບກັນໃນປະຈຸບັນປະຕິບັດການປະມານ 3.0 kW / m3. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ໂຮງງານລະບາຍຄວາມຮ້ອນມີການໃຊ້ພະລັງງານສູງກວ່າຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ 40 ຫາ 80 KWH/m3, ໂດຍມີຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານເພີ່ມເຕີມຕັ້ງແຕ່ 2.5 ຫາ 5 KWH/m3, ຂຶ້ນກັບເຕັກໂນໂລຊີ desalination. ເອົາກໍລະນີແບບອະນຸລັກ (i.e. ຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນ) ຂອງໂຮງງານ cogeneration ເປັນຕົວຢ່າງ, ສົມມຸດວ່າການນໍາໃຊ້ປັ໊ມຄວາມຮ້ອນ, ຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານຈະຖືກປ່ຽນເປັນປະມານ 0.7kWh / kg ຂອງ hydrogen. ເພື່ອເຮັດໃຫ້ນີ້ໃນທັດສະນະ, ຄວາມຕ້ອງການໄຟຟ້າຂອງຈຸລັງ electrolytic ແມ່ນປະມານ 50-55kWh / kg, ສະນັ້ນເຖິງແມ່ນວ່າໃນກໍລະນີຮ້າຍແຮງທີ່ສຸດ, ຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານສໍາລັບການ desalination ແມ່ນປະມານ 1% ຂອງການປ້ອນພະລັງງານທັງຫມົດໃນລະບົບ.

ສິ່ງທ້າທາຍອັນໜຶ່ງຂອງການລະບາຍນ້ຳແມ່ນການກຳຈັດນ້ຳເກືອ, ເຊິ່ງສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ລະບົບນິເວດທະເລທ້ອງຖິ່ນ. brine ນີ້ສາມາດໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວຕື່ມອີກເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມ, ດັ່ງນັ້ນການເພີ່ມອີກ $ 0.6-2.40 / m³ກັບຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງນ້ໍາ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຄຸນນະພາບນ້ໍາ electrolytic ແມ່ນເຂັ້ມງວດຫຼາຍກ່ວານ້ໍາດື່ມແລະອາດຈະເຮັດໃຫ້ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການປິ່ນປົວສູງ, ແຕ່ນີ້ຍັງຄາດວ່າຈະມີຫນ້ອຍເມື່ອທຽບກັບການປ້ອນຂໍ້ມູນພະລັງງານ.

ຮ່ອງຮອຍນ້ໍາຂອງນ້ໍາ electrolytic ສໍາລັບການຜະລິດໄຮໂດເຈນແມ່ນຕົວກໍານົດການສະຖານທີ່ສະເພາະຫຼາຍທີ່ຂຶ້ນກັບການມີນ້ໍາໃນທ້ອງຖິ່ນ, ການບໍລິໂພກ, ການເຊື່ອມໂຊມແລະມົນລະພິດ. ຄວາມດຸ່ນດ່ຽງຂອງລະບົບນິເວດແລະຜົນກະທົບຂອງແນວໂນ້ມຂອງສະພາບອາກາດໃນໄລຍະຍາວຄວນໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາ. ການບໍລິໂພກນ້ໍາຈະເປັນອຸປະສັກທີ່ສໍາຄັນຕໍ່ການຂະຫຍາຍ hydrogen ທົດແທນ.