Cé mhéad uisce a thógann sé chun hidrigin a dhéanamh trí leictrealú?

Cé mhéad uisce a chaitear trí leictrealú

Céim a haon: Táirgeadh hidrigine

Tagann tomhaltas uisce ó dhá chéim: táirgeadh hidrigine agus táirgeadh iompróra fuinnimh réamhtheachtacha. Maidir le táirgeadh hidrigine, is é an tomhaltas íosta uisce leictrealaithe ná thart ar 9 gcileagram uisce in aghaidh an chileagraim hidrigine. Mar sin féin, agus an próiseas dímhianaithe uisce á gcur san áireamh, is féidir leis an gcóimheas seo a bheith idir 18 agus 24 cileagram uisce in aghaidh an chileagraim hidrigine, nó fiú chomh hard le 25.7 go 30.2.

Maidir leis an bpróiseas táirgthe atá ann cheana féin (athchóiriú gaile meatáin), is é 4.5kgH2O/kgH2 an tomhaltas íosta uisce (riachtanach le haghaidh imoibriú), agus uisce próisis agus fuaraithe á gcur san áireamh, is é 6.4-32.2kgH2O/kgH2 an tomhaltas íosta uisce.

Céim 2: Foinsí fuinnimh (leictreachas in-athnuaite nó gás nádúrtha)

Comhpháirt eile is ea tomhaltas uisce chun leictreachas in-athnuaite agus gás nádúrtha a tháirgeadh. Athraíonn tomhaltas uisce na cumhachta fótavoltach idir 50-400 lítear /MWh (2.4-19kgH2O/kgH2) agus cumhacht gaoithe idir 5-45 lítear /MWh (0.2-2.1kgH2O/kgH2). Mar an gcéanna, is féidir táirgeadh gáis ó ghás scealla (bunaithe ar shonraí SAM) a mhéadú ó 1.14kgH2O/kgH2 go 4.9kgH2O/kgH2.

Mar fhocal scoir, is é thart ar 32 agus 22kgH2O/kgH2, faoi seach, meántomhaltas iomlán an uisce hidrigine a ghintear trí ghiniúint cumhachta fótavoltach agus giniúint cumhachta gaoithe. Tagann na neamhchinnteachtaí ó radaíocht na gréine, saolré agus ábhar sileacain. Tá an tomhaltas uisce seo ar an ord méide céanna le táirgeadh hidrigine ó ghás nádúrtha (7.6-37 kgh2o /kgH2, le meán 22kgH2O/kgH2).

Lorg iomlán uisce: Ísle nuair a bhíonn fuinneamh in-athnuaite á úsáid

Cosúil le hastaíochtaí CO2, tá úsáid foinsí fuinnimh in-athnuaite ina réamhriachtanas le haghaidh lorg íseal uisce do bhealaí leictrealaíoch. Mura ngintear ach codán beag den leictreachas ag baint úsáide as breoslaí iontaise, tá an tomhaltas uisce a bhaineann le leictreachas i bhfad níos airde ná an t-uisce iarbhír a chaitear le linn leictrealú.

Mar shampla, is féidir le giniúint cumhachta gáis suas le 2,500 lítear /MWh uisce a úsáid. Is é an cás is fearr freisin maidir le breoslaí iontaise (gás nádúrtha). Má bhreathnaítear ar ghású guail, is féidir le táirgeadh hidrigine 31-31.8kgH2O/kgH2 a ithe agus is féidir le táirgeadh guail 14.7kgH2O/kgH2 a ithe. Táthar ag súil freisin go laghdóidh tomhaltas uisce ó fhótavoltach agus ó ghaoth le himeacht ama de réir mar a éiríonn próisis déantúsaíochta níos éifeachtaí agus de réir mar a thagann feabhas ar aschur fuinnimh in aghaidh an aonaid den acmhainn suiteáilte.

Tomhaltas iomlán uisce in 2050

Táthar ag súil go n-úsáidfidh an domhan i bhfad níos mó hidrigin amach anseo ná mar a úsáideann sé inniu. Mar shampla, measann Forbhreathnú Domhanda Aistrithe Fuinnimh IRENA go mbeidh an t-éileamh ar hidrigin in 2050 thart ar 74EJ, agus tiocfaidh thart ar dhá thrian de sin ó hidrigin in-athnuaite. I gcomparáid leis sin, inniu (hidrigine íon) ná 8.4EJ.

Fiú dá bhféadfadh hidrigin leictrealaíoch freastal ar an éileamh hidrigine ar feadh 2050 ar fad, bheadh ​​tomhaltas uisce thart ar 25 billiún méadar ciúbach. Déanann an figiúr thíos an figiúr seo i gcomparáid le sruthanna eile tomhaltais uisce de dhéantús an duine. Úsáideann an talmhaíocht an méid is mó de 280 billiún méadar ciúbach uisce, agus úsáideann an tionscal beagnach 800 billiún méadar ciúbach agus úsáideann cathracha 470 billiún méadar ciúbach. Is é an tomhaltas uisce atá ann faoi láthair athchóirithe gáis nádúrtha agus gásúcháin guail le haghaidh táirgeadh hidrigine thart ar 1.5 billiún méadar ciúbach.

Mar sin, cé go bhfuiltear ag súil go n-ídeofar méideanna móra uisce de bharr athruithe ar bhealaí leictrealaíoch agus éileamh méadaitheach, beidh tomhaltas uisce ó tháirgeadh hidrigine fós i bhfad níos lú ná sreafaí eile a úsáideann daoine. Pointe tagartha eile is ea go bhfuil tomhaltas uisce per capita idir 75 (Lucsamburg) agus 1,200 (SAM) méadar ciúbach in aghaidh na bliana. 400 m3 / (in aghaidh na bliana) ar an meán, is ionann an táirgeadh iomlán hidrigine in 2050 agus tír de 62 milliún duine.

Cé mhéad a chosnaíonn uisce agus cé mhéad fuinnimh a úsáidtear

costas

Éilíonn cealla leictrealaíoch uisce ardchaighdeáin agus teastaíonn cóireáil uisce. Is é an toradh a bhíonn ar uisce ar chaighdeán níos ísle ná díghrádú níos tapúla agus saol níos giorra. Is féidir le go leor gnéithe, lena n-áirítear scairt agus catalaíoch a úsáidtear in alcailí, chomh maith le seicní agus sraitheanna iompair scagach PEM, drochthionchar a bheith ag neamhíonachtaí uisce mar iarann, cróimiam, copar, etc. Ní mór seoltacht uisce a bheith níos lú ná 1μS/ cm agus carbón orgánach iomlán níos lú ná 50μg/L.

Is ionann uisce agus sciar measartha beag den tomhaltas fuinnimh agus de na costais. Is é an cás is measa don dá pharaiméadar ná díshalannú. Is é osmosis droim ar ais an príomhtheicneolaíocht le haghaidh díshalannaithe, arb ionann é agus beagnach 70 faoin gcéad den acmhainn dhomhanda. Cosnaíonn an teicneolaíocht $1900- $2000 / m³/d agus tá ráta cuar foghlama 15%. Ag an gcostas infheistíochta seo, tá an costas cóireála thart ar $1 /m³, agus d'fhéadfadh sé a bheith níos ísle i gceantair ina bhfuil costais leictreachais íseal.

Ina theannta sin, méadóidh costais loingseoireachta thart ar $1-2 in aghaidh an m³. Fiú sa chás seo, tá costais chóireála uisce thart ar $0.05 /kgH2. Chun é sin a chur i bpeirspictíocht, is féidir go mbeadh costas hidrigine in-athnuaite idir $2-3 /kgH2 má tá acmhainní maithe in-athnuaite ar fáil, agus is é $4-5 /kgH2 costas na meánacmhainne.

Mar sin, sa chás coimeádach seo, chosnódh uisce níos lú ná 2 faoin gcéad den iomlán. Is féidir le húsáid uisce farraige an méid uisce a aisghabháil 2.5 go 5 huaire a mhéadú (i dtéarmaí fachtóir aisghabhála).

Tomhaltas fuinnimh

Ag féachaint ar an tomhaltas fuinnimh díshalannaithe, tá sé an-bheag freisin i gcomparáid leis an méid leictreachais is gá chun an chill leictrealaíoch a ionchur. Ídíonn an t-aonad osmosis droim ar ais oibriúcháin thart ar 3.0 kW/m3. I gcodarsnacht leis sin, tá tomhaltas fuinnimh i bhfad níos airde ag gléasraí díshalannaithe teirmeach, idir 40 agus 80 KWH/m3, agus ceanglais bhreise chumhachta idir 2.5 agus 5 KWH/m3, ag brath ar an teicneolaíocht díshalannaithe. Ag glacadh leis an gcás coimeádach (i.e. éileamh níos airde ar fhuinneamh) de ghléasra comhghiniúna mar shampla, ag glacadh leis go n-úsáidfí teaschaidéal, thiontófaí an t-éileamh ar fhuinneamh go thart ar 0.7kWh/kg de hidrigin. Chun é seo a chur i bpeirspictíocht, tá éileamh leictreachais na cille leictrealaíoch thart ar 50-55kWh/kg, mar sin fiú amháin sa chás is measa, is é an t-éileamh ar fhuinneamh do dhíshalannú ná thart ar 1% den ionchur iomlán fuinnimh chuig an gcóras.

Dúshlán amháin a bhaineann le díshalannú is ea diúscairt sáile, a d’fhéadfadh tionchar a bheith aige ar éiceachórais Mhuirí áitiúla. Is féidir an sáile seo a chóireáil tuilleadh chun a tionchar ar an gcomhshaol a laghdú, rud a chuireann $0.6-2.40 /m³ eile le costas an uisce. Ina theannta sin, tá cáilíocht uisce leictrealaíoch níos déine ná uisce óil agus d'fhéadfadh costais chóireála níos airde a bheith mar thoradh air, ach táthar ag súil go mbeidh sé seo fós beag i gcomparáid leis an ionchur cumhachta.

Is paraiméadar suímh an-sonrach é lorg uisce uisce leictrealaíoch le haghaidh táirgeadh hidrigine a bhraitheann ar infhaighteacht, tomhaltas, díghrádú agus truailliú uisce áitiúil. Ba cheart cothromaíocht na n-éiceachóras agus tionchar treochtaí aeráide fadtéarmacha a mheas. Beidh tomhaltas uisce ina chonstaic mhór chun hidrigin in-athnuaite a mhéadú.