W miarę jak globalna gospodarka zaczyna w pełni integrować inne źródła energii oprócz paliw kopalnych, słońca i wiatru, zielony wodór zaczyna nabierać rozpędu.

Światowi liderzy w przemyśle i agencjach rządowych opracowują aspirujące i potencjalnie zmieniające paradygmaty sposoby wytwarzania paliw energetycznych o niższej emisji dwutlenku węgla, takich jak wodór.

W międzyczasie inne firmy oceniają, w jaki sposób wodór może wpasować się w ich działalność biznesową w bliskiej i średniej perspektywie w przyszłości.

Z tym nowym naciskiem na zwiększenie produkcji wodoru na dużą skalę, musimy pamiętać, jak ważna w tym procesie jest czysta, czysta woda, aby osiągnąć swój pełny potencjał.

Co to jest wodór?

Wodór jest jednym z najlżejszych i najobficiej występujących pierwiastków chemicznych na ziemi. Jest dostępny w ogromnej liczbie żywych cząsteczek, w tym roślin, zwierząt i ludzi, a także w wodzie, której używamy.

Rzadko jednak występuje w postaci gazu, która jest wymagana do wykorzystania jego potencjału do zasilania i zasilania naszych domów, firm i infrastruktury logistycznej na całym świecie.

Jak powstaje wodór?

Wodór jest wytwarzany w dwóch oddzielnych procesach, znanych jako wodór zielony i wodór niebieski.

Niebieski wodór jest zasadniczo wytwarzany ze źródeł nieodnawialnych. Zwykle wykorzystuje proces zwany reformacją parową metanu. Ta metoda wykorzystuje naczynie do reakcji pary o wysokiej temperaturze, typowego katalizatora i metanu w celu wytworzenia wodoru. Jednak produkcja niebieskiego wodoru jest procesem wysokowęglowym, generującym duże ilości tlenku węgla.

Zielony wodór można wytwarzać z odnawialnych źródeł energii. W procesie tym woda poddawana jest procesowi elektrolizy, w którym cząsteczka wody rozdziela się na wodór i tlen.

Niektóre z dodatkowych korzyści tej metody produkcji wodoru obejmują produkty uboczne jego spalania, a mianowicie tlen i parę wodną.

Dodatkową korzyścią jest wykorzystanie nadmiaru energii elektrycznej wytworzonej z alternatywnych źródeł energii, takich jak wiatr lub słońce, kierowanej do procesu elektrolizy. W ten sposób wytwarzany jest wodór, który może być magazynowany do produkcji energii w czasie, gdy źródła te nie są w stanie wytwarzać elektryczności.

Krytyczne znaczenie pozyskiwania wody w operacjach produkcji energii wodorowej

Czysta, czysta woda jest niezbędna do produkcji energii wodorowej/paliwa. Około 5 ton metrycznych (1321 galonów amerykańskich) wody dziennie potrzeba na każdy megawat energii wytwarzanej przez jednostkę elektrolizy.

Uzyskanie takiej ilości wody nie jest tak łatwe, jak odkręcenie kranu, chociaż w wielu krajach uprzemysłowionych może to tak wyglądać.

Nie zakładamy, że świeża woda będzie zawsze dostępna do celów energetycznych. Jednak koszt i złożoność dostarczania czystej, zdemineralizowanej wody w dużym stopniu zależą od jakości wody źródłowej, niezależnie od tego, czy pochodzi ona z wody morskiej, ścieków trzeciorzędowych, wód powierzchniowych czy gruntowych.

Infrastruktura uzdatniania wody może stanowić 11% lub więcej kosztów instalacji do produkcji wodoru, a w połączeniu z problemami niedoboru wody, które mogą ograniczać dostępność zasobów wodnych, zmniejszyłyby ekonomiczną wykonalność tego obiektu.

Dlatego szczegółowa analiza gwarantuje, że wybierzesz właściwe źródło wody dla unikalnych wymagań Twojej elektrowni wodorowej.

Rozwiązywanie problemów związanych z uzyskaniem czystej, czystej wody jest niezbędne do ekologicznej produkcji wodoru, a firmy takie jak Genesis Water Technologies są wykwalifikowani w pomaganiu w tych wyzwaniach związanych z uzdatnianiem wody źródłowej, aby umożliwić płynną produkcję wodoru.

Pokonywanie wodnych wyzwań związanych z zieloną energią wodorową

Na przykład, jednostka elektrolizy zielonego wodoru o mocy 100 MW zazwyczaj wymaga około (132,000 500 galonów amerykańskich) 50 ton czystej czystej wody dziennie i wytwarza około XNUMX ton wodoru dziennie. Jeśli system wykorzystuje chłodzenie wodą, potrzebna woda będzie dwa razy większa od tej ilości.

Dlatego też duży zakład produkujący energię wodorową o mocy około 30,000 39.6 MW będzie wymagał przewidywanych (150,000 US MGD) 450,000 950,000 ton czystej wody dziennie. Jest to zazwyczaj zapotrzebowanie na wodę w mieście o populacji od XNUMX XNUMX do XNUMX XNUMX osób.

Ze względu na samą ilość wymaganej wody, woda morska, głębokie studnie słonawe, a nawet ścieki oczyszczone trzeciorzędowo mogą być wykorzystywane do zapewnienia niezbędnej objętości wody.

W przypadku wspomnianych powyżej źródeł wody mogą być wymagane specyficzne technologie uzdatniania, w tym naturalna flokulacja, odsalanie metodą odwróconej osmozy, filtracja po oczyszczeniu i dezynfekcja, w zależności od rodzaju stosowanych jednostek elektrolizy.

Jakie są krytyczne decyzje dotyczące wody, które należy obliczyć w produkcji zielonej energii wodorowej?

Dostępność wody jest krytycznym czynnikiem dla każdego zakładu produkującego energię wodorową, jednak należy wziąć pod uwagę kilka innych parametrów. Dlatego ważne jest, aby ocenić zalety i wady na wczesnym etapie procesu projektowania źródła wody i wymaganego uzdatniania jednostek elektrolizy.

Dodatkowe elementy do rozważenia to potencjalnie integracja ciepła, redundancja, szczytowe przepływy zapotrzebowania i magazynowanie wodoru, a także magazynowanie tlenu jako produktu ubocznego.

Wreszcie, podczas planowania projektu obiektu, rolę mogą odgrywać względy środowiskowe, w tym lokalna pogoda w potencjalnym zakładzie. Obejmuje to sezonowe zmiany temperatury wody, zasolenie wody i inne potencjalne wpływy związane z pogodą na proces uzdatniania.

Rozwiązania z zakresu czystej wody dla zrównoważonej produkcji wodoru

Przewiduje się, że wykorzystując proces odsalania przy obróbce wstępnej i końcowej dodałoby tylko mniej niż 0.2% minimalnej energii wymaganej do wytworzenia wodoru przez elektrolizę, a koszt energii dodałby szacunkowo 0.011 USD do ceny wodoru za kg.

W konsekwencji liczby te sugerują, że odpowiednio uzdatnione zaopatrzenie w wodę nie będzie ograniczeniem dla produkcji wodoru z wykorzystaniem elektrolizerów. Będziemy oczekiwać od partnerów w przemyśle ciągłych ulepszeń technologicznych w zakresie efektywności energetycznej jednostek elektrolizy produkujących wodór, aby dalej zwiększać produkcję, aby móc sprostać globalnym potrzebom energetycznym.

Genesis Water Technologies jest liderem innowacji, współpracując z lokalnymi wykwalifikowanymi i doświadczonymi wykonawcami, firmami konsultingowymi w zakresie inżynierii lądowej oraz lokalnymi partnerami i podmiotami stowarzyszonymi, aby zaspokoić potrzeby firm i społeczności w USA i na całym świecie w celu zapewnienia zrównoważonej i zaawansowanej czystej wody rozwiązania dla ekologicznego wytwarzania energii wodorowej.

Chcesz dowiedzieć się więcej o tym, jak Genesis Water Technologies może Ci pomócty ze swoim wyzwania związane z uzdatnianiem czystej wody dla Twoich wymagań dotyczących ekologicznej produkcji energii wodorowej? Skontaktuj się z ekspertami ds. uzdatniania wody i ścieków w Genesis Water Technologies, Inc. +1 877 267 3699 lub wyślij nam e-mail na adres customersupport@genesiswatertech.com omówić konkretną aplikację.