Khi nền kinh tế toàn cầu bắt đầu tích hợp đầy đủ các nguồn năng lượng khác ngoài nhiên liệu hóa thạch, năng lượng mặt trời và gió, hydro xanh đang bắt đầu có động lực.

Các nhà lãnh đạo toàn cầu trong các ngành công nghiệp và các cơ quan chính phủ đang phát triển các cách thức chuyển đổi mô hình đầy tham vọng và có tiềm năng để sản xuất nhiên liệu năng lượng carbon thấp hơn như hydro.

Trong thời gian đó, các công ty khác đang đánh giá xem hydro có thể phù hợp với hoạt động kinh doanh của họ như thế nào trong tương lai gần và trung hạn.

Với trọng tâm được đổi mới này để tăng sản xuất hydro trên quy mô lớn, chúng ta phải nhớ tầm quan trọng của nước sạch, tinh khiết trong quá trình này để đạt được tiềm năng đầy đủ của nó.

Hydro là gì?

Hydro là một trong những nguyên tố hóa học nhẹ nhất, phong phú nhất trên trái đất. Nó có sẵn trong vô số các phân tử sống bao gồm thực vật, động vật và con người cũng như nước mà chúng ta sử dụng.

Tuy nhiên, nó hiếm khi được tìm thấy ở dạng khí, đây là dạng cần thiết để khai thác tiềm năng của nó để cung cấp năng lượng và cung cấp năng lượng cho các ngôi nhà, doanh nghiệp và cơ sở hạ tầng hậu cần của chúng ta trên khắp thế giới.

Hydro được sản xuất như thế nào?

Hydro được sản xuất thông qua hai quá trình riêng biệt, được gọi là hydro xanh lục và hydro xanh lam.

Hydro xanh về cơ bản được sản xuất thông qua các nguồn không thể tái tạo. Nó thường sử dụng một quá trình gọi là biến đổi khí mê-tan bằng hơi nước. Phương pháp này sử dụng một bình phản ứng hơi nước ở nhiệt độ cao, một chất xúc tác điển hình và khí mêtan để tạo ra hydro. Tuy nhiên, sản xuất hydro xanh là một quá trình sử dụng nhiều carbon tạo ra một lượng lớn carbon monoxide.

Hydro xanh có thể được sản xuất thông qua các nguồn năng lượng tái tạo. Trong quá trình này, nước phải chịu một quá trình điện phân, trong đó phân tử nước phân tách thành hydro và oxy.

Một số lợi ích bổ sung cho phương pháp sản xuất hydro này bao gồm các sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy nó, cụ thể là oxy và hơi nước.

Một lợi ích bổ sung bao gồm việc sử dụng lượng điện dư thừa được tạo ra từ các nguồn năng lượng thay thế như gió hoặc năng lượng mặt trời được dẫn đến quá trình điện phân. Khi làm điều này, khí hydro được tạo ra có thể được lưu trữ để sản xuất năng lượng tại những thời điểm mà các nguồn này không có khả năng sản xuất điện.

Tầm quan trọng của việc tìm nguồn cung cấp nước trong các hoạt động sản xuất năng lượng hydro

Nước sạch, tinh khiết rất quan trọng đối với việc sản xuất năng lượng / nhiên liệu hydro. Khoảng 5 tấn (1321 US gallon) nước mỗi ngày là cần thiết cho mỗi megawatt điện được sản xuất bởi một đơn vị điện phân.

Để có được lượng nước này không dễ dàng như việc bật vòi nước, mặc dù ở nhiều quốc gia công nghiệp phát triển, người ta có thể thấy như vậy.

Chúng tôi sẽ không cho rằng nước ngọt sẽ luôn có sẵn cho mục đích phát điện. Tuy nhiên, chi phí và sự phức tạp của việc cung cấp nước sạch, nước khử khoáng phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng nước nguồn cho dù nó đến từ nước biển, nước thải cấp ba, nước mặt hay nước ngầm.

Cơ sở hạ tầng xử lý nước có thể chiếm 11% chi phí cơ sở sản xuất hydro trở lên, và cùng với các vấn đề khan hiếm nước có thể hạn chế nguồn nước sẵn có sẽ làm giảm tính khả thi về kinh tế của cơ sở này.

Do đó, một phân tích chi tiết đảm bảo bạn sẽ chọn được nguồn nước chính xác cho các yêu cầu của nhà máy sản xuất năng lượng hydro duy nhất của bạn.

Giải quyết những thách thức của bạn để có được nước sạch, tinh khiết là điều cần thiết để sản xuất hydro xanh và các công ty như Công nghệ nước Genesis có kỹ năng trong việc hỗ trợ bạn giải quyết những thách thức về xử lý nước nguồn này để có thể vận hành sản xuất hydro suôn sẻ.

Vượt qua những thách thức về nước của năng lượng hydro xanh

Ví dụ, một đơn vị điện phân hydro xanh có công suất 100 MW thường yêu cầu khoảng (132,000 gal Mỹ) 500 tấn nước sạch tinh khiết mỗi ngày và sản xuất khoảng 50 tấn hydro mỗi ngày. Nếu hệ thống sử dụng nước làm mát, lượng nước cần thiết sẽ gấp đôi lượng nước này.

Do đó, một cơ sở sản xuất năng lượng hydro lớn, với công suất khoảng 30,000 MW điện, sẽ yêu cầu 39.6 tấn nước sạch, tinh khiết (150,000 US MGD) mỗi ngày. Đây thường là yêu cầu cấp nước của một thành phố có dân số từ 450,000 đến 950,000 người.

Do lượng nước cần thiết, nước biển, nước lợ giếng sâu hoặc thậm chí nước thải đã qua xử lý bậc ba có thể được sử dụng để cung cấp lượng nước cần thiết.

Đối với những nguồn nước nêu trên, có thể yêu cầu các công nghệ xử lý cụ thể bao gồm keo tụ tự nhiên, khử mặn thẩm thấu ngược, lọc và khử trùng sau xử lý dựa trên loại đơn vị điện phân được sử dụng.

Các quyết định quan trọng về nước cần được tính toán trong quá trình sản xuất năng lượng hydro xanh là gì

Nguồn nước sẵn có là một yếu tố quan trọng đối với bất kỳ cơ sở sản xuất năng lượng hydro nào, tuy nhiên, có một số thông số khác cần xem xét. Do đó, điều quan trọng là phải đánh giá sớm những ưu và nhược điểm trong quá trình thiết kế nguồn nước và quá trình xử lý cần thiết của nó đối với các đơn vị điện phân.

Các hạng mục bổ sung cần xem xét, có khả năng bao gồm tích hợp nhiệt, dự phòng, dòng nhu cầu cao điểm, và lưu trữ hydro cũng như dự trữ ôxy sản phẩm phụ.

Cuối cùng, khi lập kế hoạch thiết kế cơ sở, các cân nhắc về môi trường bao gồm thời tiết địa phương tại nhà máy tiềm năng có thể đóng một vai trò nào đó. Điều này sẽ bao gồm sự thay đổi nhiệt độ nước theo mùa, độ mặn của nước và các tác động tiềm ẩn khác liên quan đến thời tiết đối với quá trình xử lý.

Giải pháp nước sạch để sản xuất hydro bền vững

Người ta dự đoán rằng việc sử dụng một quá trình khử muối với quá trình xử lý trước và sau xử lý sẽ chỉ thêm ít hơn 0.2% năng lượng tối thiểu cần thiết để sản xuất hydro bằng cách điện phân, và chi phí năng lượng sẽ tăng thêm ước tính 0.011 đô la vào giá hydro trên mỗi kg.

Do đó, những con số này cho thấy rằng nguồn cung cấp nước được xử lý đúng cách sẽ không phải là hạn chế đối với việc sản xuất hydro bằng cách sử dụng các đơn vị điện phân. Chúng tôi sẽ tìm kiếm các đối tác trong ngành để cung cấp các cải tiến công nghệ liên tục cho hiệu quả năng lượng của các đơn vị điện phân sản xuất hydro nhằm mở rộng quy mô sản xuất hơn nữa nhằm đưa ra tuyên bố đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu.

Genesis Water Technologies đi đầu trong đổi mới, hợp tác với các nhà thầu có trình độ và kinh nghiệm trong nước, các công ty tư vấn xây dựng dân dụng và các đối tác kênh địa phương và các chi nhánh để đáp ứng nhu cầu của các công ty và cộng đồng ở Hoa Kỳ và trên toàn thế giới nhằm cung cấp nước sạch bền vững và tiên tiến giải pháp phát điện hydro xanh.

Muốn tìm hiểu thêm về cách Genesis Water Technologies có thể hỗ trợ bạnou với của bạn những thách thức về xử lý nước sạch đối với yêu cầu sản xuất năng lượng hydro xanh của bạn? Liên hệ với các chuyên gia xử lý nước & nước thải tại Genesis Water Technologies, Inc. +1 877 267 3699 hoặc liên hệ với chúng tôi qua email theo địa chỉ khách hàng hỗ trợ@genesiswatertech.com để thảo luận về ứng dụng cụ thể của bạn.