Het belang van schoon water, een fundament voor de productie van groene waterstofenergie

Twitter
LinkedIn
E-mail
Groene waterstof

Nu de wereldeconomie naast fossiele brandstoffen, zonne- en windenergie ook andere energiebronnen volledig gaat integreren, begint groene waterstof aan kracht te winnen.

Wereldleiders in de industrie en bij overheidsinstanties ontwikkelen ambitieuze en mogelijk paradigmaverschuivende manieren om koolstofarme brandstoffen zoals waterstof te produceren.

Ondertussen evalueren andere bedrijven hoe waterstof op korte en middellange termijn kan worden ingepast in hun bedrijfsvoering.

Met deze hernieuwde focus om de waterstofproductie op grote schaal te vergroten, moeten we het belang van schoon, zuiver water in dit proces niet vergeten om zijn volledige potentieel te bereiken.

Wat is waterstof?

Waterstof is een van de lichtste, meest voorkomende chemische elementen op aarde. Het is beschikbaar in grote aantallen levende moleculen, waaronder planten, dieren en mensen, evenals het water dat we gebruiken.

Het wordt echter zelden aangetroffen in de vorm van een gas, de vorm die nodig is om zijn potentieel te benutten om onze huizen, bedrijven en logistieke infrastructuur over de hele wereld van stroom te voorzien en van brandstof te voorzien.

Hoe wordt waterstof geproduceerd?

Waterstof wordt geproduceerd via twee afzonderlijke processen, bekend als groene waterstof en blauwe waterstof.

Blauwe waterstof wordt hoofdzakelijk geproduceerd door niet-hernieuwbare bronnen. Het maakt meestal gebruik van een proces dat stoommethaanreformatie wordt genoemd. Deze methode gebruikt een vat om stoom op hoge temperatuur, een typische katalysator en methaangas te laten reageren om waterstof te genereren. De productie van blauwe waterstof is echter een koolstofintensief proces dat grote hoeveelheden koolmonoxide genereert.

Groene waterstof kan worden geproduceerd door middel van hernieuwbare energiebronnen. Hierbij wordt water onderworpen aan een elektrolyseproces waarbij het watermolecuul zich scheidt in waterstof en zuurstof.

Enkele van de extra voordelen van deze methode van waterstofproductie zijn de bijproducten van de verbranding, namelijk zuurstof en waterdamp.

Een bijkomend voordeel is dat de overtollige elektriciteit die wordt opgewekt uit alternatieve energiebronnen zoals wind of zonne-energie, wordt gebruikt voor het elektrolyseproces. Daarbij ontstaat waterstofgas dat kan worden opgeslagen voor energieopwekking op momenten dat deze bronnen geen elektriciteit kunnen produceren.

Het cruciale belang van waterwinning bij de productie van waterstofenergie

Schoon, zuiver water is van vitaal belang voor de productie van waterstofenergie/brandstof. Er is ongeveer 5 metrische ton (1321 US gallons) water per dag nodig voor elke megawatt stroom die door een elektrolyse-eenheid wordt geproduceerd.

Het verkrijgen van deze hoeveelheid water is niet zo eenvoudig als het opendraaien van de kraan, ook al lijkt het in veel geïndustrialiseerde landen zo.

We gaan er niet van uit dat er altijd zoet water beschikbaar zal zijn voor energieopwekking. De kosten en complexiteit van het leveren van schoon, gedemineraliseerd water zijn echter sterk afhankelijk van de kwaliteit van het bronwater, of het nu afkomstig is van zeewater, tertiair afvalwater, oppervlakte- of grondwater.

Waterbehandelingsinfrastructuur kan 11% of meer zijn van de kosten van waterstofproductiefaciliteiten, en in combinatie met problemen met waterschaarste die de beschikbaarheid van waterbronnen kunnen beperken, zou de economische haalbaarheid van deze faciliteit verminderen.

Daarom zorgt een gedetailleerde analyse ervoor dat u de juiste waterbron kiest voor uw unieke vereisten voor waterstofcentrales.

Het oplossen van uw uitdagingen om schoon, zuiver water te verkrijgen is essentieel voor de productie van groene waterstof en bedrijven zoals Genesis Water Technologies zijn bekwaam om u te helpen bij deze uitdagingen op het gebied van bronwaterbehandeling om een ​​vlotte waterstofproductie mogelijk te maken.

De wateruitdagingen van groene waterstofenergie overwinnen

Een elektrolyse-eenheid voor groene waterstof met een capaciteit van 100 MW vereist bijvoorbeeld typisch ongeveer (132,000 US gal) 500 ton schoon zuiver water per dag en produceert ongeveer 50 ton waterstof per dag. Als het systeem waterkoeling gebruikt, zou het benodigde water twee keer zo groot zijn.

Daarom zal een grote productiefaciliteit voor waterstofenergie, met een capaciteit van ongeveer 30,000 MW aan stroom, naar verwachting (39.6 US MGD) 150,000 ton schoon, zuiver water per dag nodig hebben. Dit is typisch de watervoorzieningsbehoefte van een stad met een bevolking tussen 450,000 en 950,000 mensen.

Vanwege de enorme hoeveelheid water die nodig is, kan zeewater, diep brak of zelfs tertiair gezuiverd afvalwater worden gebruikt om het benodigde watervolume te leveren.

Voor deze hierboven genoemde waterbronnen kunnen specifieke behandelingstechnologieën vereist zijn, waaronder natuurlijke flocculatie, ontzilting door omgekeerde osmose, filtratie en desinfectie na de behandeling, afhankelijk van het type elektrolyse-eenheden dat moet worden gebruikt.

Wat zijn de kritische waterbeslissingen die moeten worden berekend bij de productie van groene waterstofenergie?

De beschikbaarheid van water is een kritische factor voor elke productiefaciliteit voor waterstofenergie, maar er zijn verschillende andere parameters waarmee rekening moet worden gehouden. Daarom is het belangrijk om de voor- en nadelen vroeg in het ontwerpproces van de waterbron en de vereiste behandeling voor de elektrolyse-eenheden te evalueren.

Aanvullende punten om te overwegen, zijn mogelijk warmte-integratie, redundantie, piekvraagstromen en waterstofopslag, evenals opslag van zuurstof bijproducten.

Ten slotte, bij het ontwerpen van een faciliteit kunnen milieuoverwegingen, waaronder het lokale weer in de potentiële fabriek, een rol spelen. Dit omvat seizoensgebonden veranderingen in de watertemperatuur, het zoutgehalte van het water en andere mogelijke weersgerelateerde effecten op het zuiveringsproces.

Schoonwateroplossingen voor duurzame waterstofproductie

Er wordt verwacht dat het gebruik van een ontziltingsproces met voor- en nabehandeling zou slechts minder dan 0.2% van de minimale energie worden toegevoegd die nodig is om de waterstof door elektrolyse te produceren, en de energiekosten zouden naar schatting $ 0.011 toevoegen aan de prijs van waterstof per kg.

Bijgevolg suggereren deze cijfers dat een goed behandelde watervoorziening niet de beperking zal zijn voor de productie van waterstof met behulp van elektrolyse-eenheden. We zullen naar partners in de industrie kijken om de voortdurende technologische verbeteringen te bieden voor de energie-efficiëntie van de waterstofproducerende elektrolyse-eenheden om de productie verder op te schalen om aanspraak te maken op de wereldwijde energiebehoeften.

Genesis Water Technologies loopt voorop op het gebied van innovatie en werkt samen met lokale gekwalificeerde en ervaren aannemers, civieltechnische adviesbureaus en lokale kanaalpartners en gelieerde ondernemingen om te voldoen aan de behoeften van bedrijven en gemeenschappen in de VS en over de hele wereld om duurzaam en geavanceerd schoon water te leveren oplossingen voor de opwekking van groene waterstof.

Wilt u meer weten over hoe Genesis Water Technologies u kan helpen?jij met je uitdagingen voor de behandeling van schoon water voor uw vereisten voor de productie van groene waterstof? Neem contact op met de experts op het gebied van water- en afvalwaterbehandeling van Genesis Water Technologies, Inc. +1 877 267 3699 of neem contact met ons op via e-mail op customersupport@genesiswatertech.com om uw specifieke toepassing te bespreken.