06.01.2025 - International Journal of Hydrogen Energy Seite 1002-1013
In dieser Arbeit wurde der Wasserbedarf für die zukünftige groß angelegte Produktion von grünem Wasserstoff und die möglichen Auswirkungen des zukünftigen Klimas auf die Kühlung und Funktionsfähigkeit von Elektrolyseuren im großen Maßstab untersucht. Dies betrifft Länder wie Nordafrika und Australien usw.
Kritische Industrien wie die Landwirtschaft beanspruchen den größten Anteil (70 %) aller Süßwasserentnahmen. Insbesondere in trockenen Regionen, wird dieses Wasser nicht nachhaltig genutzt. Dies ist besorgniserregend, da der weltweite Süßwasserbedarf voraussichtlich steigen wird und sich bis 2050 allein aufgrund des Bevölkerungswachstums und des verbesserten Lebensstandards verdoppeln oder vervierfachen könnte. Daher ist die Umleitung von Wasserressourcen in andere Industrien, wie die Produktion von grünem Wasserstoff, mit Opportunitätskosten verbunden, die sowohl von staatlichen als auch von privaten Unternehmen umfassend berücksichtigt werden müssen.
Bisherige Arbeiten konzentrierten sich auf den Speisewasserbedarf für Elektrolyseure und ließen jegliche Berücksichtigung des Kühlbedarfs von Elektrolyseuren für grünen Wasserstoff im großen Maßstab außer Acht. Dies ist wichtig, da der Wasserbedarf für die groß angelegte Produktion von grünem Wasserstoff maßgeblich von der Wahl der Kühltechnologie beeinflusst wird. Zu den Optionen gehört die Nutzung einer Trockenkühlung, die wassereffizient, aber energieintensiv ist, oder einer Verdunstungskühlung, die wasserintensiv, aber energieeffizient ist.
Länder, die derzeit trockengekühlte Systeme haben, haben keinen zusätzlichen Wasserbedarf über den Speisewasserbedarf des Elektrolyseurs von ca. 10 L/kgH2 hinaus. Allerdings können verdunstungsgekühlte Systeme den Wasserbedarf um schätzungsweise 20–40 L/kgH2 erhöhen, wodurch sich der Gesamtwasserbedarf für die Produktion von grünem Wasserstoff auf 30–50 L/kgH2 erhöht. Etwaige zusätzliche Belastungen durch die vorgelagerte Wasseraufbereitung und die nachgelagerte Wasserstoffverarbeitung werden hier noch nicht berücksichtigt.
Volle Arbeit hier: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.11.381
Kernergebnis:
- Um den Wasserstoffbedarf zu decken, werden voraussichtlich 4010 bis 6600 GL demineralisiertes Wasser pro Jahr als Speisewasser für Elektrolyseure benötigt, wenn Trockenkühlung eingesetzt wird, oder wenn Verdunstungskühlung eingesetzt wird, wären zusätzlich 6015 bis 19.800 GL Wasser pro Jahr erforderlich.
- Von den zehn hier analysierten Kandidatenländern wurde festgestellt, dass drei (VAE, Oman und Marokko) nicht über ausreichende Süßwasserressourcen verfügen, um nur 10 % des zukünftigen Wasserstoffbedarfs zu decken. Es sind hier erst mal Wasseraufbereitungsanlagen notwendig.
- Schätzungen deuten darauf hin, dass es in künftigen Klimazonen sowohl zu höheren Durchschnittstemperaturen als auch zu häufigeren extremen Hitzeereignissen kommen wird, was zu Szenarien führt, in denen die Wasserstoffproduktionskapazität von Elektrolyseuranlagen aufgrund von Einschränkungen bei der Prozesskühlung gedrosselt werden muss. In solchen Szenarien ist die Verdunstungskühlung am besten geeignet, um die Auswirkungen von Hochtemperaturereignissen zu mildern, da sie bis zu achtmal billiger zu implementieren ist als Trockenkühlung. Das bedeutet, dass die Verdunstungskühlung
überdimensioniert werden kann, um den erhöhten Kühlbedarf bei Hochtemperaturereignissen zu geringeren Kosten zu decken. Hierfür ist aber zusätzliches Wasser erforderlich.
Die Karte unten vergleicht Wasserknappheit mit Großprojekten und Wasserstoffkosten.
|
Thread abonnieren
