A medida que la economía mundial comienza a integrar por completo otras fuentes de energía además de los combustibles fósiles, la energía solar y la eólica, el hidrógeno verde comienza a ganar impulso.

Los líderes mundiales de la industria y las agencias gubernamentales están desarrollando formas ambiciosas y potencialmente cambiantes de paradigma para producir combustibles energéticos con menos carbono, como el hidrógeno.

Mientras tanto, otras compañías están evaluando cómo el hidrógeno puede encajar en sus operaciones comerciales a corto y mediano plazo en el futuro.

Con este enfoque renovado para aumentar la producción de hidrógeno a gran escala, debemos recordar la importancia del agua limpia y pura en este proceso para alcanzar su máximo potencial.

¿Qué es el hidrógeno?

El hidrógeno es uno de los elementos químicos más livianos y abundantes en la tierra. Está disponible en una gran cantidad de moléculas vivas, incluidas plantas, animales y humanos, así como en el agua que usamos.

Sin embargo, rara vez se encuentra en forma de gas, que es la forma que se requiere para aprovechar su potencial para alimentar y alimentar nuestros hogares, negocios e infraestructura logística en todo el mundo.

¿Cómo se produce el hidrógeno?

El hidrógeno se produce a través de dos procesos separados, conocidos como hidrógeno verde e hidrógeno azul.

El hidrógeno azul se produce esencialmente a través de fuentes no renovables. Por lo general, utiliza un proceso llamado reformación de metano con vapor. Este método utiliza un recipiente para hacer reaccionar vapor a alta temperatura, un catalizador típico y gas metano para generar hidrógeno. Sin embargo, la producción de hidrógeno azul es un proceso intensivo en carbono que genera grandes cantidades de monóxido de carbono.

El hidrógeno verde se puede producir a través de fuentes de energía renovables. En este proceso, el agua se somete a un proceso de electrólisis en el que la molécula de agua se separa en hidrógeno y oxígeno.

Algunos de los beneficios adicionales de este método de producción de hidrógeno incluyen los subproductos de su combustión, a saber, oxígeno y vapor de agua.

Un beneficio adicional incluye la utilización del exceso de electricidad generada a partir de fuentes de energía alternativas, como la eólica o la solar, canalizada al proceso de electrólisis. Al hacer esto, se genera gas hidrógeno que se puede almacenar para la producción de energía en momentos en que estas fuentes no son capaces de producir electricidad.

La importancia crítica del abastecimiento de agua en las operaciones de producción de energía de hidrógeno

El agua limpia y pura es vital para la producción de energía/combustible de hidrógeno. Se necesitan aproximadamente 5 toneladas métricas (1321 galones estadounidenses) de agua al día por cada megavatio de energía producido por una unidad de electrólisis.

Obtener esta cantidad de agua no es tan fácil como abrir el grifo, aunque en muchas naciones industrializadas pueda verse así.

No supondremos que siempre habrá agua dulce disponible para fines de generación de energía. Sin embargo, el costo y la complejidad de proporcionar agua limpia y desmineralizada dependen en gran medida de la calidad del agua de origen, ya sea que provenga de agua de mar, aguas residuales terciarias, aguas superficiales o subterráneas.

La infraestructura de tratamiento de agua puede representar el 11% o más de los costos de las instalaciones de producción de hidrógeno y, junto con los problemas de escasez de agua que pueden limitar la disponibilidad de los recursos hídricos, reduciría la viabilidad económica de esta instalación.

Por lo tanto, un análisis detallado garantiza que elegirá la fuente de agua correcta para los requisitos únicos de su planta de generación de energía de hidrógeno.

Resolver sus desafíos para obtener agua limpia y pura es esencial para la producción de hidrógeno verde y empresas como Genesis Water Technologies están capacitados para ayudarlo con estos desafíos de tratamiento de agua de origen para permitir una operación de producción de hidrógeno sin problemas.

Superando los desafíos del agua de la energía de hidrógeno verde

Por ejemplo, una unidad de electrólisis de hidrógeno verde con una capacidad de 100 MW generalmente requiere aproximadamente (132,000 500 gal EE.UU.) 50 toneladas de agua limpia y pura por día y produce aproximadamente XNUMX toneladas por día de hidrógeno. Si el sistema utiliza refrigeración por agua, el agua necesaria sería el doble de esta cantidad.

Por lo tanto, una gran instalación de producción de energía de hidrógeno, con una capacidad de unos 30,000 MW de potencia, requerirá una cantidad prevista (39.6 US MGD) de 150,000 toneladas diarias de agua limpia y pura. Estos son típicamente los requisitos de suministro de agua de una ciudad con una población de entre 450,000 y 950,000 personas.

Debido al gran volumen de agua requerido, se puede utilizar agua de mar, agua salobre de pozos profundos o incluso aguas residuales tratadas terciariamente para proporcionar el volumen de agua necesario.

Para estas fuentes de agua mencionadas anteriormente, se pueden requerir tecnologías de tratamiento específicas que incluyen floculación natural, desalinización por ósmosis inversa, filtración y desinfección posteriores al tratamiento según el tipo de unidades de electrólisis que se utilizarán.

¿Cuáles son las decisiones críticas sobre el agua que deben calcularse en la producción de energía de hidrógeno verde?

La disponibilidad de agua es un factor crítico para cualquier instalación de producción de energía de hidrógeno, sin embargo, hay varios otros parámetros a considerar. Por lo tanto, es importante evaluar los pros y los contras al principio del proceso de diseño de la fuente de agua y su tratamiento requerido para las unidades de electrólisis.

Los elementos adicionales a considerar incluirían potencialmente la integración de calor, la redundancia, los flujos de demanda máxima y el almacenamiento de hidrógeno, así como el almacenamiento de subproductos de oxígeno.

Por último, al planificar el diseño de las instalaciones, las consideraciones ambientales, incluido el clima local en la planta potencial, podrían desempeñar un papel. Esto incluiría los cambios estacionales de temperatura del agua, la salinidad del agua y otros impactos potenciales relacionados con el clima en el proceso de tratamiento.

Soluciones de agua limpia para la producción sostenible de hidrógeno

Se prevé que utilizando un proceso de desalinización con tratamiento previo y posterior solo agregaría menos del 0.2% de la energía mínima requerida para producir el hidrógeno por electrólisis, y el costo de la energía agregaría un estimado de $0.011 al precio del hidrógeno por kg.

En consecuencia, estos números sugieren que un suministro de agua tratada adecuadamente no será la limitación para la producción de hidrógeno utilizando unidades de electrólisis. Buscaremos socios en la industria para proporcionar mejoras tecnológicas continuas para la eficiencia energética de las unidades de electrólisis que producen hidrógeno para aumentar aún más la producción y afirmar que satisface las necesidades energéticas globales.

Genesis Water Technologies está a la vanguardia de la innovación, colaborando con contratistas locales calificados y experimentados, firmas consultoras de ingeniería civil y socios de canal locales y afiliados para satisfacer las necesidades de las empresas y comunidades en los EE. UU. y en todo el mundo para proporcionar agua limpia sostenible y avanzada. soluciones para la generación de energía de hidrógeno verde.

¿Desea obtener más información sobre cómo Genesis Water Technologies puede ayudarlo?tu con tu desafíos de tratamiento de agua limpia para sus requisitos de producción de energía de hidrógeno verde? Comuníquese con los expertos en tratamiento de agua y aguas residuales de Genesis Water Technologies, Inc. +1 877 267 3699 o comuníquese con nosotros por correo electrónico a customersupport@genesiswatertech.com para discutir su aplicación específica.