À medida que a economia global começa a integrar totalmente outras fontes de energia além do combustível fóssil, solar e eólica, o hidrogênio verde começa a ganhar força.

Líderes globais em toda a indústria e agências governamentais estão desenvolvendo maneiras aspirantes e potencialmente de mudança de paradigma para produzir combustíveis de energia com baixo teor de carbono, como o hidrogênio.

Nesse ínterim, outras empresas estão avaliando como o hidrogênio pode se encaixar em suas operações de negócios a curto e médio prazo no futuro.

Com esse foco renovado para aumentar a produção de hidrogênio em larga escala, temos que lembrar a importância da água limpa e pura nesse processo para atingir todo o seu potencial.

O que é hidrogênio?

O hidrogênio é um dos elementos químicos mais leves e abundantes da Terra. Está disponível em um grande número de moléculas vivas, incluindo plantas, animais e humanos, bem como na água que usamos.

No entanto, raramente é encontrado na forma de gás, que é a forma necessária para aproveitar seu potencial para alimentar e abastecer nossas casas, empresas e infraestrutura de logística em todo o mundo.

Como o hidrogênio é produzido?

O hidrogênio é produzido através de dois processos separados, conhecidos como hidrogênio verde e hidrogênio azul.

O hidrogênio azul é produzido essencialmente através de fontes não renováveis. Normalmente utiliza um processo chamado reforma de metano a vapor. Este método usa um recipiente para reagir com vapor de alta temperatura, um catalisador típico e gás metano para gerar hidrogênio. No entanto, a produção de hidrogênio azul é um processo intensivo em carbono, gerando grandes quantidades de monóxido de carbono.

O hidrogênio verde pode ser produzido por meio de fontes de energia renováveis. Neste processo, a água é submetida a um processo de eletrólise no qual a molécula de água se separa em hidrogênio e oxigênio.

Alguns dos benefícios adicionais a este método de produção de hidrogénio incluem os subprodutos da sua combustão, nomeadamente oxigénio e vapor de água.

Um benefício adicional inclui a utilização do excesso de eletricidade gerada a partir de fontes alternativas de energia, como eólica ou solar, canalizada para o processo de eletrólise. Ao fazer isso, é gerado gás hidrogênio que pode ser armazenado para produção de energia nos momentos em que essas fontes não são capazes de produzir eletricidade.

A importância crítica do abastecimento de água nas operações de produção de energia de hidrogênio

Água limpa e pura é vital para a produção de energia/combustível de hidrogênio. Aproximadamente, 5 toneladas métricas (1321 galões americanos) de água por dia são necessárias para cada megawatt de energia produzido por uma unidade de eletrólise.

Obter essa quantidade de água não é tão fácil quanto abrir a torneira, embora em muitos países industrializados possa ser visto assim.

Não devemos presumir que a água doce estará sempre disponível para fins de geração de energia. No entanto, o custo e a complexidade de fornecer água limpa e desmineralizada dependem muito da qualidade da água da fonte, seja ela proveniente de água do mar, águas residuais terciárias, águas superficiais ou subterrâneas.

A infraestrutura de tratamento de água pode representar 11% ou mais dos custos das instalações de produção de hidrogênio e, juntamente com problemas de escassez de água que podem limitar a disponibilidade de recursos hídricos, reduziriam a viabilidade econômica dessa instalação.

Portanto, uma análise detalhada garante que você escolherá a fonte de água correta para os requisitos exclusivos da sua usina de geração de energia a hidrogênio.

Resolver seus desafios para obter água limpa e pura é essencial para a produção de hidrogênio verde e empresas como Gênesis Water Technologies são qualificados para ajudá-lo com esses desafios de tratamento de água de origem para permitir uma operação de produção de hidrogênio sem problemas.

Superando os desafios hídricos da energia de hidrogênio verde

Por exemplo, uma unidade de eletrólise de hidrogênio verde com capacidade de 100 MW normalmente requer cerca de (132,000 US gal) 500 toneladas de água limpa e pura por dia e produz aproximadamente cerca de 50 toneladas por dia de hidrogênio. Se o sistema utiliza refrigeração a água, a água necessária seria o dobro dessa quantidade.

Portanto, uma grande instalação de produção de energia de hidrogênio, com uma capacidade de cerca de 30,000 MW de potência, exigirá uma previsão (39.6 US MGD) de 150,000 toneladas por dia de água limpa e pura. Esta é tipicamente a necessidade de abastecimento de água de uma cidade com uma população entre 450,000 e 950,000 pessoas.

Devido ao grande volume de água necessário, água do mar, águas salobras de poços profundos ou mesmo águas residuais tratadas terciárias podem ser usadas para fornecer o volume de água necessário.

Para essas fontes de água mencionadas acima, podem ser necessárias tecnologias de tratamento específicas, incluindo floculação natural, dessalinização por osmose reversa, filtragem e desinfecção pós-tratamento, com base no tipo de unidades de eletrólise a serem utilizadas.

Quais são as decisões críticas de água a serem calculadas na produção de energia de hidrogênio verde

A disponibilidade de água é um fator crítico para qualquer instalação de produção de energia de hidrogênio, no entanto, existem vários outros parâmetros a serem considerados. Portanto, é importante avaliar os prós e contras no início do processo de projeto da fonte de água e seu tratamento necessário para as unidades de eletrólise.

Itens adicionais a serem considerados potencialmente incluem integração de calor, redundância, fluxos de demanda de pico e armazenamento de hidrogênio, bem como armazenamento de oxigênio de subproduto.

Por último, ao planejar o projeto da instalação, as considerações ambientais, incluindo o clima local na planta potencial, podem desempenhar um papel importante. Isso incluiria mudanças sazonais na temperatura da água, salinidade da água e outros impactos potenciais relacionados ao clima no processo de tratamento.

Soluções de água limpa para a produção sustentável de hidrogênio

Prevê-se que a utilização de um processo de dessalinização com pré e pós-tratamento adicionaria apenas menos de 0.2% da energia mínima necessária para produzir o hidrogênio por eletrólise, e o custo da energia adicionaria cerca de US$ 0.011 ao preço do hidrogênio por kg.

Consequentemente, esses números sugerem que um abastecimento de água adequadamente tratado não será a limitação para a produção de hidrogênio utilizando unidades de eletrólise. Procuraremos parceiros na indústria para fornecer melhorias tecnológicas contínuas para a eficiência energética das unidades de eletrólise produtoras de hidrogênio para aumentar ainda mais a produção para afirmar sua reivindicação de atender às necessidades globais de energia.

A Genesis Water Technologies está na vanguarda da inovação, colaborando com empreiteiros locais qualificados e experientes, empresas de consultoria de engenharia civil e parceiros e afiliados de canal locais para atender às necessidades de empresas e comunidades nos EUA e em todo o mundo para fornecer água limpa sustentável e avançada soluções para geração de energia com hidrogênio verde.

Quer saber mais sobre como a Genesis Water Technologies pode ajudá-loou com seu desafios de tratamento de água limpa para seus requisitos de produção de energia de hidrogênio verde? Entre em contato com os especialistas em tratamento de água e esgoto da Genesis Water Technologies, Inc. +1 877 267 3699 ou entre em contato conosco por e-mail em customersupport@genesiswatertech.com para discutir sua aplicação específica.