המרדף הגלובלי של פחמן העצימה את החיפוש אחר נושאי אנרגיה בת קיימא, עם מימן מתפתח כדלק צדדי עבור תחבורה, תעשייה, ודור כוח.עם זאת, היתרונות הסביבתיים של מימן מצעים על שיטת הייצור שלה כיום, רוב מימן נגזר גז טבעי באמצעות הפיכה אדני, תהליך אשר פולט פחמן דו חמצני משמעותי.

מה זה אנרגיה גיאותרמית?

אנרגיה גיאותרמית היא אנרגיה תרמית מאוחסנים בקרום כדור הארץ, שמקורו היווצרות כדור הארץ וריקבון רדיואקטיבי של מינרלים.חום זה הוא נגיש על ידי קידוח בארות תת-קרקעיות של מים חמים או קיטור, לעתים קרובות בעומק של 1 עד 3 ק"מ או יותר.המשאבים מסווגים על ידי טמפרטורה: טמפרטורה נמוכה (FLT:0,150 ° C) עבור טורבינות קונבנציונליות ולא כמו מזג אוויר, 90% כוח אוויר, 000, 000 כוח פועל סביב טמפרטורה גבוהה יותר, 000 כוח.

משאבים גאוותרמאליים אינם מחולקים באופן אחיד; הם מרוכזים לאורך גבולות צלחת טקטונית, אזורים געשיים ואזורי קרע.אזורים שאינם ניתנים להפרדה כוללים את טבעת האש באוקיינוס השקט, ה- East African Rift, ואיסלנד.עם זאת, התקדמות במערכות גאוותרמאליות (EGS) מרחיבים את הגישה לאנרגיה גיאותרמית על ידי גירוי של יכולת היווצרותי רוק יבש, פוטנציאל עצום בעולם כולו, עומד על פני חשמל גדול יותר, בעיקר על פני פוטנציאל חום גדול יותר, בעיקר על פני 16Wal רחב יותר, בעיקר על ידי גירוי של חשמל, בעיקר על ידי גירוי פוטנציאל גבוה יותר, בעיקר על פני שטח חום גדול יותר, בעיקר על ידי גירוי של חשמל גבוה יותר, בעיקר על ידי גירוי של חשמל גבוה יותר, על ידי גירוי של חשמל גבוה יותר, על ידי גירוי של חשמל גבוה יותר, על ידי גירוי של חשמל גבוה יותר, על ידי גירוי של חשמל גבוה יותר, על ידי גירוי של חשמל חם, בעיקר על ידי גירוי של אנרגיה ירוקה, בעיקר על ידי גירוי של אנרגיה ירוקה, על ידי גירוי של חשמל גבוה יותר, על ידי גירוי של אנרגיה ירוקה, על ידי גירוי של אנרגיה ירוקה, על ידי גירוי של אנרגיה גבוהה יותר, על ידי גירוי של אנרגיה גבוהה יותר, על ידי גירוי של אנרגיה ירוקה, על ידי גירוי של

שיטות ייצור הידרוגן

הידרוגן הוא לא מקור אנרגיה ראשוני, אלא נושא אנרגיה שיש לייצר מתרכובות אחרות.שיטות הייצור העיקריות כוללות:

  • (FLT:0Steam Methane Reforming (SMR): אנדרל 1 (SMR) ממיר גז טבעי קיטור למימן ו- CO2.כיום השיטה הזולה והנפוצה ביותר, אך פולטת 9-12 ק"ג CO2 לק"ג H2.עם לכידת פחמן (מימן כחול), פליטות ניתן להפחית אך לא לחסל.
  • (ב) ⁇ :0) ,ב"ד: 1:1 דומה ל-SMR, אך מפחמן; אפילו פליטות גבוהות יותר נחשבות בר קיימא.
  • (ה) ל-H2O) ל- מימן (H2O) וחמצן (O2) באמצעות חשמל.כאשר מקורו החשמל ממתחדשים, המימן נקרא "ירוק" או "מימן חדש" (H2O2) שלושה סוגי אלקטרוליטים המתאימים ביותר קיימים: FLT:2FLT3FLT3,4,Alkareasis) עם חשמל בוגר (A5 ° CEL)
  • (FLT:0) באופן אלקטרונימר אלקטרולייט ממברנה (PEM): FLT:1 יעיל יותר, קומפקטי ודינמית תגובה, אבל משתמש זרז יקר (platinum, iridium) מאופרות ב 60-80 מעלות צלזיוס.
  • (FLT:0)Solid Oxide אלקטרוליזה (SOEOVA): 1 מאמנת בטמפרטורות גבוהות (700-1,000 מעלות צלזיוס), השגת יעילות חשמלית גבוהה יותר כי כמה קלט אנרגיה הוא חום.
  • (FLT:0) Thermochemical Cycles:FLT:1 השתמש בחום ישירות כדי להניע תגובות כימיות שפיצו מים, ללא חשמל מתאים לטמפרטורות גבוהות מאוד (>800 מעלות צלזיוס) מסול השמש מרוכזת או גיאותרמי מתקדם.

    • עבור שילוב גיאותרמאל, אלקטרוליזה - במיוחד גבוהה זמן רב SOE - offers את הסינרגיה הישירה ביותר.חום גיאותרמאל יכול לספק את האנרגיה התרמית הנדרשת לדור קיטור ו preheating, צמצום הביקוש החשמלי של תהליך אלקטרוליטיזה ושיפור יעילות המערכת הכוללת.

    Gthermal-Driven Electrolysis

    איך האינטגרציה עובדת

    במתקן ייצור מימן מונחה גיאוגרפי, המשאבים הגיאוגרפיים משרתים שני תפקידים: ייצור חשמל כדי לכפות את אלקטרוליצר ולספק חום ישיר לתהליך אלקטרוליטיזה עצמו (במיוחד עבור SOE).

    1. נוזל גאוותרם (brine או קיטור) מופק מן המאגר באמצעות בארות ייצור.
    2. הנוזל עובר דרך מחליף חום או מניע ישירות טורבינות במפעל כוח גיאותרמאל כדי לייצר חשמל.בצמחי מחזור בינארי, הגיאוותרמאל מחממת נוזל עבודה משני המחוספס וספין טורבינות.
    3. חלק מהחום הגיאוגרפי ניתן גם לשמש למים טרום התחממות או לשמור על אלקטרוליצר בטמפרטורה אופטימלית, להגביר את היעילות הכוללת.
    4. חשמל מן הצמח הגיאורמי מוזן לערערמת אלקטרוליצר, אשר מתפצלת מים מטוהרים לתוך מימן וחמצן.
    5. המימן דחוס, מאוחסן או מועבר לשימוש בתאי דלק, תהליכים תעשייתיים, או כמזון לדלקים סינתטיים.

    עבור משאבים גיאותרמאליים בטמפרטורה נמוכה (200 מעלות צלזיוס), alkaline או PEM אלקטרוליטייזרים מתאימים ביותר. עבור משאבים גיאותרמאליים בטמפרטורה גבוהה (>250 מעלות צלזיוס), SOE יכול למנף את החום כדי להשיג יעילות חשמלית גבוהה כמו 80-90% (בסיס חימום נמוך יותר), בהשוואה ל -60–70% עבור alkaline קונבנציונאלי אלקטרוליזה עושה מימן באזורים אימפריאליים במיוחד, כגון פיליפינים, ובמיוחד , ובמיוחד .

    יעילות ושיקולים עלות

    העלות המודרגת של מימן (LCOH) מ אלקטרוליטיזה המונעת גיאוגרפית תלויה במספר גורמים: עלות הון צמחי גיאותרמית, תפעול ותחזוקה, עלות אלקטרוליצר, מחיר חשמל, ויעילות ההמרה של אלקטרוליצר. מחקרים מוקדמים מציעים כי מימן ירוק מגיאותרמאל יכול להיות תחרותי עם מימן כחול בקנה מידה, במיוחד אם עלויות חשמל גיאוותרמליות מתחת ל $005 /kh אלקטרוגרפיים ומחיריצר יקר להמשיך להפחית את המשקל של 20.

    היתרונות של שימוש באנרגיה גיאותרמית לייצור מימן

    שילוב של כוח גיאותרמאל עם ייצור מימן מציע יתרונות ייחודיים רבים אשר לטפל במגבלות של מסלולים אחרים של מימן מתחדשים.

    • (FLT:0) חידושים וקיימות: ⁇ 1) אנרגיה גיאותרמית כמעט בלתי נדלית על לוחות הזמנים האנושיים. מאגר מנוהל כראוי יכול לקיים ייצור במשך עשרות שנים. בניגוד לביומסה, היא אינה מתחרה על אדמה או משאבי מים מעבר לשלב הקידוח הראשוני, וטביעת האדמה שלה לMW היא הרבה יותר קטנה מחוות השמש או הרוח.
    • (FLT:0)Low Emissions and Environmental Impact: ההרחבה 1 (Girph 1) צמחי כוח גאוותרמיים פולטים רק כ-5% מ- CO2 של צמח גז טבעי ל-MWh, ולעתים קרובות ללכוד או לגלגל גזים שאינם ניתנים לערעור.
    • (FLT:0)Baseload Power for Continuous Hydrogen Production:BuildFLT:1 , Electrolyzers לפעול ביעילות רבה בתנאים יציבים של מדינת-מדינה; רכיבה תכופה על אופניים בשל השמש או הרוח לסירוגין יכולה להאיץ את ההשפלה ולהקטין את החיים. Gethermal מספק קבוע, כוח צפוי, למקסם את ניצול אלקטרוליצר ולהפחית את העלות האפקטיבית של מימן.
    • (FLT:0) אנרגיה גבוהה יעילות כאשר משתמשים ב-Direct Heatve:FLT:1 משאבים גיאותררמיים בטמפרטורה גבוהה יכול לספק ישירות את הקלט התרמית עבור מחזורים SOE או תרמוכימיים, למעשה להפוך חום לדלק עם אובדן המרת חשמל מינימלי.זה ייצור משותף של חשמל חום חום וחום (coהתחדשות) משפר את השימוש הכולל. Athermal צמחי יכול הראשון לחלץ חום גבוה לשימוש, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, חימום נמוך יותר עבור חימום או חום מוקדם יותר.
    • (FLT:0) חומר חשמל ו הידרוגן: אנדרל 1 (Gal Output of חשמל ו- Hydrogen: ⁇ ) פרויקטים גיאותרמיים רבים כבר מייצרים חשמל.הוספת תצורה יוצרת דרישה גמישה: כאשר מחירי החשמל נמוכים או כאשר הביקוש לרשת הוא מוצהר, הצמח יכול להסיט את הכוח לייצור מימן, המשמש כעומס כלכלי.
    • (FLT:0) אספקת מים:FLT:1 בניגוד ייצור מימן דלק מאובנים, אשר צורכת מים לדור קיטור וקירור, אלקטרוליזה גיאותרמית משתמשת במים כמו הזנה.עם זאת, כמה צמחים גיאוותרמיים לייצר קיטור מזוהים שניתן להשתמש בו עבור אלקטרוליזה, צמצום משיכת מים טריים.

    אתגרים וסיכויים עתידיים

    ה Hurdles

    למרות הבטחתו, ייצור מימן גיאותרמאל ניצב בפני כמה מכשולים שיש לטפל בהם על פריסה נרחבת.

    • (FLT:0) גבוה Upfront Capital Costs:FLT:1 קידוח בארות והקמה של צמח גיאותרמאל כרוך בסיכון משמעותי ועלות - לעתים קרובות 5-10 מיליון דולר לכל היותר, עם עלויות חיפוש עבור בארות לא מוצלחות המוספות להקרנה אי הוודאות. תוספת של אלקטרוליזה ומימן מגבירה עוד את דרישות ההון.
    • (FLT:0)Geographic Constraints: FIRLT:1) משאבים הידרותרמיים באיכות גבוהה מוגבלים לאזורים ספציפיים, לעתים קרובות רחוק ממרכזי הביקוש מימן באמצעות צינורות או כפי שאנמוניה מוסיפה עלות. עם זאת, טכנולוגיית EGS יכולה להרחיב משאבים נגישים לאזורים עם סלע חם אבל נחיתות נמוכה, כגון מערב ארה"ב או חלקי אירופה.
    • (FLT:0) מים וניהול גריין: FLT:1נוזלים הגרמיים מכילים לעתים קרובות מינרלים מומסים, סיליקה ותרכובות קורוזיות שיכולים להזיז מחליפים חום ואלקטרוליטיזה.טיפול במים נכונים הוא הכרחי לייצר מים טהורים גבוהים עבור אלקטרוליטיזה, הוספת מורכבות.
    • (FLT:0) אינטגרציה אלקטרונית בטמפרטורות גבוהות: ⁇ 1 בעוד SOE מבטיח, זה פחות בוגר מאשר אלקליין וטכנולוגיות PEM, עם תקופות חיים קצרות יותר ושפל גבוה יותר בשל רכיבה תרמית לחצים חומריים.
    • (FLT:0) רגולציה ואתגרי שכנוע: אנדרל 1 (GirFLT:1) פרויקטים גיאותרמאליים עומדים בפני תהליכי ביקורת סביבתיים ארוכים, סכסוכים לשימוש בקרקע (למשל, בפארקים לאומיים או בארצות ילידיות), ותקנות מורכבות של זכויות מים. [-]

    כיוונים עתידיים ומחקר

    התחזית למימן גיאותרמאל משתפרת בשל חידושים טכנולוגיים ותמיכה במדיניות.

    • (הופנה מהדף Gethermal Systems (EGSIRLT) 1 על ידי גירוי סלע יבש חם דרך fracturing הידראולי, EGS יכול ליצור מאגרים גיאותרמאליים במקומות רבים יותר.TheFLT:2FORGEOVA יוזמה FLT 3: הוא מקדם וגאורגי טכנולוגיות כדי להפוך את פרויקטים מוצלחים מבחינה מסחרית יכול לפתוח מימן רב-מימי במימן (מאגרמתיים) באזורים כמו מזרח אסיה, כמו אזורי אירופה, כמו גם באזורים עשירים.
    • (FLT:0) טכניקות קידוח מתקדמות:FLT:1 Technologies כמו קידוח לייזר, פלזמה קידוח, וכיוון קידוח עם טורבינות חורות במטרה להפחית את עלויות הקידוח ולהגביר את המעמקים נגישים.
    • (FLT:0)Hybrid Gethermal-Solar Systems:FLT ( 1 שילוב גיאותרמאל עם ריכוז כוח סולארי (CSP) יכול לספק חום גבוה מאוד לייצור מימן תרמוכימי.שדה השמש מתווסף חום גיאותרמאל בשעות שמש, בעוד גיאותרם מספק עומס בסיס בין לילה.
    • (FLT:0)Gethermal Hydrogen Hubs: ⁇ F1) מדינות מספריות, כולל איסלנד, ניו זילנד, יפן וארצות הברית (במיוחד באזור הג'ירס ועמק אימפריאל), חוקרות מרכזי מימן אזוריים המשלבים חשמל גיאותרמי, אלקטרוליטיזה ומחסן מימן.
    • (FLT:0)Policy ו- Carbonתמחור:FLT:1 חוק ניכוי האינפלציה בארה"ב כולל מס ייצור מימן (45 אשראי) המספק עד 3 / ק"ג עבור מימן נקי, עם סולם מזחלות המבוסס על פליטות מחזור חיים. Gethermal מימן qualifis עבור ההשקעה הגבוהה ביותר (תחת 0.45 ק"ג ל-C2 ק"ג) ל-H2), מה שהופך אותו תחרותי מבחינה כלכלית עם תמריצים למיזמים דומים ל- EUthernams.

    שיקולים סביבתיים וחברתיים

    רישום מימן גיאותרמאל חייב להיעשות באחריות. induced משקעים מפעילות EGS הוא דאגה, אם כי ניטור קפדני ורגולציה יכול להפחית סיכונים. השימוש במים עבור אלקטרוליזה חייב להיות מאוזן עם זמינות מים מקומית; באמצעות condensate גיאוגרפית או טיפול מים עירוניים פסולת יכול להפחית את הביקוש מים מתוקים ושיתוף תועלת - כגון תעסוקה מקומית או הכנסות מימן - יהיה קריטי עבור פיצול אווירי, אך ורק אמצעי תחבורה סולארית (אך)

    מסקנה

    אנרגיה גיאותרמית מציגה בסיס אמין ונמוך לייצור מימן ירוק.התפוקה הקבועה שלה מאפשרת יעילות, עגול-השעה אלקטרוליטיזה, בעוד משאבי עתירי זמן גבוהים יכולים לספק חום ישירות עבור תהליכים מתקדמים תרמוכימיים או עתיריים גבוהים אלקטרוליטיים.שילוב של כוח גיאותרמאל וייצור מטפל בחולשות מפתח של מתחדשים אחרים - טמפרטורות, שימוש, וריפוי - בעודם - בעודם תחבורה כימית, כמו אספקת תחבורה כבדה, כמו גם חומר פלדה, כמו חסכונית, כמו , כמו גם חומר נפץ כבד, כמו חסכונית, כמו גם חסכונית, ייצור מימן, כמו גם מחלישה כבדה, כמו גם עמידות, כמו , כמו תחבורה קשה.

    הטכנולוגיה עדיין לא בוגרת בקנה מידה מסחרי, אבל ההתקדמות המתמשכת ב- EGS, קידוח, אלקטרוליטייזרים עתירי רוח גבוהה, ומדיניות תומכת סוגרת במהירות את פער העלות.עם השקעות מתאימות בחקר, מחקר ותשתיות, מימן גיאותרמי יכול להפוך אבן הפינה של כלכלת מימן גלובלית.העשור הבא יהיה מרכזי כמו פרויקטים פיילוט בקנה מידה, ולהפגין את יכולת ההסתברות הטכנית והכלכלית של סינרגיה מבטיחה זו על ידי רת חום אמיתי, אנחנו באמת, אנחנו מתקדמים יותר, כדי לרת אנרגיה מודרנית, אנחנו מתקדמים יותר, כדי לרת חום אמיתי, אנחנו יכולים להיות יותר, כדי לקדם אנרגיה מודרנית, כדי לנקות את כדור הארץ.

    (ב) ◄ [13]:

    • (ב) ,0) משרד האנרגיה של ארצות הברית - Gethermal Basics
    • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
    • (ב) 770:0) NREL - Gethermal Hydrogen Production Cost StudysFLT