해수 담수화의 높은 비용 신화, 연구로 깨지다

수년 동안 우리는 소금 해제 작업이 광범위하게 사용하기에 너무 에너지 소모와 비용이 많이 든다고 들었습니다. 하지만 엘론 머스크는 반복적으로 비용이 "매우 낮다"고 주장했다." 어떤 관점이 현실에 더 가깝지이 분석은 해수 해소화의 실제 에너지 요구와 비용을 조사하여 세계 물 부족 문제를 해결하는 잠재력을 보여줍니다.

이 조사는 특히 소금 해제의 에너지 소비와 경제적 타당성에 초점을 맞추고, 소금 해제와 같은 중요하지만 별도의 환경 문제를 생략합니다.이러한 집중적 접근 방식은 해수분해의 핵심 비용 구조를 더 명확하게 이해할 수 있습니다..

해산의 경제적 영향을 더 잘 이해하기 위해, 우리는 극한의 가설적 상황을 탐구할 것입니다. 예를 들어, 미국 전역에소금 해제 또는 전 세계 인구에 대한 식수 공급을 통해 가정용 물현실적이지는 않지만, 이러한 시나리오는 해수화 비용 규모를 정량화하는 데 도움이 됩니다.

현대 해산은 주로 두 가지 방법을 사용합니다.

• 열 소금 해제:바닷물을 증발시키기 위해 가열하고 소금에서 물을 분리하고, 농축된 소금을 배출하는 동안 증기를 담백수로 응축합니다.
• 역오스모스:바닷물을 압력 아래 반투수막을 통과시켜 소금과 불순물을 필터링하여 신선한 물을 생산합니다.

두 방법 모두 효과가 있지만, 열 소금 해제는 역오스모스보다 3-5배 더 많은 에너지를 소비합니다. 결과적으로 대부분의 현대 식물은 역오스모스 기술을 사용합니다.우리의 분석의 기초가 되는.

역오스모스 기술은 놀라운 효율성 향상을 이룩했습니다. 1970년대에 1m3의 물을 해소하려면 약 20kWh의 전기가 필요했습니다.그 숫자는 2로 떨어졌습니다.이론적 최소 에너지 요구량은 1kWh/m3로 추가 발전 가능성이 있습니다.

계산을 위해, 우리는 3.5 kWh/m3를 보수적인 기준으로 사용 합니다. 일부 발전소는 이미 이 임계치 아래에서 작동합니다.

만약 모든 미국 가정이 소금을 제거하여 물을 공급받았다면, 이것은 전기 수요에 어떤 영향을 미칠까요?

가정의 평균 물 사용량은 하루 1,135 리터로, 완전한 해산은 주거용 전력 수요를 약 13% 증가시킬 것입니다.가구들이 물을 적게 사용하지만 전기 가격이 더 높은 곳 (349 리터/일), 이 증가율은 약 15%입니다.

미국 가정의 전력 소비를 살펴보면 해마다 소금 해제 (1,450kWh) 가 필요하다는 것을 알 수 있습니다.물 난방기보다 현저하게 낮은 상태, 난방 시스템 또는 에어컨 사용.

부유 한 나라 들 은 연간 1,450 킬로 와트 시간 을 사용 할 수 있지만, 이 수 는 개발 도상국 의 많은 가정 의 전체 전기 소비 를 초과 한다.단조화 를 통해 세계 보건 기구 의 최소 물 기준 (50 리터/인/일) 을 충족 시키는 것 까지도 말라위 의 1인당 전력 소비량 과 동등 한 연간 64kWh 의 수요 가 필요할 것 이다.

이 격차는 해수화 과정에서 발생하는 에너지 수요보다 세계 에너지 빈곤을 더 강조합니다.

인간이 하루에 약 3리터 정도만 마실 필요가 있다는 것을 고려하면 (어떤 폐기물을 고려하면) 80억 명의 사람들을 공급하려면 매년 31 TWh가 필요할 것입니다. 전 세계 전력 생산량의 0.1%에 불과합니다.심지어 인류의 3분의 1이 식수 부족에 직면하더라도, 연간 수요는 대략 10 TWh입니다.

세계 보건기구 (WHO) 의 기본 물 기준 (50 리터/인/일) 을 전 세계적으로 충족하려면 연간 511 TWh가 필요하며 이는 전 세계 전력 생산량의 약 1.7%입니다.

에너지 비용 외에도 대규모 해산은 상당한 자본 투자가 필요합니다. 종종 많은 국가에 가장 큰 장벽입니다.재생 에너지 프로젝트와 비슷합니다. 초기 비용이 장기적인 감당가능성을 초월합니다..

현재 세계 단양화 비용은 일반적으로 1m3당 1~2.5달러 정도이지만, 이스라엘의 소렉 B 공장과 같은 예외적인 경우에는 0.41m3에 달하는 금액을 기록하고 있으며, 한 연구에서는 107개의 식물이 0m3에 달하는 금액을 기록했다.27/m3로 가장 낮은 비용.

미국 산업용 전기 요금 (~$0.09/kWh) 에서, 소금 해제 에 대한 에너지 비용 만 0.45$/m3 (3.5kWh × $0.13/kWh) 이다. 캘리포니아 와 같은 고비용 지역 에서는 0.90$/m3 까지 도달 할 수 있다.에너지 비용은 일반적으로 전체 비용의 3분의 1을 차지하기 때문에, 전체 비용은 비싼 시장에서 1m3당 1.50~2.00달러에 달할 수 있습니다.

개인 비용으로 번역하면:

• 미국 평균 (310 리터/일): 연간 $154
• 영국 평균: 연간 $159
• WHO 최저 기준: 연간 $38
• 기본적인 식수 필요성: 많은 나라 들 의 병 수 물 비용 보다 연간 $2.30 만

위기 상황에서는 이러한 비용은 매우 낮지만 2주 이상의 수입을 차지하는 2일 2달러로 살아가는 사람들에게는 연간 38달러가 여전히 부담이 됩니다.

농업은 전세계의 민물 수량의 70%를 소비하고 (일부 열대국에서는 90%를 초과) 소금 해산의 가장 큰 도전을 제시합니다.농업용 물의 일부만 대체하면 많은 나라들의 전력 수요가 50~100% 증가할 것입니다., 현재 기술을 광범위한 농업 사용에 실용적이지 않게 만듭니다.

소금 해제 물로 1kg의 밀을 생산하는 데는 물만으로 0.66달러가 소요됩니다. 밀의 시장 가격의 3배입니다. 옥수수의 경우 물 비용은 작물의 가치와 같습니다.고부가가치 농작물이나 효율적인 물 사용 시스템 (실내 농업과 같은 것) 만 현재 농업에 소금 해제를 정당화 할 수 있습니다..