氫能的發展須因地制宜，可再生能源分布、氫氣儲運成本、氫氣下游消納等因素首當其沖。電解的一另個常見問題是作為輸入的水的消耗，以及它是否會對氫氣的大規模生產造成限制。本文旨在回答與這個問題相關的一些關鍵問題。
電解消耗多少水
第一步：制氫
水的消耗來自兩個步驟:氫氣生產和上游能量載體的生產。就氫生產而言，電解水的最小消耗大約是每千克氫消耗9千克水。然而，考慮到水的脫礦過程，這一比例可以在每千克氫18到24千克水之間，甚至高達25.7到30.2。
對于現有的生產工藝（甲烷蒸汽重整），最小耗水量為4.5kgH2O/kgH2（反應所需），考慮到工藝用水和冷卻，最小耗水量為6.4-32.2kgH2O/kgH2。
第二步：能源來源（可再生電力或天然氣）
另一個組成部分是生產可再生電力和天然氣的水消耗。光伏發電的用水量在50-400升/MWh（2.4-19kgH2O/kgH2）之間變化，風力發電的用水量在5-45升/MWh（0.2-2.1kgH2O/kgH2）之間。同樣，頁巖氣（根據美國數據）的天然氣產量可以從1.14kgH2O/kgH2提高到4.9kgH2O/kgH2。
綜上所述，光伏發電和風能產生氫氣的總耗水量平均分別為32和22kgH2O/kgH2左右。不確定性來自太陽輻射、壽命和硅含量。這一耗水量與天然氣制氫（7.6-37kgH2O/kgH2，平均為22kgH2O/kgH2）相同數量級。
不同制氫途徑的生命周期用水量
總水足跡：使用可再生能源時更低
與二氧化碳排放類似，電解路線水足跡低的先決條件是使用可再生能源。如果僅使用化石發電的一小部分，那么與電相關的水消耗要遠遠高于電解過程中實際消耗的水。
例如，天然氣發電的用水量可高達2500升/MWh。這也是化石燃料（天然氣）的最佳案例。如果考慮煤氣化，產氫可消耗31-31.8kgH2O/kgH2，產煤可消耗14.7kgH2O/kgH2。隨著制造過程變得更有效率，光伏和風能的水消耗也預計會隨著時間的推移而減少，單位裝機容量的能源輸出也會提高。
2050年的總用水量
預計未來全球的氫使用量將比現在多出許多倍。例如，IRENA的《世界能源轉型展望》(World Energy Transitions Outlook)估計，2050年的氫需求將約為74EJ，其中約三分之二將來自可再生氫。相比之下，今天（純氫）是8.4EJ。
即使電解氫能滿足整個2050年的氫需求，用水量也將約為250億立方米。下圖將這個數字與其他人為的水消耗流進行了對比。農業用水是2800億立方米中最大的，工業用水接近800億立方米，城市用水470億立方米。目前天然氣重整和煤氣化制氫的用水量約為15億立方米。
原文始發于微信公眾號（艾邦氫科技網）
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