Analyse techno-économique d'un système intégré de dessalement-hydrogène renouvelable pour la production d'eau douce et d'électricité sans émissions

• Modélisation d'un système intégré RHS avec osmose inverse à double passage pour fournir électricité et eau douce. • Le système intégré produit de l'électricité à un coût nivelé de 0,165 $/kWh. • La variation de la pression d'alimentation dans l'osmose inverse à double passage a entraîné un coût de production d'eau entre 4,34 et 6,90 $/m³. • Le coût de production d'eau a un impact minimal sur le coût nivelé de production d'hydrogène. • Le coût nivelé de l'électricité diminue avec l'inflation et augmente avec le taux d'actualisation ; le coût net actualisé montre la tendance opposée. Le développement d'un système d'hydrogène renouvelable à grande échelle destiné à fournir une électricité propre fiable aux communautés insulaires éloignées est contraint par la disponibilité limitée d'eau douce pour le système lui-même : c'est-à-dire que la production d'hydrogène par électrolyse nécessite de l'eau de haute qualité. Cette étude présente donc une analyse techno-économique détaillée d'une installation d'osmose inverse à double passage (DP-RO) intégrée à un système d'énergie hydrogène renouvelable, en se concentrant sur l'évaluation de l'impact du coût de production d'eau douce sur le coût de production d'hydrogène. Cette installation est conçue pour fournir de l'eau douce durable et de l'électricité à une île éloignée dans le sud-est de l'Australie. Le système proposé comprend des panneaux photovoltaïques (3964 kW), des éoliennes (3000 kW), un électrolyseur à membrane échangeuse de protons (1200 kW) et des piles à combustible (1900 kW), des réservoirs de stockage d'hydrogène (8000 kg), des batteries lithium-ion (4725 kWh) et une DP-RO. Le système DP-RO a été modélisé dans MATLAB, où la consommation énergétique spécifique a été déterminée à 5,96 kWh/m³ et 1,69 kWh/m³ pour la pompe utilisée respectivement au premier et au second passage du système DP-RO. Les coûts nivelés de l'électricité et de l'hydrogène ont été évalués à 0,165 $/kWh et 40,5 $/kg, respectivement. L'électrolyseur utilise 4148,9 MWh/an d'électricité excédentaire et produit 63110 kg d'hydrogène annuellement, nécessitant 1073 m³ d'eau douce. L'analyse de sensibilité a révélé que les variations de la pression d'alimentation du premier passage et du nombre d'éléments par réservoir de pression dans le système DP-RO peuvent influencer significativement l'économie du système. Notamment, le coût de production d'eau variait entre 4,34 $/m³ et 6,90 $/m³ selon les paramètres clés définissant le système, alors que cela a un impact marginal sur le coût nivelé de production d'hydrogène. Ces résultats démontrent la faisabilité d'intégrer un système DP-RO avec un système d'hydrogène renouvelable pour offrir une solution évolutive de production simultanée d'eau douce et d'électricité dans des régions éloignées et à ressources limitées.