Water availability for green hydrogen production: a feasibility study in Kerala

As the entire planet is adopting stringent measures to fight climate change and eradicate fossil fuel dependency, India is now at a crucial junction in its journey towards energy transition. Green Hydrogen stands as a beacon of hope in the Nation's journey towards reducing the impacts of climate change as well as promoting energy security. The state of Kerala in India plays a crucial role in the Nation's Green Hydrogen initiatives which focus on producing Hydrogen from water (using electrolysis). This province is rich with plenty of water resources, with adequate monsoon throughout the year and geographically benefited from its proximity to the Indian Ocean. Along with that Kerala also have several successful initiatives for tapping renewable energies. The completely solar powered Cochin international Airport (CIAL) is a prominent example. These advantages can be translated to carbon-free energy synthesis that has the least environmental impacts through its entire life cycle. This study focuses on assessing the need and availability of water resources for hydrogen production in Kerala, particularly in two major regions of the state, namely Ernakulam (EKM) and Thrissur (TCR). Employing the Sustainable Value (SV) technique and available databases (analyzed by using QGIS software), a meticulous evaluation of water availability, encompassing both quantity and quality, is conducted. SV is evaluated as the ratio of performance to cost. The analysis reveals that "tap" water from the water grid performs most favorably, followed by lakes, seawater, and rainwater. However, approximately 30% of the population in the study area still lacks access to public water supply, highlighting the pressing issue of water accessibility. To address this challenge, a novel ranking technique, the multi-pronged SV (MSV) method, is developed, suggesting seawater, lakes, and rainwater as more viable options. Additionally, an uncertainty assessment of the expenses associated with water supply to the electrolyser is performed. Those uncertainties are reflected and enhance our understanding of the uncertainties associated with SV values evaluated for each candidate water source assigned for hydrogen production. The conducted uncertainty assessment incorporated Probability Density Functions (PDFs) of SV values for each water source. Overall, this study underscores the critical role of water resource management in India's pursuit of sustainable energy and offers valuable guidance for policymakers and stakeholders involved in the transition to Green Hydrogen production.

Mentre l’intero pianeta sta adottando misure rigorose per combattere il cambiamento climatico e sradicare la dipendenza dai combustibili fossili, l’India si trova ora a un bivio cruciale nel suo viaggio verso la transizione energetica. L’idrogeno verde rappresenta un faro di speranza nel viaggio della nazione verso la riduzione degli impatti del cambiamento climatico e la promozione della sicurezza energetica. Lo stato del Kerala in India svolge un ruolo cruciale nelle iniziative nazionali sull'idrogeno verde che si concentrano sulla produzione di idrogeno dall'acqua (utilizzando l'elettrolisi). Questa provincia è ricca di abbondanti risorse idriche, con monsoni adeguati durante tutto l'anno e geograficamente beneficia della sua vicinanza all'Oceano Indiano. Oltre a ciò, il Kerala ha anche diverse iniziative di successo per lo sfruttamento delle energie rinnovabili. L’aeroporto internazionale di Cochin (CIAL), completamente alimentato a energia solare, è un esempio lampante. Questi vantaggi possono essere tradotti in una sintesi energetica priva di carbonio che ha il minor impatto ambientale durante il suo intero ciclo di vita. Questo studio si concentra sulla valutazione della necessità e della disponibilità di risorse idriche per la produzione di idrogeno in Kerala, in particolare in due grandi regioni dello stato, vale a dire Ernakulam (EKM) e Thrissur (TCR). Utilizzando la tecnica del Valore Sostenibile (SV) e i database disponibili (analizzati utilizzando il software QGIS), viene condotta una valutazione meticolosa della disponibilità di acqua, che comprende sia la quantità che la qualità. L'SV viene valutato come il rapporto tra prestazioni e costi. L'analisi rivela che l'acqua "del rubinetto" della rete idrica ha il rendimento più favorevole, seguita da quella dei laghi, dell'acqua di mare e dell'acqua piovana. Tuttavia, circa il 30% della popolazione nell’area di studio non ha ancora accesso alla fornitura idrica pubblica, evidenziando il problema urgente dell’accessibilità all’acqua. Per affrontare questa sfida, è stata sviluppata una nuova tecnica di classificazione, il metodo SV su più fronti (MSV), che suggerisce l’acqua di mare, i laghi e l’acqua piovana come opzioni più praticabili. Inoltre, viene eseguita una valutazione dell'incertezza delle spese associate alla fornitura di acqua all'elettrolizzatore. Tali incertezze si riflettono e migliorano la nostra comprensione delle incertezze associate ai valori SV valutati per ciascuna fonte idrica candidata assegnata alla produzione di idrogeno. La valutazione dell’incertezza condotta ha incorporato le funzioni di densità di probabilità (PDF) dei valori SV per ciascuna fonte d’acqua. Nel complesso, questo studio sottolinea il ruolo fondamentale della gestione delle risorse idriche nel perseguimento dell’energia sostenibile da parte dell’India e offre una guida preziosa per i politici e le parti interessate coinvolte nella transizione verso la produzione di idrogeno verde.