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Off-Grid System for Production of Green Hydrogen via Electrolysis of Industrial Effluents: A Technical Analysis.

産業排水の電気分解によるグリーン水素製造のためのオフグリッドシステム：技術分析 (AI 翻訳)

Pedro H. L Gomes, João P. M. S Martins, D. S. Serra, Tobias P. Tavares, K. L. Oliveira, Kelma M. S P Cavalcante, Carla F Andrade, C. Alves, Concepción Caravaca, Rita X. Valenzuela, M. L. M. Oliveira

ACS Omega📚 査読済 / ジャーナル2026-02-10#水素
DOI: 10.1021/acsomega.5c08182
原典: https://doi.org/10.1021/acsomega.5c08182

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究は、ブラジル北東部の産業を対象に、太陽光・風力発電と産業排水を用いたオフグリッド型水素製造システムのシミュレーション評価を実施。年間1.91GWhの発電量のうち62%を太陽光が占め、電解槽が84%を消費。水素製造量は17,976kg/年で、10%水素混合により天然ガス消費を3%削減する一方、流量は6.5%増加。排水処理では486.8m3/年を供給するが、精製損失により電解槽到達は27%に留まる。システム全体で10.99%のCO2削減（465.5tCO2eq/年）を達成し、再生可能資源と排水が豊富な地域での産業脱炭素に有望性を示す。

English

This study simulates an off-grid green hydrogen production system using solar PV, wind, and industrial effluents in northeastern Brazil. Results show 1.91 GWh/year generation (62% solar), 17,976 kg H2/year, and 10% hydrogen blending reducing natural gas use by 3% with a 6.5% flow increase. Effluent supply reaches 486.8 m3/year but only 27% reaches the electrolyzer due to purification losses. The system achieves 10.99% CO2 reduction (465.5 tCO2eq/year), demonstrating potential for industrial decarbonization in regions with abundant renewables and effluents.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

本論文は、水電解によるグリーン水素製造と産業排水の有効活用を組み合わせたオフグリッドシステムの技術的実現性を示しており、日本の水素戦略や産業排水処理の高度化に示唆を与える。特に、再生可能エネルギーと排水資源が豊富な地域での導入可能性を検討する基盤となる。

In the global GX context

This paper provides a technical framework for decentralized green hydrogen production using renewable energy and industrial waste streams, contributing to the global literature on hydrogen economy and circular industrial systems. It offers insights for regions with high solar/wind potential and wastewater availability, relevant to ISSB and transition finance discussions on low-carbon hydrogen pathways.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides a detailed simulation model of an off-grid hydrogen production system integrating renewable energy, electrolysis, and effluent treatment, offering a baseline for future studies with high-resolution data and lifecycle analysis.

🏢実務担当者:Highlights the technical feasibility and environmental benefits of using industrial effluents for hydrogen production, useful for companies exploring on-site decarbonization and waste-to-value solutions.

📄 抄録（日本語訳）

本研究は、シミュレーションを通じて、産業排水と太陽光発電および風力エネルギーを利用した電解によるグリーン水素生産のための提案オフグリッドシステム（Off-Grid GH2PS）の技術的実現可能性を評価し、その環境便益を強調するものである。シミュレーションでは、ブラジル北東部に位置する産業の現行シナリオ（系統電力と天然ガス）と提案システム（再生可能電力、PEM電解装置、排水調整システム、バッテリー貯蔵、水素-天然ガス混合）の運転動態を比較する。結果は、日射量が4.77〜6.92 kWh/m2/日、風速が5.04〜8.49 m/sの範囲で、強い太陽-風力の相補性を示し、総発電量は1.91 GWh/年に達し、そのうち62%が太陽エネルギー由来であった。このうち、電解装置は1.36 GWh/年（需要の84%）を消費した。水素生産量は17,976 kg/年に達し、年間消費量は合計17,262 kgであった。天然ガスへの10%水素混合により、天然ガス使用量は3%削減されたが、体積流量の6.5%増加が必要であった。排水調整は季節変動が小さく、486.8 m3/年を供給したが、精製損失により電解装置に到達したのはわずか27%であった。27.54 kgH2O/kgH2と75.90 kWh/kgH2のエネルギー消費が必要であることが観察された。環境性能は、排出量削減10.99%（465.5 tCO2eq/年）を示した。全体として、Off-Grid GH2PSは、再生可能資源と排水の利用可能性が高い地域における産業脱炭素化の強い可能性を示している。最後に、今後の研究では、高時間分解能の時系列データセットを組み込み、システム構成要素の劣化モデルを統合し、水処理とエネルギー-水素サブシステム間の動的結合を可能にすべきである。また、全体的な持続可能性分析を強化するための詳細なライフサイクルアセスメントと、提案システムの経済的実現可能性評価も推奨される。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

This study evaluates, through simulation, the technical feasibility and highlights the environmental benefits of a proposed off-grid system for electrolytic green hydrogen production using industrial effluents and solar photovoltaic and wind energy (Off-Grid GH2PS). The simulations compare the operational dynamics of the current scenario (grid electricity and natural gas) of an industry located in northeastern Brazil with those of the proposed system (renewable electricity, PEM electrolyzer, effluent conditioning system, battery storage, and hydrogen-natural gas blending). The results show strong solar-wind complementarity, with irradiance ranging from 4.77-6.92 kWh/m2/day and wind speeds from 5.04-8.49 m/s, resulting in a total generation of 1.91 GWh/year, of which 62% came from solar energy. Of this amount, the electrolyzer consumed 1.36 GWh/year (84% of the demand). Hydrogen production reached 17,976 kg/year, and annual consumption totaled 17,262 kg. The 10% hydrogen blending into natural gas reduced natural gas use by 3%, but it required a 6.5% increase in volumetric flow. Effluent conditioning showed low seasonal variability and delivered 486.8 m3/year, although only 27% reached the electrolyzer due to purification losses. It was observed that 27.54 kgH2O/kgH2 and an energy consumption of 75.90 kWh/kgH2 were required. Environmental performance showed an emission reduction of 10.99% (465.5 tCO2eq/year). Overall, the Off-Grid GH2PS demonstrates a strong potential for industrial decarbonization in regions with high availability of renewable resources and effluents. Finally, future studies should incorporate high-resolution temporal data sets, integrate degradation models for system components, and enable dynamic coupling between water treatment and the energy-hydrogen subsystems. A detailed life-cycle assessment is also recommended to strengthen the overall sustainability analysis, as well as an economic feasibility evaluation of the proposed system.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。