V stoletnem navdušenju nad ogljičnim vrhom in ogljično nevtralnostjo države po vsem svetu aktivno iščejo naslednjo generacijo energetske tehnologije in zelene tehnologije.amonijakv zadnjem času postaja središče svetovne pozornosti. V primerjavi z vodikom se amonijak zaradi očitnih prednosti pri skladiščenju in transportu širi iz najbolj tradicionalnega področja kmetijskih gnojil na področje energije.

Faria, strokovnjak na Univerzi Twente na Nizozemskem, je dejal, da bi lahko zeleni amonijak zaradi dviga cen ogljika postal bodoči kralj tekočih goriv.

Kaj torej točno je zeleni amonijak? Kakšen je njegov razvojni status? Kakšni so scenariji uporabe? Je ekonomičen?

Zeleni amonijak in njegov razvojni status

Vodik je glavna surovina zaamonijakproizvodnja. Glede na različne emisije ogljika v procesu proizvodnje vodika lahko amonijak razvrstimo tudi v naslednje štiri kategorije po barvi:

SivaamonijakIzdelano iz tradicionalne fosilne energije (zemeljskega plina in premoga).

Modri ​​amonijak: Surovi vodik se pridobiva iz fosilnih goriv, ​​vendar se v procesu rafiniranja uporablja tehnologija zajemanja in shranjevanja ogljika.

Modro-zeleni amonijak: Postopek pirolize metana razgradi metan na vodik in ogljik. Vodik, pridobljen v tem procesu, se uporablja kot surovina za proizvodnjo amonijaka z uporabo zelene električne energije.

Zeleni amonijak: Zelena elektrika, ki jo proizvajajo obnovljivi viri energije, kot sta veter in sončna energija, se uporablja za elektrolizo vode za proizvodnjo vodika, nato pa se amonijak sintetizira iz dušika in vodika v zraku.

Ker zeleni amonijak po zgorevanju proizvaja dušik in vodo ter ne proizvaja ogljikovega dioksida, velja zeleni amonijak za gorivo z "nič ogljika" in enega pomembnih virov čiste energije v prihodnosti.

Globalna zelenaamonijakTrg je še vedno v povojih. Z globalnega vidika je velikost trga zelenega amoniaka leta 2021 znašala približno 36 milijonov ameriških dolarjev, do leta 2030 pa naj bi dosegla 5,48 milijarde ameriških dolarjev, s povprečno letno stopnjo rasti 74,8 %, kar ima precejšen potencial. Yundao Capital napoveduje, da bo svetovna letna proizvodnja zelenega amoniaka leta 2030 presegla 20 milijonov ton, leta 2050 pa 560 milijonov ton, kar bo predstavljalo več kot 80 % svetovne proizvodnje amoniaka.

Septembra 2023 je bilo po vsem svetu vzpostavljenih več kot 60 projektov zelenega amoniaka s skupno načrtovano proizvodno zmogljivostjo več kot 35 milijonov ton/leto. Projekti zelenega amoniaka v tujini so večinoma razporejeni v Avstraliji, Južni Ameriki, Evropi in na Bližnjem vzhodu.

Od leta 2024 se je domača industrija zelenega amoniaka na Kitajskem hitro razvijala. Po nepopolnih statističnih podatkih je bilo od leta 2024 promoviranih več kot 20 projektov zelenega vodikovega amoniaka. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group itd. so v spodbujanje projektov zelenega amoniaka vložile skoraj 200 milijard juanov, kar bo v prihodnosti sprostilo veliko proizvodnih zmogljivosti zelenega amoniaka.

Scenariji uporabe zelenega amoniaka

Zeleni amonijak kot čista energija ima v prihodnosti različne možnosti uporabe. Poleg tradicionalne kmetijske in industrijske uporabe vključuje predvsem proizvodnjo energije iz mešanic, gorivo za ladje, fiksacijo ogljika, shranjevanje vodika in druga področja.

1. Ladijska industrija

Emisije ogljikovega dioksida iz ladijskega prometa predstavljajo od 3 % do 4 % svetovnih emisij ogljikovega dioksida. Mednarodna pomorska organizacija je leta 2018 sprejela predhodno strategijo za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov, v kateri je predlagala, da se bodo svetovne emisije ogljika v ladijskem prometu do leta 2030 zmanjšale za vsaj 40 % v primerjavi z letom 2008 in si prizadevale za 70 % do leta 2050. Za dosego zmanjšanja ogljika in razogljičenja v ladijskem prometu so čista goriva, ki nadomeščajo fosilna goriva, najbolj obetavno tehnično sredstvo.

V ladijski industriji na splošno velja prepričanje, da je zeleni amonijak eno glavnih goriv za razogljičenje v ladijski industriji v prihodnosti.

Lloyd's Register of Shipping je nekoč napovedal, da se bo med letoma 2030 in 2050 delež amoniaka kot ladijskega goriva povečal s 7 % na 20 %, s čimer bo nadomestil utekočinjeni zemeljski plin in druga goriva ter postal najpomembnejše ladjsko gorivo.

2. Industrija proizvodnje električne energije

AmonijakZgorevanje ne proizvaja CO2, zgorevanje z mešanico amoniaka pa lahko uporablja obstoječe termoelektrarne na premog brez večjih sprememb telesa kotla. To je učinkovit ukrep za zmanjšanje emisij ogljikovega dioksida v termoelektrarnah na premog.

Nacionalna komisija za razvoj in reforme ter Nacionalna uprava za energijo sta 15. julija izdali »Akcijski načrt za nizkoogljično transformacijo in izgradnjo premogovnih elektrarn (2024–2027)«, v katerem je predlagano, da bi morale biti premogovne elektrarne po transformaciji in izgradnji sposobne mešati več kot 10 % zelenega amoniaka in kuriti premog. Poraba in raven emisij ogljika se znatno zmanjšata. Vidimo lahko, da je mešanje amoniaka ali čistega amoniaka v termoelektrarnah pomembna tehnična smer za zmanjšanje emisij ogljika na področju proizvodnje električne energije.

Japonska je glavna zagovornikka proizvodnje električne energije z mešanim zgorevanjem amonijaka. Japonska je leta 2021 oblikovala »Japonski načrt za amonijačno gorivo 2021–2050« in bo do leta 2025 zaključila demonstracijo in preverjanje 20-odstotnega mešanega amonijačnega goriva v termoelektrarnah; ko se bo tehnologija mešanja amonijaka razvila, se bo ta delež povečal na več kot 50 %; do približno leta 2040 bo zgrajena elektrarna na čisti amonijak.

3. Nosilec za shranjevanje vodika

Amonijak se uporablja kot nosilec vodika in mora iti skozi procese sinteze amonijaka, utekočinjanja, transporta in ponovne ekstrakcije plinastega vodika. Celoten proces pretvorbe amonijaka v vodik je zrel.

Trenutno obstaja šest glavnih načinov shranjevanja in transporta vodika: shranjevanje in transport v jeklenkah pod visokim tlakom, transport plinastega vodika pod tlakom po cevovodih, shranjevanje in transport tekočega vodika pri nizkih temperaturah, shranjevanje in transport tekočih organskih snovi, shranjevanje in transport tekočega amoniaka ter shranjevanje in transport kovinsko-trdnega vodika. Med njimi se shranjevanje in transport tekočega amoniaka uporablja za pridobivanje vodika s sintezo amoniaka, utekočinjanjem, transportom in ponovnim uplinjanjem. Amonijak se utekočini pri -33 °C ali 1 MPa. Stroški hidrogeniranja/dehidrogenacije predstavljajo več kot 85 %. Ni občutljivo na transportno razdaljo in je primerno za shranjevanje in transport razsutega vodika na srednje in dolge razdalje, zlasti za prevoz po oceanih. Je eden najbolj obetavnih načinov shranjevanja in transporta vodika v prihodnosti.

4. Kemične surovine

Kot potencialno zeleno dušikovo gnojilo in glavna surovina za zelene kemikalije, zelenaamonijakbo močno spodbujal hiter razvoj industrijskih verig "zeleni amonijak + zeleno gnojilo" in "zelena amonijačna kemikalija".

V primerjavi s sintetičnim amoniakom, pridobljenim iz fosilnih goriv, ​​se pričakuje, da zeleni amonijak ne bo mogel ustvariti učinkovite konkurenčnosti kot kemična surovina pred letom 2035.