V stoletju dolgi noriji ogljičnega vrha in ogljične nevtralnosti države po vsem svetu aktivno iščejo naslednjo generacijo energetske tehnologije in zeleneamoniakje v zadnjem času v središču svetovne pozornosti. V primerjavi z vodikom se amoniak zaradi svojih očitnih prednosti pri shranjevanju in transportu širi iz najbolj tradicionalnega področja kmetijskih gnojil v področje energetike.

Faria, strokovnjak z Univerze Twente na Nizozemskem, je dejal, da bo zaradi dviga cen ogljika zeleni amoniak morda prihodnji kralj tekočih goriv.

Torej, kaj točno je zeleni amoniak? Kakšen je njegov razvojni status? Kakšni so scenariji uporabe? Je ekonomično?

Zeleni amoniak in njegov razvojni status

Vodik je glavna surovina zaamoniakproizvodnja. Zato lahko glede na različne emisije ogljika v procesu proizvodnje vodika amoniak glede na barvo razvrstimo tudi v naslednje štiri kategorije:

sivaamoniak: Izdelano iz tradicionalne fosilne energije (zemeljski plin in premog).

Modri ​​amoniak: surovi vodik se pridobiva iz fosilnih goriv, ​​vendar se v procesu rafiniranja uporablja tehnologija za zajemanje in shranjevanje ogljika.

Modrozeleni amoniak: Postopek pirolize metana razgradi metan na vodik in ogljik. Vodik, pridobljen v procesu, se uporablja kot surovina za proizvodnjo amoniaka z uporabo zelene elektrike.

Zeleni amoniak: zelena elektrika, pridobljena z obnovljivo energijo, kot sta veter in sončna energija, se uporablja za elektrolizo vode za proizvodnjo vodika, nato pa se amoniak sintetizira iz dušika in vodika v zraku.

Ker zeleni amoniak po izgorevanju proizvaja dušik in vodo in ne proizvaja ogljikovega dioksida, zeleni amoniak velja za gorivo z ničelno vsebnostjo ogljika in enega pomembnih čistih virov energije v prihodnosti.

Globalno zelenoamoniaktrg je še v povojih. Z globalnega vidika je velikost trga zelenega amoniaka leta 2021 približno 36 milijonov USD in naj bi leta 2030 dosegla 5,48 milijarde USD, s povprečno letno stopnjo rasti spojine 74,8 %, kar ima velik potencial. Yundao Capital napoveduje, da bo svetovna letna proizvodnja zelenega amoniaka leta 2030 presegla 20 milijonov ton in leta 2050 presegla 560 milijonov ton, kar bo predstavljalo več kot 80 % svetovne proizvodnje amoniaka.

Od septembra 2023 je bilo po vsem svetu uvedenih več kot 60 projektov zelenega amoniaka s skupno načrtovano proizvodno zmogljivostjo več kot 35 milijonov ton/leto. Čezmorski projekti zelenega amoniaka so večinoma razdeljeni v Avstraliji, Južni Ameriki, Evropi in na Bližnjem vzhodu.

Od leta 2024 se domača zelena industrija amoniaka na Kitajskem hitro razvija. Glede na nepopolne statistične podatke 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 vložili skoraj 200 milijard juanov v spodbujanje projektov zelenega amoniaka, ki bodo v prihodnosti sprostili veliko količino proizvodnih zmogljivosti zelenega amoniaka.

Scenariji uporabe zelenega amoniaka

Kot čista energija ima zeleni amoniak različne scenarije uporabe v prihodnosti. Poleg tradicionalne kmetijske in industrijske uporabe vključuje predvsem mešano proizvodnjo električne energije, gorivo za ladijski promet, fiksacijo ogljika, shranjevanje vodika in druga področja.

1. Pomorska industrija

Emisije ogljikovega dioksida iz ladijskega prometa predstavljajo 3 % do 4 % svetovnih emisij ogljikovega dioksida. Leta 2018 je Mednarodna pomorska organizacija sprejela predhodno strategijo za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov, v kateri predlaga, da se bodo do leta 2030 globalne emisije ogljika v ladijskem prometu zmanjšale za vsaj 40 % v primerjavi z letom 2008, do leta 2050 pa naj bi se zmanjšale za 70 %. Za doseganje zmanjšanja emisij ogljika in dekarbonizacije v ladijski industriji so čista goriva, ki nadomeščajo fosilno energijo, najbolj obetavno tehnično sredstvo.

V ladijski industriji se na splošno verjame, da je zeleni amoniak eno glavnih goriv za dekarbonizacijo 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 % in tako nadomestil utekočinjeni zemeljski plin in druga goriva ter postal najpomembnejše ladijsko gorivo.

2. Industrija proizvodnje električne energije

amoniakzgorevanje ne proizvaja CO2, zgorevanje z mešanico amoniaka pa lahko izkorišča obstoječe objekte elektrarne na premog brez večjih sprememb telesa kotla. Je učinkovit ukrep za zmanjševanje izpustov ogljikovega dioksida v elektrarnah na premog.

15. julija sta Nacionalna komisija za razvoj in reforme in Nacionalna uprava za energijo izdali »Akcijski načrt za nizkoogljično preoblikovanje in izgradnjo elektrarn na premog (2024–2027)«, ki je predlagal, da bi morale imeti elektrarne na premog po preoblikovanju in izgradnji sposobnost mešanja več kot 10% zelenega amoniaka in gorenja premoga. Poraba in ravni emisij ogljika so občutno zmanjšane. Vidimo lahko, da je mešanje amoniaka ali čistega amoniaka v termoenergetskih enotah pomembna tehnična usmeritev za zmanjšanje emisij ogljika na področju proizvodnje električne energije.

Japonska je glavni promotor proizvodnje električne energije z zgorevanjem z mešanico amoniaka. Japonska je leta 2021 oblikovala »Japonski časovni načrt za gorivo z amoniakom 2021–2050« in bo do leta 2025 dokončala predstavitev in preverjanje 20-odstotnega mešanega goriva z amoniakom v termoelektrarnah; ko bo tehnologija z mešanjem amoniaka dozorela, se bo ta delež povečal na več kot 50 %; okoli leta 2040 bo zgrajena elektrarna na čisti amoniak.

3. Nosilec za shranjevanje vodika

Amoniak se uporablja kot nosilec za shranjevanje vodika in mora iti skozi procese sinteze amoniaka, utekočinjenja, transporta in ponovne ekstrakcije plinastega vodika. Celoten proces pretvorbe amoniak-vodik je zrel.

Trenutno obstaja šest glavnih načinov shranjevanja in transporta vodika: skladiščenje in transport v visokotlačnih jeklenkah, plinovodni transport pod pritiskom, nizkotemperaturno skladiščenje in transport tekočega vodika, tekoči organski skladiščenje in transport, skladiščenje in transport tekočega amoniaka ter kovine shranjevanje in transport trdnega vodika. Med njimi sta skladiščenje in transport tekočega amoniaka za pridobivanje vodika s sintezo amoniaka, utekočinjanjem, transportom in ponovnim uplinjanjem. Amoniak se utekočini pri -33°C ali 1MPa. Stroški hidrogeniranja/dehidrogeniranja predstavljajo več kot 85 %. Ni občutljiv na razdaljo transporta in je primeren za skladiščenje in transport razsutega vodika na srednjih in dolgih razdaljah, zlasti za oceanski transport. 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, zelenaamoniakbo močno spodbujal hiter razvoj industrijskih verig "zeleni amoniak + zeleno gnojilo" in "zelena kemikalija za amoniak".

V primerjavi s sintetičnim amoniakom, proizvedenim iz fosilne energije, se pričakuje, da zeleni amoniak ne bo mogel oblikovati učinkovite konkurenčnosti kot kemična surovina pred letom 2035.