W trwającym od stuleci szaleństwie dotyczącym szczytu emisji dwutlenku węgla i neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla kraje na całym świecie aktywnie poszukują technologii energetycznych nowej generacji i rozwiązań ekologicznychamoniakstaje się ostatnio w centrum uwagi świata. W porównaniu z wodorem, amoniak rozszerza się z najbardziej tradycyjnego pola nawozów rolniczych w dziedzinę energii ze względu na oczywiste zalety w zakresie przechowywania i transportu.

Faria, ekspert z Uniwersytetu Twente w Holandii, stwierdziła, że ​​wraz ze wzrostem cen emisji dwutlenku węgla, zielony amoniak może być przyszłym królem paliw płynnych.

Czym właściwie jest zielony amoniak? Jaki jest jego stan rozwoju? Jakie są scenariusze zastosowań? Czy jest to ekonomiczne?

Zielony amoniak i jego stan rozwoju

Wodór jest głównym surowcem do produkcjiamoniakprodukcja. Dlatego też, w zależności od różnych emisji dwutlenku węgla w procesie produkcji wodoru, amoniak można również podzielić na następujące cztery kategorie według koloru:

Szaryamoniak: Wytwarzane z tradycyjnej energii kopalnej (gazu ziemnego i węgla).

Niebieski amoniak: Surowy wodór pozyskuje się z paliw kopalnych, ale w procesie rafinacji wykorzystuje się technologię wychwytywania i składowania dwutlenku węgla.

Niebiesko-zielony amoniak: Proces pirolizy metanu rozkłada metan na wodór i węgiel. Wodór odzyskany w procesie wykorzystywany jest jako surowiec do produkcji amoniaku przy wykorzystaniu zielonej energii elektrycznej.

Zielony amoniak: Ekologiczna energia elektryczna wytwarzana przez energię odnawialną, taką jak energia wiatrowa i słoneczna, jest wykorzystywana do elektrolizy wody w celu wytworzenia wodoru, a następnie amoniak jest syntetyzowany z azotu i wodoru w powietrzu.

Ponieważ zielony amoniak po spaleniu wytwarza azot i wodę, a nie wytwarza dwutlenku węgla, zielony amoniak jest uważany za paliwo „zeroemisyjne” i jedno z ważnych przyszłych źródeł czystej energii.

Globalna zieleńamoniakrynek jest wciąż w powijakach. Z perspektywy globalnej wielkość rynku zielonego amoniaku w 2021 r. wyniesie około 36 mln USD i oczekuje się, że w 2030 r. osiągnie 5,48 mld USD, przy średniej rocznej stopie wzrostu wynoszącej 74,8%, co ma znaczny potencjał. Yundao Capital przewiduje, że światowa roczna produkcja zielonego amoniaku przekroczy 20 mln ton w 2030 r. i przekroczy 560 mln ton w 2050 r., co będzie stanowić ponad 80% światowej produkcji amoniaku.

Według stanu na wrzesień 2023 r. na całym świecie wdrożono ponad 60 projektów dotyczących zielonego amoniaku, o łącznej planowanej zdolności produkcyjnej wynoszącej ponad 35 mln ton/rok. Zagraniczne projekty związane z zielonym amoniakiem są dystrybuowane głównie w Australii, Ameryce Południowej, Europie i na Bliskim Wschodzie.

Od 2024 r. krajowy przemysł zielonego amoniaku w Chinach szybko się rozwinął. Według niepełnych statystyk od 2024 r. wypromowano ponad 20 projektów dotyczących zielonego wodoru i amoniaku. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group itp. zainwestowały prawie 200 miliardów juanów w promowanie projektów dotyczących zielonego amoniaku, które w przyszłości uwolnią dużą ilość mocy produkcyjnych zielonego amoniaku.

Scenariusze zastosowania zielonego amoniaku

Jako czysta energia, zielony amoniak będzie miał w przyszłości różnorodne zastosowania. Oprócz tradycyjnych zastosowań w rolnictwie i przemyśle obejmuje to głównie wytwarzanie energii mieszanej, paliwo żeglugowe, wiązanie dwutlenku węgla, magazynowanie wodoru i inne dziedziny.

1. Przemysł żeglugowy

Emisje dwutlenku węgla pochodzące z żeglugi stanowią od 3% do 4% globalnych emisji dwutlenku węgla. W 2018 r. Międzynarodowa Organizacja Morska przyjęła wstępną strategię redukcji emisji gazów cieplarnianych, proponując, aby do 2030 r. globalna emisja dwutlenku węgla z żeglugi została zmniejszona o co najmniej 40% w porównaniu z 2008 r. i dążyła do redukcji o 70% do 2050 r. Aby Aby osiągnąć redukcję emisji dwutlenku węgla i dekarbonizację w branży żeglugowej, najbardziej obiecującym środkiem technicznym są czyste paliwa zastępujące energię kopalną.

W branży morskiej panuje powszechne przekonanie, że zielony amoniak jest jednym z głównych paliw służących dekarbonizacji w przyszłości branży morskiej.

Lloyd's Register of Shipping przewidział kiedyś, że w latach 2030–2050 udział amoniaku w paliwie żeglugowym wzrośnie z 7% do 20%, zastępując skroplony gaz ziemny i inne paliwa i stając się najważniejszym paliwem żeglugowym.

2. Przemysł energetyczny

Amoniakspalanie nie powoduje wytwarzania CO2, a spalanie z mieszanką amoniaku umożliwia wykorzystanie istniejących obiektów elektrowni węglowych bez większych modyfikacji korpusu kotła. Jest to skuteczny sposób na ograniczenie emisji dwutlenku węgla w elektrowniach węglowych.

15 lipca Krajowa Komisja Rozwoju i Reform oraz Krajowa Administracja Energetyczna wydały „Plan działań na rzecz niskoemisyjnej transformacji i budowy energetyki węglowej (2024-2027)”, w którym zaproponowano, aby po transformacji i budowie bloki węglowe miały możliwość mieszania powyżej 10% zielonego amoniaku i spalania węgla. Poziomy zużycia i emisji dwutlenku węgla są znacznie zmniejszone. Można zauważyć, że mieszanie amoniaku lub czystego amoniaku w blokach cieplnych jest ważnym kierunkiem technicznym redukcji emisji dwutlenku węgla w energetyce.

Japonia jest głównym propagatorem wytwarzania energii ze spalania mieszanki amoniaku. Japonia sformułowała „Mapę drogową dotyczącą japońskiego paliwa amoniakalnego na lata 2021–2050” w 2021 r. i do 2025 r. zakończy demonstrację i weryfikację mieszanego paliwa amoniakalnego w elektrowniach cieplnych o zawartości 20%; w miarę dojrzewania technologii mieszanej amoniaku odsetek ten wzrośnie do ponad 50%; do ok. 2040 r. powstanie elektrownia zasilana amoniakiem.

3. Nośnik magazynujący wodór

Amoniak jest stosowany jako nośnik magazynujący wodór i musi przejść procesy syntezy amoniaku, upłynniania, transportu i ponownej ekstrakcji gazowego wodoru. Cały proces konwersji amoniaku i wodoru jest już dojrzały.

Obecnie istnieje sześć głównych sposobów magazynowania i transportu wodoru: magazynowanie i transport butli pod wysokim ciśnieniem, transport gazowy pod ciśnieniem rurociągami, magazynowanie i transport ciekłego wodoru w niskiej temperaturze, magazynowanie i transport ciekłych substancji organicznych, magazynowanie i transport ciekłego amoniaku oraz metal. magazynowanie i transport stałego wodoru. Wśród nich magazynowanie i transport ciekłego amoniaku polega na ekstrakcji wodoru poprzez syntezę, skraplanie, transport i regazyfikację amoniaku. Amoniak ulega skropleniu w temperaturze -33°C lub 1 MPa. Koszt uwodornienia/odwodornienia stanowi ponad 85%. Nie jest wrażliwy na odległość transportu i nadaje się do przechowywania i transportu wodoru luzem na średnie i duże odległości, zwłaszcza transportu oceanicznego. Jest to jeden z najbardziej obiecujących sposobów magazynowania i transportu wodoru w przyszłości.

4. Surowce chemiczne

Jako potencjalny zielony nawóz azotowy i główny surowiec do produkcji zielonych środków chemicznych, zielonyamoniakbędzie zdecydowanie promować szybki rozwój sieci przemysłowych „zielony amoniak + zielony nawóz” i „zielony amoniak chemiczny”.

Oczekuje się, że w porównaniu z syntetycznym amoniakiem wytwarzanym z energii kopalnej zielony amoniak nie będzie w stanie zapewnić skutecznej konkurencyjności jako surowiec chemiczny przed 2035 rokiem.