W trwającym od stulecia szaleństwie na punkcie szczytu emisji dwutlenku węgla i neutralności węglowej kraje na całym świecie aktywnie poszukują nowej generacji technologii energetycznych i zielonych rozwiązańamoniakW ostatnim czasie amoniak staje się obiektem globalnej uwagi. W porównaniu z wodorem, amoniak przechodzi z najbardziej tradycyjnego pola nawozów rolniczych do sektora energetycznego ze względu na swoje oczywiste zalety w zakresie magazynowania i transportu.

Faria, ekspert z Uniwersytetu Twente w Holandii, powiedział, że biorąc pod uwagę wzrost cen emisji dwutlenku węgla, zielony amoniak może stać się przyszłym królem paliw płynnych.

Czym właściwie jest zielony amoniak? Jaki jest stan jego rozwoju? Jakie są scenariusze zastosowania? Czy jest ekonomiczny?

Zielony amoniak i stan jego rozwoju

Wodór jest głównym surowcem doamoniakProdukcja. Dlatego też, biorąc pod uwagę różne emisje dwutlenku węgla w procesie produkcji wodoru, amoniak można również podzielić na cztery kategorie według koloru:

Szaryamoniak:Wykonane z tradycyjnych paliw kopalnych (gazu ziemnego i węgla).

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

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

Zielony amoniak: Zielona energia elektryczna wytwarzana ze źródeł odnawialnych, takich jak energia wiatrowa i słoneczna, jest wykorzystywana do elektrolizy wody w celu produkcji wodoru, a następnie amoniak jest syntetyzowany z azotu i wodoru z powietrza.

Ponieważ zielony amoniak po spaleniu wytwarza azot i wodę, a nie dwutlenek węgla, jest uważany za paliwo „zeroemisyjne” i jedno z ważnych czystych źródeł energii w przyszłości.

Globalna zieleńamoniakRynek jest wciąż w powijakach. Z globalnej perspektywy, wartość rynku zielonego amoniaku wynosi około 36 milionów dolarów w 2021 roku i oczekuje się, że osiągnie 5,48 miliarda dolarów w 2030 roku, przy średniorocznym skumulowanym tempie wzrostu na poziomie 74,8%, co ma znaczny potencjał. Yundao Capital przewiduje, że globalna roczna produkcja zielonego amoniaku przekroczy 20 milionów ton w 2030 roku i 560 milionów ton w 2050 roku, co będzie stanowić ponad 80% globalnej produkcji amoniaku.

Do września 2023 roku na całym świecie wdrożono ponad 60 projektów dotyczących zielonego amoniaku, których łączna planowana zdolność produkcyjna wynosi ponad 35 milionów ton rocznie. Zagraniczne projekty dotyczące zielonego amoniaku są realizowane głównie w Australii, Ameryce Południowej, Europie i na Bliskim Wschodzie.

Od 2024 roku chiński przemysł zielonego amoniaku dynamicznie się rozwija. Według niepełnych danych statystycznych, od 2024 roku promowano ponad 20 projektów związanych z zielonym wodorem i amoniakiem. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group i inne firmy zainwestowały prawie 200 miliardów juanów w promowanie projektów związanych z zielonym amoniakiem, co w przyszłości pozwoli na uwolnienie dużej ilości mocy produkcyjnych tego surowca.

Scenariusze zastosowań zielonego amoniaku

Jako czysta energia, zielony amoniak ma wiele zastosowań w przyszłości. Oprócz tradycyjnych zastosowań w rolnictwie i przemyśle, obejmuje on również głównie mieszanie paliw w energetyce, transport, wiązanie dwutlenku węgla, magazynowanie wodoru i inne dziedziny.

1. Przemysł żeglugowy

Emisja dwutlenku węgla z żeglugi stanowi od 3% do 4% globalnej emisji dwutlenku węgla. W 2018 roku Międzynarodowa Organizacja Morska przyjęła wstępną strategię redukcji emisji gazów cieplarnianych, proponując, aby do 2030 roku globalna emisja dwutlenku węgla z żeglugi została zmniejszona o co najmniej 40% w porównaniu z 2008 rokiem, a do 2050 roku dążyć do redukcji o 70%. Aby osiągnąć redukcję emisji dwutlenku węgla i dekarbonizację w branży żeglugowej, najbardziej obiecującym rozwiązaniem technicznym jest wykorzystanie czystych paliw zastępujących energię kopalną.

W branży żeglugowej powszechnie uważa się, że zielony amoniak będzie jednym z głównych paliw umożliwiających dekarbonizację w branży żeglugowej w przyszłości.

Lloyd’s Register of Shipping przewidywał kiedyś, że między 2030 a 2050 rokiem udział amoniaku jako paliwa w transporcie morskim wzrośnie z 7% do 20%, zastępując skroplony gaz ziemny i inne paliwa i stając się najważniejszym paliwem w transporcie morskim.

2. Przemysł energetyczny

AmoniakSpalanie nie powoduje emisji CO2, a spalanie z mieszanką amoniaku może wykorzystywać istniejące elektrownie węglowe bez konieczności przeprowadzania istotnych modyfikacji korpusu kotła. Jest to skuteczny sposób na redukcję emisji dwutlenku węgla w elektrowniach węglowych.

15 lipca Narodowa Komisja Rozwoju i Reform oraz Krajowa Administracja Energetyczna opublikowały „Plan działania na rzecz niskoemisyjnej transformacji i budowy elektrowni węglowych (2024–2027)”, w którym zaproponowano, aby po transformacji i budowie elektrownie węglowe mogły dozować ponad 10% zielonego amoniaku i spalać węgiel. Zużycie i emisja dwutlenku węgla ulegają znacznemu obniżeniu. Widać, że mieszanie amoniaku lub czystego amoniaku w elektrowniach cieplnych stanowi ważny kierunek techniczny w zakresie redukcji emisji dwutlenku węgla w sektorze wytwarzania energii.

Japonia jest głównym promotorem wytwarzania energii elektrycznej z wykorzystaniem spalania amoniaku. W 2021 roku Japonia opracowała „Japoński plan działania w zakresie paliwa amoniakowego na lata 2021–2050” i do 2025 roku zakończy demonstrację i weryfikację paliwa amoniakowego z 20% udziałem w elektrowniach cieplnych. Wraz z rozwojem technologii spalania amoniaku, udział ten wzrośnie do ponad 50%. Około 2040 roku powstanie elektrownia zasilana czystym amoniakiem.

3. Nośnik wodoru

Amoniak jest używany jako nośnik wodoru i wymaga przejścia przez procesy syntezy, skraplania, transportu i reekstrakcji wodoru gazowego. Cały proces konwersji amoniaku w wodór jest dojrzały.

Obecnie istnieje sześć głównych metod magazynowania i transportu wodoru: magazynowanie i transport w butlach wysokociśnieniowych, transport gazowy rurociągami pod ciśnieniem, magazynowanie i transport ciekłego wodoru w niskiej temperaturze, magazynowanie i transport ciekłego wodoru organicznego, magazynowanie i transport ciekłego amoniaku oraz magazynowanie i transport wodoru w postaci stałej. Spośród nich magazynowanie i transport ciekłego amoniaku polega na ekstrakcji wodoru poprzez jego syntezę, skraplanie, transport i regazyfikację. Amoniak jest skraplany w temperaturze -33°C lub ciśnieniu 1 MPa. Koszt uwodornienia/odwodornienia stanowi ponad 85%. Metoda ta nie jest wrażliwa na odległość transportu i nadaje się do magazynowania i transportu wodoru luzem na średnie i duże odległości, zwłaszcza w transporcie morskim. Jest to jedna z najbardziej obiecujących metod magazynowania i transportu wodoru w przyszłości.

4. Surowce chemiczne

Jako potencjalny zielony nawóz azotowy i główny surowiec do produkcji zielonych chemikaliów, zielonyamoniakbędzie aktywnie promować szybki rozwój łańcuchów przemysłowych „zielony amoniak + zielony nawóz” i „zielony amoniak chemiczny”.

W porównaniu z syntetycznym amoniakiem wytwarzanym ze źródeł kopalnych, przewiduje się, że zielony amoniak nie będzie w stanie osiągnąć rzeczywistej konkurencyjności jako surowiec chemiczny przed rokiem 2035.