A szén-dioxid-csúcs és a szén-dioxid-semlegesség évszázados őrületében a világ országai aktívan keresik az energiatechnológia következő generációját, és a zöldammóniamostanában a globális figyelem középpontjába kerül. A hidrogénhez képest az ammónia a leghagyományosabb mezőgazdasági műtrágyaföldről az energiamezőre terjeszkedik, köszönhetően nyilvánvaló előnyeinek tárolásában és szállításában.

Faria, a holland Twente Egyetem szakértője szerint a szén-dioxid árának emelkedésével a zöld ammónia lehet a folyékony üzemanyagok jövőbeli királya.

Tehát mi is pontosan a zöld ammónia? Mi a fejlődési állapota? Mik az alkalmazási forgatókönyvek? Gazdaságos?

A zöld ammónia és fejlődési állapota

A hidrogén a fő nyersanyagammóniatermelés. Ezért a hidrogén előállítási folyamatában jelentkező különböző szén-dioxid-kibocsátások szerint az ammónia szín szerint is a következő négy kategóriába sorolható:

Szürkeammónia: Hagyományos fosszilis energiából (földgáz és szén) készült.

Kék ammónia: A nyers hidrogént fosszilis tüzelőanyagokból vonják ki, de a finomítási folyamatban szén-leválasztási és tárolási technológiát alkalmaznak.

Kékzöld ammónia: A metán pirolízis folyamata a metánt hidrogénre és szénre bontja. Az eljárás során kinyert hidrogént nyersanyagként használják fel ammónia előállításához zöld villamos energiával.

Zöld ammónia: A megújuló energiákkal, például szél- és napenergiával előállított zöld villamos energiát víz elektrolízisére használják fel hidrogén előállítására, majd a levegőben lévő nitrogénből és hidrogénből ammóniát szintetizálnak.

Mivel a zöld ammónia égés után nitrogént és vizet termel, és nem termel szén-dioxidot, a zöld ammónia „nulla szén-dioxid-kibocsátású” üzemanyagnak számít, és a jövőben az egyik fontos tiszta energiaforrásnak számít.

A globális zöldammóniapiac még gyerekcipőben jár. Globális szempontból a zöld ammónia piacának mérete 2021-ben körülbelül 36 millió USD, 2030-ban pedig várhatóan eléri az 5,48 milliárd USD-t, átlagosan 74,8%-os éves növekedési rátával, ami jelentős potenciállal rendelkezik. A Yundao Capital előrejelzése szerint a zöld ammónia globális éves termelése 2030-ban meghaladja a 20 millió tonnát, 2050-ben pedig meghaladja az 560 millió tonnát, ami a globális ammóniatermelés több mint 80%-át teszi ki.

2023 szeptemberéig több mint 60 zöld ammónia projektet telepítettek világszerte, amelyek teljes tervezett termelési kapacitása több mint 35 millió tonna/év. A tengerentúli zöld ammónia projekteket főként Ausztráliában, Dél-Amerikában, Európában és a Közel-Keleten terjesztik.

2024 óta a hazai zöld ammónia ipar Kínában gyorsan fejlődött. A hiányos statisztikák szerint 2024 óta több mint 20 zöld hidrogén-ammónia projektet támogattak. Az Envision Technology Group, a China Energy Construction, az State Power Investment Corporation, az State Energy Group stb. közel 200 milliárd jüant fektetett be a zöld ammónia projektek támogatásába, amelyek a jövőben nagy mennyiségű zöld ammónia termelési kapacitást fognak felszabadítani.

A zöld ammónia alkalmazási forgatókönyvei

Tiszta energiaként a zöld ammónia számos alkalmazási forgatókönyvet kínál a jövőben. A hagyományos mezőgazdasági és ipari felhasználások mellett főként az energiatermelés, a hajózási üzemanyagok, a szénmegkötés, a hidrogéntárolás és egyéb területek keverését is magában foglalja.

1. Szállítási ipar

A hajózásból származó szén-dioxid-kibocsátás a globális szén-dioxid-kibocsátás 3-4%-át teszi ki. 2018-ban a Nemzetközi Tengerészeti Szervezet elfogadta az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésére vonatkozó előzetes stratégiát, amelyben azt javasolja, hogy 2030-ra a globális hajózás szén-dioxid-kibocsátását legalább 40%-kal csökkentsék 2008-hoz képest, és törekedjenek 2050-re 70%-os csökkentésére. a szén-dioxid-csökkentés és -dekarbonizáció elérése érdekében a hajózási ágazatban a fosszilis energiát felváltó tiszta üzemanyagok a legígéretesebb technikai eszközök.

A hajózási ágazatban általában úgy tartják, hogy a zöld ammónia a jövőben a hajózási ágazat szén-dioxid-mentesítésének egyik fő üzemanyaga.

A Lloyd's Register of Shipping egykor azt jósolta, hogy 2030 és 2050 között az ammónia aránya hajózási üzemanyagként 7%-ról 20%-ra fog növekedni, a cseppfolyósított földgáz és más üzemanyagok helyett a legfontosabb hajózási üzemanyaggá válik.

2. Energiatermelő ipar

Ammóniaaz égés nem termel CO2-t, az ammóniával kevert tüzelés pedig a kazántest jelentősebb módosítása nélkül hasznosíthatja a meglévő széntüzelésű erőművek létesítményeit. Hatékony intézkedés a széntüzelésű erőművek szén-dioxid-kibocsátásának csökkentésére.

A Nemzeti Fejlesztési és Reformbizottság és az Országos Energiaügyi Hivatal július 15-én kiadta a „Cselekvési tervet a szénerőművek alacsony szén-dioxid-kibocsátású átalakítására és kiépítésére (2024-2027)” című dokumentumot, amely azt javasolta, hogy az átalakítás és az építés után a szénerőműveket fel kell szerelni. a zöld ammónia több mint 10%-ának összekeverésének és a szén elégetésének képessége. A fogyasztás és a szén-dioxid-kibocsátás szintje jelentősen csökken. Látható, hogy az ammónia vagy tiszta ammónia keverése a hőerőművekben fontos műszaki irány a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére az energiatermelés területén.

Japán az ammóniával kevert tüzelésű energiatermelés fő támogatója. Japán 2021-ben fogalmazta meg a „2021-2050 Japan Ammonia Fuel Roadmap”-et, és 2025-ig befejezi a hőerőművekben használt 20%-os kevert ammónia tüzelőanyag bemutatását és ellenőrzését; az ammóniával kevert technológia érlelésével ez az arány több mint 50%-ra nő; 2040 körül egy tiszta ammóniás erőmű épül.

3. Hidrogéntároló hordozó

Az ammóniát hidrogéntároló hordozóként használják, és át kell mennie az ammónia szintézisén, cseppfolyósításán, szállításán és a gáznemű hidrogén re-extrahálásán. Az ammónia-hidrogén átalakulás teljes folyamata kiforrott.

Jelenleg hat fő módja van a hidrogén tárolásának és szállításának: nagynyomású palackos tárolás és szállítás, csővezetékes gáznemű nyomás alatti szállítás, alacsony hőmérsékletű folyékony hidrogén tárolás és szállítás, folyékony szerves tárolás és szállítás, folyékony ammónia tárolás és szállítás, valamint fém szilárd hidrogén tárolása és szállítása. Ezek közül a folyékony ammónia tárolása és szállítása a hidrogén kinyerése ammóniaszintézissel, cseppfolyósítással, szállítással és újragázosítással. Az ammónia cseppfolyósítása -33 °C-on vagy 1 MPa-on történik. A hidrogénezés/dehidrogénezés költsége több mint 85%-ot tesz ki. Nem érzékeny a szállítási távolságra, és alkalmas ömlesztett hidrogén közepes és hosszú távú tárolására és szállítására, különösen óceáni szállításra. Ez a hidrogén tárolásának és szállításának egyik legígéretesebb módja a jövőben.

4. Vegyi alapanyagok

Potenciális zöld nitrogén műtrágyaként és a zöld vegyszerek fő nyersanyagaként a zöldammóniaerőteljesen elősegíti a „zöld ammónia + zöld műtrágya” és a „zöld ammónia vegyszer” ipari láncok gyors fejlődését.

A fosszilis energiából előállított szintetikus ammóniához képest a zöld ammónia várhatóan 2035 előtt nem lesz képes hatékony versenyképességet kialakítani vegyipari alapanyagként.