Vuosisadan kestäneen hiilihuippujen ja hiilineutraaliuden villityksen aikana maat ympäri maailmaa etsivät aktiivisesti seuraavan sukupolven energiateknologiaa ja vihreääammoniakkiaon viime aikoina tulossa maailmanlaajuisen huomion kohteeksi. Vetyyn verrattuna ammoniakki laajenee perinteisimmästä maatalouden lannoitekentästä energiakenttään sen ilmeisten varastointi- ja kuljetusetujen vuoksi.

Alankomaiden Twenten yliopiston asiantuntija Faria sanoi, että hiilen hintojen nousun myötä vihreä ammoniakki voi olla tulevaisuuden nestemäisten polttoaineiden kuningas.

Joten mikä on vihreä ammoniakki? Mikä on sen kehitystilanne? Mitkä ovat sovellusskenaariot? Onko se taloudellista?

Vihreä ammoniakki ja sen kehitystila

Vety on tärkein raaka-aineammoniakkiatuotantoa. Siksi ammoniakki voidaan luokitella myös värin mukaan neljään luokkaan vedyn tuotantoprosessin eri hiilipäästöjen mukaan:

Harmaaammoniakkia: Valmistettu perinteisestä fossiilisesta energiasta (maakaasu ja kivihiili).

Sininen ammoniakki: Raakavetyä uutetaan fossiilisista polttoaineista, mutta hiilen talteenotto- ja varastointitekniikkaa käytetään jalostusprosessissa.

Sinivihreä ammoniakki: Metaanin pyrolyysiprosessi hajottaa metaanin vedyksi ja hiileksi. Prosessissa talteen otettua vetyä käytetään raaka-aineena ammoniakin valmistukseen vihreällä sähköllä.

Vihreä ammoniakki: Uusiutuvien energialähteiden, kuten tuuli- ja aurinkoenergian, tuottamaa vihreää sähköä käytetään veden elektrolysoimiseen vedyn tuottamiseksi, ja sitten ammoniakkia syntetisoidaan ilmassa olevasta typestä ja vedystä.

Koska vihreä ammoniakki tuottaa palamisen jälkeen typpeä ja vettä, eikä tuota hiilidioksidia, vihreää ammoniakkia pidetään "nollahiilenä" polttoaineena ja yhtenä tärkeistä puhtaan energian lähteistä tulevaisuudessa.

Globaali vihreäammoniakkiamarkkinat ovat vielä lapsenkengissään. Maailmanlaajuisesta näkökulmasta vihreän ammoniakin markkinoiden koko on noin 36 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria vuonna 2021 ja sen odotetaan saavuttavan 5,48 miljardia dollaria vuonna 2030, ja seoksen keskimääräinen vuotuinen kasvuvauhti on 74,8 %, jolla on huomattava potentiaali. Yundao Capital ennustaa, että vihreän ammoniakin maailmanlaajuinen vuosituotanto ylittää 20 miljoonaa tonnia vuonna 2030 ja ylittää 560 miljoonaa tonnia vuonna 2050, mikä vastaa yli 80 prosenttia maailman ammoniakin tuotannosta.

Syyskuuhun 2023 mennessä maailmanlaajuisesti on otettu käyttöön yli 60 vihreää ammoniakkiprojektia, joiden suunniteltu kokonaistuotantokapasiteetti on yli 35 miljoonaa tonnia vuodessa. Ulkomaiset vihreän ammoniakin projektit jaetaan pääasiassa Australiaan, Etelä-Amerikkaan, Eurooppaan ja Lähi-itään.

Kotimainen vihreä ammoniakkiteollisuus Kiinassa on kehittynyt nopeasti vuodesta 2024 lähtien. Epätäydellisten tilastojen mukaan vuodesta 2024 lähtien on edistetty yli 20 vihreää vetyammoniakkihanketta. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group jne. ovat investoineet lähes 200 miljardia yuania vihreän ammoniakin hankkeiden edistämiseen, mikä vapauttaa tulevaisuudessa suuren määrän vihreän ammoniakin tuotantokapasiteettia.

Vihreän ammoniakin käyttöskenaariot

Puhtaana energiana vihreällä ammoniakilla on useita käyttöskenaarioita tulevaisuudessa. Perinteisten maatalous- ja teollisuuskäyttöjen lisäksi se sisältää myös pääasiassa sekoitusvoimantuotannon, kuljetuspolttoaineen, hiilen sitomisen, vedyn varastoinnin ja muut alat.

1. Merenkulkuala

Merenkulun hiilidioksidipäästöt muodostavat 3–4 prosenttia maailman hiilidioksidipäästöistä. Kansainvälinen merenkulkujärjestö hyväksyi vuonna 2018 alustavan kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisstrategian, jossa ehdotetaan, että vuoteen 2030 mennessä maailmanlaajuisia meriliikenteen hiilidioksidipäästöjä vähennetään vähintään 40 % vuoteen 2008 verrattuna ja pyritään vähentämään 70 % vuoteen 2050 mennessä. merenkulkualan hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi ja hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi fossiilisen energian korvaavat puhtaat polttoaineet ovat lupaavimpia teknisiä keinoja.

Merenkulkualalla uskotaan yleisesti, että vihreä ammoniakki on yksi tärkeimmistä merenkulkualan hiilidioksidipäästöjen vähentämisen polttoaineista tulevaisuudessa.

Lloyd's Register of Shipping ennusti kerran, että vuosien 2030 ja 2050 välillä ammoniakin osuus laivojen polttoaineena kasvaa 7 prosentista 20 prosenttiin ja korvaa nesteytetyn maakaasun ja muut polttoaineet tärkeimmäksi laivojen polttoaineeksi.

2. Sähköntuotantoteollisuus

Ammoniakkipoltto ei tuota hiilidioksidia, ja ammoniakki-sekapoltossa voidaan hyödyntää olemassa olevia hiilivoimalaitostiloja ilman suuria muutoksia kattilan runkoon. Se on tehokas keino vähentää hiilidioksidipäästöjä hiilivoimaloissa.

Kansallinen kehitys- ja uudistuskomissio ja kansallinen energiahallinto julkaisivat 15. heinäkuuta ”toimintasuunnitelman vähähiiliseen muuntamiseen ja hiilivoiman rakentamiseen (2024-2027)”, jossa ehdotettiin, että muuntamisen ja rakentamisen jälkeen hiilivoimayksiköillä olisi oltava kyky sekoittaa yli 10 % vihreää ammoniakkia ja polttaa hiiltä. Kulutus ja hiilidioksidipäästöt vähenevät merkittävästi. Voidaan nähdä, että ammoniakin tai puhtaan ammoniakin sekoittaminen lämpövoimayksiköissä on tärkeä tekninen suunta hiilipäästöjen vähentämiselle sähköntuotannon alalla.

Japani on merkittävä ammoniakkisekoitetun polttovoiman tuotannon edistäjä. Japani laati "2021-2050 Japan Ammonia Fuel Roadmap" -suunnitelman vuonna 2021 ja saa päätökseen 20-prosenttisen ammoniakkisekoitetun polttoaineen demonstroinnin ja todentamisen lämpövoimaloissa vuoteen 2025 mennessä. ammoniakkisekoitusteknologian kypsyessä tämä osuus kasvaa yli 50 prosenttiin; noin vuoteen 2040 mennessä rakennetaan puhdas ammoniakkivoimalaitos.

3. Vetysäiliö

Ammoniakkia käytetään vedyn varastointikantajana, ja sen on käytävä läpi ammoniakin synteesi-, nesteytys-, kuljetus- ja kaasumaisen vedyn uudelleenuuttoprosessit. Koko ammoniakki-vetykonversioprosessi on kypsä.

Tällä hetkellä vedyn varastointiin ja kuljetukseen on kuusi päätapaa: korkeapainesylinterinen varastointi ja kuljetus, kaasumainen paineistettu kuljetus putkistossa, nestemäisen vedyn varastointi ja kuljetus matalassa lämpötilassa, nestemäisen orgaanisen varastointi ja kuljetus, nestemäisen ammoniakin varastointi ja kuljetus sekä metalli kiinteän vedyn varastointi ja kuljetus. Niistä nestemäisen ammoniakin varastointi ja kuljetus tarkoittaa vedyn uuttamista ammoniakkisynteesin, nesteyttämisen, kuljetuksen ja kaasutuksen kautta. Ammoniakki nesteytetään -33 °C:ssa tai 1 MPa:ssa. Hydrauksen/dehydrauksen kustannukset ovat yli 85 %. Se ei ole herkkä kuljetusetäisyydelle ja sopii keskipitkän ja pitkän matkan varastointiin ja bulkkivedyn kuljetukseen, erityisesti merikuljetuksiin. Se on yksi lupaavimmista tavoista vedyn varastointiin ja kuljettamiseen tulevaisuudessa.

4. Kemialliset raaka-aineet

Mahdollisena vihreänä typpilannoitteena ja vihreiden kemikaalien pääraaka-aineena vihreäammoniakkiaedistää voimakkaasti "vihreä ammoniakki + vihreä lannoite" ja "vihreä ammoniakkikemiallinen" teollisuusketjujen nopeaa kehitystä.

Fossiilisesta energiasta valmistettuun synteettiseen ammoniakkiin verrattuna on odotettavissa, että vihreä ammoniakki ei pysty muodostamaan tehokasta kilpailukykyä kemiallisena raaka-aineena ennen vuotta 2035.