Vuosisadan kestäneessä hiilihuipun ja hiilineutraaliuden villityksessä maat ympäri maailmaa etsivät aktiivisesti seuraavan sukupolven energiateknologiaa ja vihreääammoniakkion viime aikoina noussut maailmanlaajuisen huomion keskipisteeksi. Vetyyn verrattuna ammoniakki on laajenemassa perinteisintä maatalouden lannoitealaa energia-alalle sen ilmeisten varastointi- ja kuljetusetujen ansiosta.

Alankomaiden Twenten yliopiston asiantuntija Faria sanoi, että hiilen hinnan nousun myötä vihreästä ammoniakista voi tulla nestemäisten polttoaineiden tuleva kuningas.

Mitä vihreä ammoniakki sitten tarkalleen ottaen on? Mikä on sen kehitysvaihe? Mitä käyttötarkoituksia sillä on? Onko se taloudellista?

Vihreä ammoniakki ja sen kehitystila

Vety on tärkein raaka-aineammoniakkituotanto. Siksi vedyn tuotantoprosessin erilaisten hiilidioksidipäästöjen mukaan ammoniakki voidaan luokitella myös seuraaviin neljään luokkaan värin mukaan:

HarmaaammoniakkiValmistettu perinteisestä fossiilisesta energiasta (maakaasusta ja hiilestä).

Sininen ammoniakki: Raakavety uutetaan fossiilisista polttoaineista, mutta jalostusprosessissa käytetään hiilidioksidin talteenotto- ja varastointiteknologiaa.

Sinivihreä ammoniakki: Metaanipyrolyysiprosessi hajottaa metaanin vedyksi ja hiileksi. Prosessissa talteen otettua vetyä käytetään raaka-aineena ammoniakin tuottamiseen vihreää sähköä käyttäen.

Vihreä ammoniakki: Uusiutuvan energian, kuten tuuli- ja aurinkoenergian, tuottamaa vihreää sähköä käytetään veden elektrolysointiin vedyn tuottamiseksi, ja sitten ammoniakki syntetisoidaan ilmassa olevasta typestä ja vedystä.

Koska vihreä ammoniakki tuottaa palamisen jälkeen typpeä ja vettä eikä hiilidioksidia, vihreää ammoniakkia pidetään "hiilineutraalina" polttoaineena ja yhtenä tärkeimmistä puhtaista energialähteistä tulevaisuudessa.

Globaali vihreäammoniakkimarkkinat ovat vielä lapsenkengissään. Maailmanlaajuisesti vihreän ammoniakin markkinoiden koko on noin 36 miljoonaa Yhdysvaltain dollaria vuonna 2021 ja sen odotetaan saavuttavan 5,48 miljardia Yhdysvaltain dollaria vuonna 2030. Keskimääräinen vuotuinen yhdisteiden kasvuvauhti on 74,8 %, mikä tarkoittaa huomattavaa potentiaalia. Yundao Capital ennustaa, että vihreän ammoniakin maailmanlaajuinen vuosituotanto ylittää 20 miljoonaa tonnia vuonna 2030 ja 560 miljoonaa tonnia vuonna 2050, mikä vastaa yli 80 %:a maailmanlaajuisesta ammoniakin tuotannosta.

Syyskuuhun 2023 mennessä maailmanlaajuisesti oli otettu käyttöön yli 60 vihreän ammoniakin projektia, joiden suunniteltu kokonaistuotantokapasiteetti on yli 35 miljoonaa tonnia vuodessa. Ulkomailla sijaitsevat vihreän ammoniakin projektit sijaitsevat pääasiassa Australiassa, Etelä-Amerikassa, Euroopassa ja Lähi-idässä.

Kiinan kotimainen vihreän ammoniakin teollisuus on kehittynyt nopeasti vuodesta 2024 lähtien. Epätäydellisten tilastojen mukaan vuodesta 2024 lähtien on edistetty yli 20 vihreän vetyammoniakin projektia. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group jne. ovat investoineet lähes 200 miljardia yuania vihreän ammoniakin projektien edistämiseen, mikä vapauttaa tulevaisuudessa suuren määrän vihreän ammoniakin tuotantokapasiteettia.

Vihreän ammoniakin käyttöskenaariot

Puhtaana energiana vihreällä ammoniakilla on tulevaisuudessa monia sovellusmahdollisuuksia. Perinteisten maatalous- ja teollisuuskäyttöjen lisäksi sitä käytetään pääasiassa energiantuotannossa, laivapolttoaineissa, hiilensidonnassa, vedyn varastoinnissa ja muilla aloilla.

1. Merenkulkuala

Merenkulun hiilidioksidipäästöt muodostavat 3–4 % maailmanlaajuisista hiilidioksidipäästöistä. Vuonna 2018 Kansainvälinen merenkulkujärjestö (IMO) hyväksyi alustavan strategian kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi, jossa ehdotettiin, että vuoteen 2030 mennessä maailmanlaajuisia merenkulun hiilidioksidipäästöjä vähennetään vähintään 40 % vuoteen 2008 verrattuna ja että vuoteen 2050 mennessä pyritään vähentämään niitä 70 %. Merenkulun hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi ja hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi fossiilisen energian korvaaminen puhtailla polttoaineilla on lupaavin tekninen keino.

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

Lloyd's Register of Shipping ennusti aikoinaan, että ammoniakin osuus laivojen polttoaineena kasvaa 7 prosentista 20 prosenttiin vuosina 2030–2050, korvaten nesteytetyn maakaasun ja muut polttoaineet ja nousten tärkeimmäksi laivojen polttoaineeksi.

2. Sähköntuotantoteollisuus

AmmoniakkiPolttaminen ei tuota hiilidioksidia, ja ammoniakkipoltto voi hyödyntää olemassa olevia hiilivoimalaitoksia ilman merkittäviä muutoksia kattilarunkoon. Se on tehokas toimenpide hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi hiilivoimalaitoksissa.

Kansallinen kehitys- ja uudistuskomissio sekä kansallinen energiahallinto julkaisivat 15. heinäkuuta "Hiilivoimalaitosten vähähiilisen muuntamisen ja rakentamisen toimintasuunnitelman (2024-2027)", jossa ehdotettiin, että muuntamisen ja rakentamisen jälkeen hiilivoimalaitosten tulisi pystyä sekoittamaan yli 10 % vihreää ammoniakkia ja polttamaan hiiltä. Kulutus ja hiilidioksidipäästöt vähenevät merkittävästi. Voidaan nähdä, että ammoniakin tai puhtaan ammoniakin sekoittaminen lämpövoimalaitoksissa on tärkeä tekninen suunta hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi sähköntuotannon alalla.

Japani on merkittävä ammoniakkipolttoenergian tuotannon edistäjä. Japani laati vuonna 2021 "Japanin ammoniakkipolttoaineen etenemissuunnitelman 2021–2050" ja aikoo saattaa päätökseen 20-prosenttisen ammoniakkipolttoaineen käytön demonstroinnin ja todentamisen lämpövoimalaitoksissa vuoteen 2025 mennessä. Ammoniakkipolttoaineen teknologian kehittyessä tämä osuus nousee yli 50 prosenttiin. Noin vuoteen 2040 mennessä rakennetaan puhdasta ammoniakkia käyttävä voimalaitos.

3. Vedyn varastointialusta

Ammoniakkia käytetään vedyn varastointiaineena, ja sen on käytävä läpi ammoniakin synteesi, nesteytys, kuljetus ja kaasumaisen vedyn uudelleen uuttaminen. Koko ammoniakki-vety-muunnosprosessi on kypsä.

Tällä hetkellä vedyn varastointia ja kuljetusta varten on kuusi pääasiallista tapaa: korkeapainepullojen varastointi ja kuljetus, putkistokaasujen paineistettu kuljetus, matalan lämpötilan nestemäisen vedyn varastointi ja kuljetus, nestemäisen orgaanisen aineen varastointi ja kuljetus, nestemäisen ammoniakin varastointi ja kuljetus sekä metallisen kiinteän vedyn varastointi ja kuljetus. Näistä nestemäisen ammoniakin varastointi ja kuljetus perustuu vedyn erottamiseen ammoniakin synteesin, nesteytyksen, kuljetuksen ja uudelleenkaasutuksen avulla. Ammoniakki nesteytetään -33 °C:ssa tai 1 MPa:n paineessa. Hydrauksen/dehydrauksen kustannukset ovat yli 85 %. Se ei ole herkkä kuljetusetäisyydelle ja soveltuu irtotavarana olevan vedyn keskipitkien ja pitkien matkojen varastointiin ja kuljetukseen, erityisesti merikuljetuksiin. Se on yksi lupaavimmista vedyn varastointi- ja kuljetustavoista tulevaisuudessa.

4. Kemialliset raaka-aineet

Potentiaalisena vihreänä typpilannoitteena ja vihreiden kemikaalien tärkeimpänä raaka-aineena vihreäammoniakkiedistää voimakkaasti "vihreän ammoniakin + vihreän lannoitteen" ja "vihreän ammoniakin kemikaalien" teollisuusketjujen nopeaa kehitystä.

Fossiilisesta energiasta valmistettuun synteettiseen ammoniakkiin verrattuna vihreän ammoniakin odotetaan olevan kilpailukykyinen kemiallisena raaka-aineena vasta vuonna 2035.