Roheline ammoniaak: säästev ja energiasäästlik keemia

• Autor:
• autori nimi

  Quantumrun Foresight
• Juuni 27, 2022

Ülevaate kokkuvõte

Rohelisele ammoniaagile üleminekut peetakse paljulubavaks sammuks süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamise suunas, eriti rasketööstuses ja transpordis, kus see võiks asendada vedela vesiniku energiaallikana. See nihe on osa laiemast jõupingutusest ohutumate ja säästvamate kütuste uurimisel, kuna rohelist ammoniaaki on lihtsam transportida ja selle tootmine põhineb taastuvatel energiaallikatel. Siiski on rohelise ammoniaagi tootmiskulud praegu teiste kütustega võrreldes kõrgemad, mis tekitab väljakutseid selle laialdasele kasutuselevõtule.

Ammoniaak kui energia salvestamise kontekst

Sajandeid on energiat kandvad molekulid olnud kõige kulutõhusamad odava energiaülekande vahendid. Tänapäeval on kasvav nõudlus süsinikumahuka energia asendamise järele loonud võimalused vesinikus, metanoolis ja ammoniaagis leiduvatele molekulidele, mis on fossiilkütustel põhinevate energiaallikate võimalikud asendused.

Võime säilitada energiat pikema aja jooksul eristab ammoniaaki teistest keemilistest ühenditest, kuna seda saab transportida pikkade vahemaade taha suhteliselt odavamate kuludega. Ammoniaaki on tõenäoliselt mugavam kaasas kanda kui vedelat vesinikku, mistõttu organisatsioonid arvavad, et ammoniaak võib olla parem otsene energiaallikas. Ettevõtted võivad vajadusel ka ammoniaaki krakkida selle vesinikkomponendi jaoks.

Rohelise ammoniaagi valmistamisel kasutatakse vesinikku ja lämmastikku, kus vesinik saadakse vee elektrolüüsi teel, mis on taastuvatest energiaallikatest toidetud protsess. Lämmastikku saab õhust eraldada õhueraldusseadme abil. Roheline ammoniaak võib asendada "pruuni" ammoniaaki, mis on valmistatud fossiilkütustest (tavaliselt maagaasist). Rohelist ammoniaaki saab valmistada lämmastikust ja vesinikust mitmel viisil; Siiski on Haber-Boschi protsess (mis kasutab kõrgsurveprotsessi, et kutsuda esile keemiline reaktsioon ammoniaagi tootmiseks) väidetavalt parim äriliselt elujõuline valik. 

Häiriv mõju

2020. aastal keskendusid mitmed projektid Euroopas, USA-s, Austraalias ja Jaapanis ammoniaagi kasutamisele energiaallikana. USA ettevõte Air Products and Chemicals, Saudi firma ACWA Power ja Saudi Araabias süsinikuvaba linna ehitav arendaja NEOM on 5 miljardi USA dollari suuruse projekti osana püüdnud ehitada Punase mere rannikule rohelise vesiniku rajatise. 2025. Projekti eesmärk on ehitada päikesepatareid, et koguda päikeseenergiat päevasel ajal ja tuuleturbiine, et püüda öist tuult, et toota rajatise vee-elektrolüüsitehase jaoks 4 gigavatti elektrit.

Arendajad tarniksid vesinikku traditsioonilisse Haber-Boschi tehasesse, mis kavatseb toota üle 1 miljoni tonni rohelist ammoniaaki aastas. 12.7 MJ/L juures on ammoniaagi energiatihedus suurem kui vedelal vesinikul, 8.5 MJ/L. Seda saab säilitada ka temperatuuril –33 °C, võrreldes vedela vesinikuga temperatuuril –253 °C ja see on palju vähem süttiv kui vesinik – mõlemad tegurid muudavad ammoniaagi transportimise oluliselt lihtsamaks ja odavamaks. Nende eeliste tõttu võib roheline ammoniaak muutuda järgmistel aastakümnetel paljudel piirkondlikel turgudel mitme miljardi dollari suuruseks tööstuseks. See on nende kütuste hulgas, mida meretööstus võib kaaluda taastuvenergia allikana, et vähendada süsinikdioksiidi heitkoguseid. 

Rohelise ammoniaagi tootmise hind on aga kaks kuni neli korda kallim kui pruun ammoniaak, samuti on selle tootmine kulukam kui tema konkurendi tootmine rohelise vesiniku tootmiseks ning mõned tehnoloogiad, mis on vajalikud selle suures koguses tootmiseks, on alles algusjärgus. arengust. Need tegurid koos võivad näha, et tööstuse kasv jääb 2020. aastate jooksul järk-järgult. Kui erinevad tööstusharud saavad rohelist ammoniaaki kasutada madalamate kuludega kui muud taastuvenergia vormid, eriti rasketööstuses, nagu terase tootmine ja sepised, võib roheline ammoniaak arendada turuniši, millesse ettevõtted võivad investeerimist kaaluda.

Rohelise ammoniaagi mõju energiasektoris

Rohelise ammoniaagi laiemad tagajärjed, mida kasutatakse energia salvestamise vormina, võivad hõlmata järgmist:

• Üleminek rohelisele ammoniaagile aitab mitmel rasketööstusel vähendada nende süsiniku jalajälge, mis viib nende süsinikdioksiidi heitkoguste eesmärkide saavutamiseni.
• Vedela vesiniku asendamine rohelise ammoniaagiga transporditööstuse energiaallikana, mis toob kaasa tööjõu muutusi energiatööstuses.
• Valitsused, kes juba investeerivad rohelise vesiniku tootmisse ja transpordi infrastruktuuri, laiendavad oma toetusi rohelise ammoniaagi tootmisele, mis peegeldab laiemat pühendumust puhtale energiale.
• Päikese- ja tuuletööstused saavad suuremaid investeeringuid infrastruktuuri ehitamiseks, mis toidab Haber-Boschi protsessi, edendades rohelise ammoniaagi jätkusuutlikku tootmist.
• Rohelise ammoniaagi potentsiaal turvalisema ja hõlpsamini transporditava alternatiivina vesinikule, soodustades puhaste kütuste laiemat aktsepteerimist ja kasutuselevõttu, mõjutades riiklikke ja rahvusvahelisi energiastrateegiaid.
• Rohelise ammoniaagi omamaise tootmise suurendamine, mis toob kaasa energiaimpordi vähenemise, energiajulgeoleku suurendamise ja sõltuvuse vähendamise välismaisest naftast ja gaasist.
• Rohelise ammoniaagi tootmise suurendamine, mis stimuleerib majandustegevust ja töökohtade loomist rohkete taastuvenergiaressurssidega piirkondades, soodustades tasakaalustatumat regionaalarengut.
• Liikumine rohelise ammoniaagi suunas, mis viib uute standardite ja eeskirjade kehtestamiseni, tagades selle puhta energiaallika ohutu tootmise, transportimise ja kasutamise.
• Rohelise ammoniaagi tõus elujõulise puhta energiaallikana, mis sunnib haridusasutusi juurutama uusi õppekavasid, valmistades tööjõudu ette taastuvenergia sektoris tekkivateks võimalusteks.
• Üleminek rohelisele ammoniaagile, mis toimib katalüsaatorina edasisele teadus- ja arendustegevusele puhta energia tehnoloogiate valdkonnas, moodustades aluse energiasektori tulevastele edusammudele.

Küsimused, mida kaaluda

• Kas rohelise ammoniaagi taimede arendamise eelised kaaluvad üles kulud? 
• Kas roheline ammoniaak on tulevikus elujõuline energia salvestamise vorm, eriti meretööstuse jaoks? Või astuvad selle asemele muud energia salvestamise vormid?