Zelený amoniak: Udržateľná a energeticky účinná chémia

• Autor:
• meno autora

  Predvídavosť Quantumrun
• Júna 27, 2022

Súhrn prehľadu

Prechod na zelený amoniak sa považuje za sľubný krok k zníženiu emisií uhlíka, najmä v ťažkom priemysle a doprave, kde by mohol nahradiť kvapalný vodík ako zdroj energie. Tento posun je súčasťou širšieho úsilia o preskúmanie bezpečnejších a udržateľnejších palív, pričom zelený amoniak sa ľahšie prepravuje a jeho výroba je poháňaná obnoviteľnými zdrojmi energie. Výrobné náklady zeleného amoniaku sú však v súčasnosti vyššie v porovnaní s inými palivami, čo predstavuje výzvy pre jeho široké prijatie.

Amoniak ako kontext skladovania energie

Po stáročia slúžili molekuly nesúce energiu ako nákladovo najefektívnejší prostriedok na prenos energie s nízkymi nákladmi. V súčasnosti rastúci dopyt po nahradení uhlíkovo náročnej energie vytvoril príležitosti pre molekuly nachádzajúce sa vo vodíku, metanole a amoniaku ako možné náhrady za zdroje energie založené na fosílnych palivách.

Schopnosť udržať energiu počas dlhšieho časového obdobia odlišuje amoniak od iných chemických zlúčenín, pretože ho možno prepravovať na veľké vzdialenosti pri relatívne lacnejších nákladoch. Amoniak je pravdepodobne pohodlnejší na prepravu ako kvapalný vodík, vďaka čomu sa organizácie domnievajú, že amoniak môže byť lepším priamym zdrojom energie. Spoločnosti môžu v prípade potreby potenciálne štiepiť amoniak pre vodíkovú zložku.

Zelený amoniak sa vyrába pomocou vodíka a dusíka, pričom vodík sa získava elektrolýzou vody, procesom poháňaným obnoviteľnými zdrojmi energie. Dusík je možné extrahovať zo vzduchu pomocou separačnej jednotky vzduchu. Zelený amoniak môže slúžiť ako náhrada za „hnedý“ amoniak, ktorý sa vyrába z fosílnych palív (typicky zemný plyn). Zelený amoniak môže byť vyrobený z dusíka a vodíka rôznymi spôsobmi; Haber-Boschov proces (ktorý využíva vysokotlakový proces na vyvolanie chemickej reakcie na výrobu amoniaku) je údajne najlepšou komerčne životaschopnou možnosťou. 

Rušivý vplyv

V roku 2020 sa viaceré projekty v Európe, USA, Austrálii a Japonsku zamerali na využívanie amoniaku ako zdroja energie. V rámci projektu v hodnote 5 miliárd USD sa americká spoločnosť Air Products and Chemicals, saudskoarabská firma ACWA Power a NEOM, developer stavajúci bezuhlíkové mesto v Saudskej Arábii, snažili vybudovať zariadenie na výrobu zeleného vodíka na pobreží Červeného mora do r. 2025. Cieľom projektu je vybudovať solárne články na zachytávanie slnečnej energie počas dňa a veterné turbíny na zachytávanie nočných vetrov na výrobu 4 gigawattov elektriny pre zariadenie na elektrolýzu vody v zariadení.

Vývojári by vodík dodávali do tradičného závodu Haber-Bosch, ktorý má podľa plánov vyrábať viac ako 1 milión ton zeleného čpavku ročne. Amoniak má pri 12.7 MJ/L vyššiu energetickú hustotu ako kvapalný vodík, 8.5 MJ/L. Môže sa skladovať aj pri teplote –33 °C v porovnaní s kvapalným vodíkom pri teplote –253 °C a je oveľa menej horľavý ako vodík, pričom oba faktory výrazne zjednodušujú a zlacňujú prepravu amoniaku. Tieto výhody by mohli znamenať, že sa zelený čpavok v priebehu nadchádzajúcich desaťročí stane na mnohých regionálnych trhoch priemyselným odvetvím v hodnote niekoľkých miliárd dolárov. Patrí medzi vybrané druhy palív, ktoré môže námorný priemysel zvážiť ako zdroj obnoviteľnej energie na zníženie svojich cieľov v oblasti emisií uhlíka. 

Náklady na výrobu zeleného amoniaku sú však dva až štyrikrát drahšie ako hnedý amoniak, je tiež nákladnejší na výrobu ako jeho konkurent poháňa zelený vodík a niektoré technológie potrebné na jeho výrobu vo veľkých množstvách sú stále v počiatočnom štádiu. rozvoja. Tieto faktory spolu môžu spôsobiť, že rast odvetvia zostane v priebehu 2020-tych rokov rozložený. Ak rôzne priemyselné odvetvia dokážu využiť zelený amoniak pri nižších nákladoch ako iné formy obnoviteľnej energie, najmä v ťažkom priemysle, ako je výroba ocele a kováčske dielne, zelený amoniak môže vytvoriť medzeru na trhu, do ktorej môžu spoločnosti zvážiť investície.

Dôsledky zeleného amoniaku v energetickom sektore

Širšie dôsledky používania zeleného amoniaku ako formy skladovania energie môžu zahŕňať:

• Prechod na zelený amoniak pomáha niekoľkým ťažkým priemyselným odvetviam pri znižovaní ich uhlíkovej stopy, čo vedie k dosiahnutiu ich cieľov v oblasti emisií uhlíka.
• Nahradenie kvapalného vodíka zeleným amoniakom ako zdroja energie pre dopravný priemysel, čo vedie k zmenám pracovnej sily v energetickom priemysle.
• Vlády, ktoré už investujú do výroby zeleného vodíka a dopravnej infraštruktúry, rozširujú svoje dotácie o výrobu zeleného amoniaku, čo odráža širší záväzok k čistej energii.
• Solárny a veterný priemysel dostávajú zvýšené investície do výstavby infraštruktúry, ktorá napája Haber-Boschov proces a podporuje udržateľnú výrobu zeleného amoniaku.
• Potenciál zeleného amoniaku ako bezpečnejšej a ľahšie transportovateľnej alternatívy k vodíku podporuje širšie prijatie a prijatie čistých palív, čo má vplyv na národné a medzinárodné energetické stratégie.
• Zvýšenie domácej výroby zeleného amoniaku, čo vedie k zníženiu dovozu energie, zvýšeniu energetickej bezpečnosti a zníženiu závislosti od zahraničnej ropy a plynu.
• Zvýšenie výroby zeleného amoniaku stimulujúce hospodársku činnosť a vytváranie pracovných miest v regiónoch s bohatými zdrojmi obnoviteľnej energie, čím sa podporuje vyváženejší regionálny rozvoj.
• Posun smerom k zelenému amoniaku, ktorý vedie k zavedeniu nových noriem a predpisov, zabezpečujúcich bezpečnú výrobu, prepravu a využitie tohto čistého zdroja energie.
• Vzostup zeleného amoniaku ako životaschopného zdroja čistej energie podnietil vzdelávacie inštitúcie k zavedeniu nových učebných osnov, ktoré pripravujú pracovnú silu na nové príležitosti v sektore obnoviteľnej energie.
• Posun smerom k zelenému amoniaku, ktorý pôsobí ako katalyzátor pre ďalší výskum a vývoj technológií čistej energie, tvoriaci základ pre budúci pokrok v energetickom sektore.

Otázky na zváženie

• Prevýšia prínosy vývoja závodov na zelený amoniak náklady? 
• Bude zelený amoniak v budúcnosti životaschopnou formou skladovania energie, najmä pre námorný priemysel? Alebo ho nahradia iné formy skladovania energie?