Зелений аміак: стійка та енергоефективна хімія

• Автор:
• ім'я автора

  Quantumrun Foresight
• 27 Червня, 2022.

Короткий огляд

Перехід на зелений аміак розглядається як багатообіцяючий крок до скорочення викидів вуглецю, особливо у важкій промисловості та на транспорті, де він може замінити рідкий водень як джерело енергії. Ця зміна є частиною ширших зусиль, спрямованих на пошук безпечніших і стійкіших видів палива, де зелений аміак легше транспортувати, а його виробництво здійснюється за рахунок відновлюваних джерел енергії. Однак вартість виробництва зеленого аміаку наразі вища порівняно з іншими видами палива, що створює проблеми для його широкого впровадження.

Аміак як контекст зберігання енергії

Століттями молекули, що несуть енергію, слугували найбільш економічно ефективним засобом недорогої передачі енергії. Сьогодні зростання попиту на заміну вуглецевоємної енергії створило можливості для молекул водню, метанолу та аміаку як можливих замін джерел енергії на основі викопного палива.

Здатність утримувати енергію протягом тривалого періоду часу відрізняє аміак від інших хімічних сполук, оскільки його можна транспортувати на великі відстані за відносно нижчою ціною. Аміак, імовірно, зручніше носити з собою, ніж рідкий водень, тому організації вважають, що аміак може бути кращим прямим джерелом енергії. Компанії також потенційно можуть розщепити аміак для його водневого компонента, коли це необхідно.

Зелений аміак виробляється з використанням водню та азоту, де водень отримують шляхом електролізу води, процесу, що живиться відновлюваними джерелами енергії. Азот можна витягнути з повітря за допомогою установки поділу повітря. Зелений аміак може замінити «коричневий» аміак, який виготовляється з викопного палива (зазвичай природного газу). Зелений аміак можна виготовити з азоту та водню різними способами; проте процес Габера-Боша (який використовує процес високого тиску для індукування хімічної реакції з утворенням аміаку), як повідомляється, є найкращим комерційно життєздатним варіантом. 

Руйнівний вплив

У 2020 році кілька проектів у Європі, США, Австралії та Японії були спрямовані на використання аміаку як джерела енергії. У рамках проекту вартістю 5 мільярдів доларів США американська компанія Air Products and Chemicals, саудівська фірма ACWA Power і NEOM, розробник, що будує безвуглецеве місто в Саудівській Аравії, прагнули побудувати завод з виробництва зеленого водню на узбережжі Червоного моря до 2025. Проект спрямований на будівництво сонячних батарей для захоплення сонячної енергії вдень і вітряних турбін для захоплення нічного вітру для виробництва 4 гігават електроенергії для заводу з електролізу води.

Розробники постачатимуть водень на традиційний завод Haber-Bosch, який планується виробляти понад 1 мільйон тонн зеленого аміаку на рік. При 12.7 МДж/л аміак має вищу щільність енергії, ніж рідкий водень, при 8.5 МДж/л. Він також може зберігатися при –33 °C, порівняно з рідким воднем при –253 °C, і він набагато менш горючий, ніж водень, обидва фактори роблять транспортування аміаку значно легшим і дешевшим. Завдяки цим перевагам екологічний аміак може стати багатомільярдною індустрією на багатьох регіональних ринках протягом наступних десятиліть. Це одне з вибраних видів палива, яке морська галузь може розглянути як джерело відновлюваної енергії для скорочення своїх цілей щодо викидів вуглецю. 

Однак витрати на виробництво зеленого аміаку в два-чотири рази дорожчі, ніж коричневого аміаку, його виробництво також дорожче, ніж його конкурентне паливне зелений водень, і деякі технології, необхідні для його виробництва у великих кількостях, все ще знаходяться на ранніх стадіях. розвитку. Разом ці фактори можуть призвести до стрімкого зростання галузі протягом 2020-х років. Якщо різні галузі промисловості можуть використовувати екологічно чистий аміак за нижчою ціною, ніж інші види відновлюваної енергії, особливо у важкій промисловості, як-от виробництво сталі та кузні, екологічно чистий аміак може створити ринкову нішу, у яку компанії можуть розглянути можливість інвестувати.

Наслідки зеленого аміаку в енергетичному секторі

Більш широкі наслідки використання зеленого аміаку як форми зберігання енергії можуть включати:

• Перехід на зелений аміак допомагає кільком галузям важкої промисловості зменшити їхній вуглецевий слід, що веде до досягнення їхніх цілей щодо викидів вуглецю.
• Заміна рідкого водню зеленим аміаком як джерелом енергії для транспортної галузі, що призвело до зміни робочої сили в енергетичній галузі.
• Уряди вже інвестують у виробництво зеленого водню та транспортну інфраструктуру, розширюючи свої субсидії, щоб включити виробництво екологічно чистого аміаку, що відображає ширшу прихильність до чистої енергії.
• Сонячна та вітрова промисловість отримує більше інвестицій для будівництва інфраструктури, яка живить процес Haber-Bosch, сприяючи сталому виробництву екологічно чистого аміаку.
• Потенціал зеленого аміаку як безпечнішої альтернативи водню, яку легше транспортувати, заохочує ширше визнання та впровадження чистого палива, впливаючи на національні та міжнародні енергетичні стратегії.
• Збільшення внутрішнього виробництва зеленого аміаку, що призведе до скорочення імпорту енергоресурсів, підвищення енергетичної безпеки та зменшення залежності від іноземної нафти та газу.
• Збільшення виробництва зеленого аміаку, що стимулює економічну діяльність і створення робочих місць у регіонах із багатими ресурсами відновлюваної енергії, сприяючи більш збалансованому регіональному розвитку.
• Рух до «зеленого» аміаку стимулює встановлення нових стандартів і правил, що забезпечують безпечне виробництво, транспортування та використання цього чистого джерела енергії.
• Розвиток зеленого аміаку як життєздатного чистого джерела енергії спонукає навчальні заклади запроваджувати нові навчальні програми, готуючи робочу силу до нових можливостей у секторі відновлюваної енергії.
• Перехід до «зеленого» аміаку, який виступає каталізатором для подальших досліджень і розробок у сфері чистих енергетичних технологій, створюючи основу для майбутніх досягнень в енергетичному секторі.

Питання для розгляду

• Чи переваги від розробки заводів для отримання зеленого аміаку переважать витрати? 
• Чи стане зелений аміак життєздатною формою зберігання енергії в майбутньому, особливо для морської промисловості? Або інші форми зберігання енергії займуть його місце?