В течение вековой лихорадки углеродного пика и углеродной нейтральности страны по всему миру активно ищут следующее поколение энергетических технологий и экологически чистыхаммиакВ последнее время он становится центром внимания всего мира. По сравнению с водородом, аммиак расширяет своё применение из традиционного сельскохозяйственного удобрения в энергетическую сферу благодаря своим очевидным преимуществам в хранении и транспортировке.

Фариа, эксперт из Университета Твенте в Нидерландах, заявил, что с ростом цен на углерод зеленый аммиак может стать будущим королем жидкого топлива.

Итак, что же такое «зелёный аммиак»? Какова стадия его разработки? Каковы сферы его применения? Экономичен ли он?

Зеленый аммиак и статус его развития

Водород является основным сырьем дляаммиакТаким образом, в зависимости от уровня выбросов углерода в процессе производства водорода, аммиак можно разделить на следующие четыре категории по цвету:

Серыйаммиак: Изготовлено из традиционных ископаемых видов энергии (природного газа и угля).

Синий аммиак: сырой водород извлекается из ископаемого топлива, но в процессе переработки используется технология улавливания и хранения углерода.

Сине-зелёный аммиак: процесс пиролиза метана разлагает его на водород и углерод. Полученный в процессе водород используется в качестве сырья для производства аммиака с использованием экологически чистой электроэнергии.

Зеленый аммиак: зеленая электроэнергия, вырабатываемая с помощью возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца, используется для электролиза воды для получения водорода, а затем из азота и водорода в воздухе синтезируется аммиак.

Поскольку при сгорании зеленого аммиака образуются азот и вода, но не выделяется углекислый газ, зеленый аммиак считается «нулевым углеродным» топливом и одним из важных источников чистой энергии в будущем.

Глобальный зеленыйаммиакРынок всё ещё находится в зачаточном состоянии. В глобальном масштабе объём рынка «зелёного» аммиака в 2021 году составит около 36 млн долларов США, а к 2030 году, как ожидается, достигнет 5,48 млрд долларов США. Среднегодовой темп роста составит 74,8%, что обладает значительным потенциалом. По прогнозам Yundao Capital, глобальное годовое производство «зелёного» аммиака превысит 20 млн тонн к 2030 году и 560 млн тонн к 2050 году, что составит более 80% мирового производства аммиака.

По состоянию на сентябрь 2023 года по всему миру развернуто более 60 проектов по производству «зелёного» аммиака с общей плановой мощностью производства более 35 миллионов тонн в год. Зарубежные проекты по производству «зелёного» аммиака реализуются преимущественно в Австралии, Южной Америке, Европе и на Ближнем Востоке.

С 2024 года отечественная отрасль производства зелёного аммиака в Китае стремительно развивается. По неполным данным, с 2024 года было реализовано более 20 проектов по производству зелёного водорода и аммиака. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group и другие компании инвестировали около 200 миллиардов юаней в продвижение проектов по производству зелёного аммиака, что в будущем позволит значительно увеличить мощности по производству зелёного аммиака.

Сценарии применения зеленого аммиака

Зелёный аммиак, как чистый источник энергии, может найти широкое применение в будущем. Помимо традиционных сельскохозяйственных и промышленных применений, он также находит применение в комбинированной энергетике, судоходстве, связывании углерода, хранении водорода и других областях.

1. Судоходная отрасль

Выбросы углекислого газа от судоходства составляют от 3% до 4% от общего объема мировых выбросов углекислого газа. В 2018 году Международная морская организация приняла предварительную стратегию сокращения выбросов парниковых газов, предполагающую, что к 2030 году мировые выбросы углерода от судоходства сократятся как минимум на 40% по сравнению с 2008 годом, а к 2050 году планируется достичь снижения на 70%. Для достижения сокращения выбросов углерода и декарбонизации в судоходной отрасли наиболее перспективным техническим решением является замена ископаемого топлива экологически чистыми видами топлива.

В судоходной отрасли широко распространено мнение, что зеленый аммиак является одним из основных видов топлива для декарбонизации судоходной отрасли в будущем.

Регистр судоходства Ллойда когда-то предсказал, что в период между 2030 и 2050 годами доля аммиака в качестве судового топлива увеличится с 7% до 20%, заменив сжиженный природный газ и другие виды топлива и став важнейшим судовым топливом.

2. Энергетическая отрасль

АммиакСжигание не приводит к образованию CO2, а сжигание смеси аммиака позволяет использовать существующие мощности угольных электростанций без существенной модификации корпуса котла. Это эффективная мера по сокращению выбросов углекислого газа на угольных электростанциях.

15 июля Национальная комиссия по развитию и реформам и Национальное энергетическое управление опубликовали «План действий по низкоуглеродной трансформации и строительству угольных электростанций (2024–2027 гг.)», в котором предлагается, чтобы после трансформации и строительства угольные электростанции имели возможность смешивать более 10% зелёного аммиака и сжигать уголь. Это значительно снижает потребление и выбросы углерода. Можно видеть, что смешивание аммиака или чистого аммиака в тепловых электростанциях является важным техническим направлением для сокращения выбросов углерода в сфере производства электроэнергии.

Япония является одним из основных сторонников использования аммиачной смеси для производства электроэнергии. В 2021 году Япония разработала «Дорожную карту использования аммиачного топлива в Японии на 2021–2050 годы» и к 2025 году завершит демонстрацию и проверку использования 20% аммиачной смеси на тепловых электростанциях. По мере развития технологии использования аммиачной смеси эта доля увеличится до более чем 50%. Примерно к 2040 году будет построена электростанция, работающая исключительно на аммиаке.

3. Хранилище водорода

Аммиак используется в качестве носителя водорода и должен пройти через процессы синтеза аммиака, сжижения, транспортировки и реэкстракции газообразного водорода. Весь процесс конверсии аммиака в водород отработан.

В настоящее время существует шесть основных способов хранения и транспортировки водорода: хранение и транспортировка в баллонах высокого давления, транспортировка в газообразном состоянии под давлением по трубопроводу, хранение и транспортировка жидкого водорода при низкой температуре, хранение и транспортировка жидких органических веществ, хранение и транспортировка жидкого аммиака и хранение и транспортировка твердого металла с водородом. Среди них хранение и транспортировка жидкого аммиака заключается в извлечении водорода путем синтеза аммиака, сжижения, транспортировки и регазификации. Аммиак сжижается при температуре -33 °C или 1 МПа. Стоимость гидрирования/дегидрирования составляет более 85%. Он не чувствителен к расстоянию транспортировки и подходит для хранения и транспортировки водорода на средние и дальние расстояния, особенно для транспортировки по морю. Это один из самых перспективных способов хранения и транспортировки водорода в будущем.

4. Химическое сырье

В качестве потенциального зеленого азотного удобрения и основного сырья для зеленых химикатов, зеленыеаммиакбудет активно способствовать быстрому развитию промышленных цепочек «зеленый аммиак + зеленое удобрение» и «зеленый аммиачный химикат».

По сравнению с синтетическим аммиаком, полученным из ископаемого топлива, ожидается, что «зеленый» аммиак не сможет стать эффективным конкурентоспособным химическим сырьем до 2035 года.