В условиях продолжающейся уже столетие повального увлечения проблемой пика выбросов углерода и углеродной нейтральностью страны по всему миру активно ищут энергетические технологии нового поколения и экологически чистые решения.аммиакВ последнее время аммиак привлекает к себе всеобщее внимание. По сравнению с водородом, аммиак благодаря своим очевидным преимуществам в хранении и транспортировке переходит из традиционной области сельскохозяйственных удобрений в энергетическую сферу.

Фариа, эксперт из Университета Твенте в Нидерландах, заявил, что с ростом цен на углеродные выбросы «зеленый» аммиак может стать будущим лидером среди жидких видов топлива.

Итак, что же такое «зелёный аммиак»? Каково состояние его разработки? Каковы сценарии его применения? Экономически ли это выгодно?

Зеленый аммиак и состояние его разработки

Водород является основным сырьевым материалом дляаммиакпроизводство. Таким образом, в зависимости от различных выбросов углерода в процессе производства водорода, аммиак также можно классифицировать по цвету на следующие четыре категории:

СерыйаммиакПроизводится с использованием традиционных ископаемых источников энергии (природного газа и угля).

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

Сине-зеленый аммиак: В процессе пиролиза метана метан разлагается на водород и углерод. Полученный в процессе водород используется в качестве сырья для производства аммиака с использованием экологически чистой электроэнергии.

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

Поскольку при сгорании «зеленый» аммиак образует азот и воду, а не углекислый газ, он считается «безуглеродным» топливом и одним из важных источников чистой энергии в будущем.

глобальная зеленаяаммиакРынок все еще находится на начальной стадии развития. В глобальном масштабе объем рынка «зеленого» аммиака в 2021 году составлял около 36 миллионов долларов США и, как ожидается, достигнет 5,48 миллиардов долларов США к 2030 году, при среднегодовом темпе роста в 74,8%, что свидетельствует о значительном потенциале. Компания Yundao Capital прогнозирует, что мировое годовое производство «зеленого» аммиака превысит 20 миллионов тонн в 2030 году и 560 миллионов тонн в 2050 году, что составит более 80% мирового производства аммиака.

По состоянию на сентябрь 2023 года в мире было запущено более 60 проектов по производству экологически чистого аммиака с общей планируемой производственной мощностью более 35 миллионов тонн в год. Зарубежные проекты по производству экологически чистого аммиака в основном расположены в Австралии, Южной Америке, Европе и на Ближнем Востоке.

С 2024 года в Китае стремительно развивается отечественная индустрия «зеленого» аммиака. По неполным статистическим данным, с 2024 года было запущено более 20 проектов по производству «зеленого» водорода и аммиака. Компании Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group и другие инвестировали около 200 миллиардов юаней в развитие проектов по производству «зеленого» аммиака, что в будущем позволит высвободить значительные мощности по его производству.

Сценарии применения экологически чистого аммиака

Будучи экологически чистым источником энергии, «зеленый» аммиак в будущем найдет множество применений. Помимо традиционного использования в сельском хозяйстве и промышленности, его применение также включает в себя смешивание с электроэнергией, судовое топливо, углеродную фиксацию, хранение водорода и другие области.

1. Судоходная отрасль

Выбросы углекислого газа от судоходства составляют от 3% до 4% от общемировых выбросов углекислого газа. В 2018 году Международная морская организация приняла предварительную стратегию по сокращению выбросов парниковых газов, предложив к 2030 году сократить глобальные выбросы углекислого газа от судоходства как минимум на 40% по сравнению с 2008 годом и стремиться к сокращению на 70% к 2050 году. Для достижения сокращения выбросов углерода и декарбонизации в судоходной отрасли наиболее перспективным техническим средством является замена ископаемого топлива чистым топливом.

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

Регистр судоходства Ллойда однажды предсказал, что в период с 2030 по 2050 год доля аммиака в качестве судового топлива увеличится с 7% до 20%, заменив сжиженный природный газ и другие виды топлива и став самым важным видом топлива для судоходства.

2. Энергетическая промышленность

АммиакПри сжигании не образуется CO2, а сжигание смеси аммиака позволяет использовать существующие мощности угольных электростанций без существенных изменений в конструкции котла. Это эффективная мера по снижению 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 энергоблоки имели возможность добавлять более 10% экологически чистого аммиака и сжигать уголь. Это позволит значительно снизить потребление и уровень выбросов углерода. Таким образом, добавление аммиака или чистого аммиака в тепловые энергоблоки является важным техническим направлением для сокращения выбросов углерода в сфере электроэнергетики.

Япония является одним из главных инициаторов развития электроэнергетики с использованием аммиачного топлива в качестве топлива. В 2021 году Япония разработала «Дорожную карту развития аммиачного топлива в Японии на 2021-2050 годы» и планирует завершить демонстрацию и проверку использования 20% аммиачного топлива в тепловых электростанциях к 2025 году; по мере развития технологии использования аммиачного топлива эта доля увеличится до более чем 50%; примерно к 2040 году будет построена электростанция, работающая исключительно на аммиаке.

3. Носитель водорода для хранения

Аммиак используется в качестве носителя водорода и должен пройти через процессы синтеза аммиака, сжижения, транспортировки и повторного извлечения газообразного водорода. Весь процесс превращения аммиака в водород является отработанным.

В настоящее время существует шесть основных способов хранения и транспортировки водорода: хранение и транспортировка в баллонах высокого давления, транспортировка газов под давлением по трубопроводам, хранение и транспортировка жидкого водорода при низких температурах, хранение и транспортировка жидких органических веществ, хранение и транспортировка жидкого аммиака и хранение и транспортировка твердого водорода с использованием металлов. Среди них хранение и транспортировка жидкого аммиака осуществляется путем извлечения водорода посредством синтеза аммиака, сжижения, транспортировки и регазификации. Аммиак сжижается при -33 °C или 1 МПа. Стоимость гидрирования/дегидрирования составляет более 85%. Этот метод не зависит от расстояния транспортировки и подходит для хранения и транспортировки водорода на средние и большие расстояния, особенно морским транспортом. Это один из наиболее перспективных способов хранения и транспортировки водорода в будущем.

4. Химическое сырье

В качестве потенциального экологически чистого азотного удобрения и основного сырья для экологически чистых химикатов, зеленыйаммиакбудет активно способствовать быстрому развитию производственных цепочек «зеленый аммиак + зеленые удобрения» и «зеленый аммиак в химической промышленности».

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