Ve stoletém šílenství uhlíkového vrcholu a uhlíkové neutrality země po celém světě aktivně hledají novou generaci energetických technologií a ekologickýchamoniakse v poslední době stává středem celosvětové pozornosti. Ve srovnání s vodíkem se čpavek rozšiřuje z nejtradičnějšího zemědělského hnojiva do energetického pole díky svým zjevným výhodám při skladování a přepravě.

Faria, expert z University of Twente v Nizozemsku, uvedl, že s růstem cen uhlíku může být zelený čpavek budoucím králem kapalných paliv.

Takže, co přesně je zelený amoniak? Jaký je stav jeho vývoje? Jaké jsou scénáře aplikace? Je to ekonomické?

Zelený amoniak a jeho vývojový stav

Vodík je hlavní surovinou proamoniakvýroba. Proto podle různých emisí uhlíku v procesu výroby vodíku lze amoniak také klasifikovat do následujících čtyř kategorií podle barvy:

Šedáamoniak: Vyrobeno z tradiční fosilní energie (zemní plyn a uhlí).

Modrý čpavek: Surový vodík se získává z fosilních paliv, ale v procesu rafinace se používá technologie zachycování a ukládání uhlíku.

Modrozelený čpavek: Proces pyrolýzy metanu rozkládá metan na vodík a uhlík. Vodík získaný v procesu se používá jako surovina k výrobě čpavku pomocí zelené elektřiny.

Zelený čpavek: Zelená elektřina generovaná obnovitelnými zdroji energie, jako je větrná a solární energie, se používá k elektrolýze vody k výrobě vodíku a poté se čpavek syntetizuje z dusíku a vodíku ve vzduchu.

Protože zelený čpavek po spalování produkuje dusík a vodu a neprodukuje oxid uhličitý, je zelený čpavek považován za palivo s „nulovým obsahem uhlíku“ a za jeden z důležitých zdrojů čisté energie budoucnosti.

Globální zelenáamoniaktrh je stále v plenkách. Z globálního hlediska je velikost trhu se zeleným čpavkem v roce 2021 přibližně 36 milionů USD a očekává se, že v roce 2030 dosáhne 5,48 miliardy USD s průměrnou roční mírou růstu směsi 74,8 %, což má značný potenciál. Yundao Capital předpovídá, že celosvětová roční produkce zeleného čpavku přesáhne v roce 2030 20 milionů tun a v roce 2050 přesáhne 560 milionů tun, což představuje více než 80 % celosvětové produkce čpavku.

Od září 2023 bylo po celém světě nasazeno více než 60 projektů zeleného amoniaku s celkovou plánovanou výrobní kapacitou více než 35 milionů tun/rok. Zámořské projekty zeleného amoniaku jsou distribuovány především v Austrálii, Jižní Americe, Evropě a na Středním východě.

Od roku 2024 se domácí průmysl zeleného amoniaku v Číně rychle rozvíjí. Podle neúplných statistik bylo od roku 2024 podpořeno více než 20 projektů zeleného vodíku čpavku. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group atd. investovaly téměř 200 miliard juanů do propagace projektů zeleného amoniaku, které v budoucnu uvolní velké množství kapacity na výrobu zeleného amoniaku.

Aplikační scénáře zeleného amoniaku

Jako čistá energie má zelený čpavek v budoucnu různé scénáře použití. Kromě tradičního zemědělského a průmyslového využití zahrnuje také především kombinovanou výrobu energie, lodní palivo, fixaci uhlíku, skladování vodíku a další obory.

1. Lodní průmysl

Emise oxidu uhličitého z lodní dopravy představují 3 až 4 % celosvětových emisí oxidu uhličitého. V roce 2018 přijala Mezinárodní námořní organizace předběžnou strategii pro snižování emisí skleníkových plynů, v níž navrhuje, aby se do roku 2030 celosvětové emise uhlíku z lodní dopravy snížily nejméně o 40 % ve srovnání s rokem 2008 a aby se do roku 2050 snažily snížit o 70 %. k dosažení snížení uhlíku a dekarbonizace v lodním průmyslu jsou nejslibnějším technickým prostředkem čistá paliva nahrazující fosilní energii.

V lodním průmyslu se obecně věří, že zelený amoniak je v budoucnu jedním z hlavních paliv pro dekarbonizaci v lodním průmyslu.

Lloyd's Register of Shipping kdysi předpověděl, že mezi lety 2030 a 2050 se podíl čpavku jako lodního paliva zvýší ze 7 % na 20 %, čímž nahradí zkapalněný zemní plyn a další paliva a stane se nejdůležitějším lodním palivem.

2. Energetický průmysl

Amoniakspalováním nevzniká CO2 a smíšené spalování čpavku může využívat stávající zařízení uhelné elektrárny bez větších úprav kotelního tělesa. Jde o účinné opatření pro snížení emisí oxidu uhličitého v uhelných elektrárnách.

Národní rozvojová a reformní komise a Národní energetická správa vydaly 15. července „Akční plán pro nízkouhlíkovou transformaci a výstavbu uhelné energetiky (2024-2027)“, který navrhl, aby po transformaci a výstavbě měly uhelné bloky schopnost smíchat více než 10 % zeleného čpavku a spalovat uhlí. Spotřeba a úrovně emisí uhlíku jsou výrazně sníženy. Je vidět, že míchání čpavku nebo čistého čpavku v tepelných energetických jednotkách je důležitým technickým směrem ke snižování emisí uhlíku v oblasti výroby energie.

Japonsko je hlavním propagátorem výroby energie ze spalování se směsí amoniaku. Japonsko v roce 2021 formulovalo „2021–2050 Japan Amonia Fuel Roadmap“ a do roku 2025 dokončí demonstraci a ověření 20% směsi paliva obsahujícího amoniak v tepelných elektrárnách; jak technologie čpavkových směsí dozrává, tento podíl se zvýší na více než 50 %; kolem roku 2040 bude postavena elektrárna na čistý čpavek.

3. Nosič pro skladování vodíku

Amoniak se používá jako nosič pro skladování vodíku a musí projít procesy syntézy amoniaku, zkapalňování, přepravy a zpětné extrakce plynného vodíku. Celý proces přeměny amoniak-vodík je vyzrálý.

V současné době existuje šest hlavních způsobů skladování a přepravy vodíku: skladování a přeprava ve vysokotlakých lahvích, přeprava v plynném potrubí pod tlakem, skladování a přeprava kapalného vodíku při nízké teplotě, skladování a přeprava kapalných organických látek, skladování a přeprava kapalného amoniaku a kov skladování a přepravu pevného vodíku. Mezi nimi skladování a přeprava kapalného amoniaku je extrahovat vodík prostřednictvím syntézy amoniaku, zkapalňování, přepravy a znovuzplyňování. Amoniak se zkapalňuje při -33 °C nebo 1 MPa. Náklady na hydrogenaci/dehydrogenaci tvoří více než 85 %. Není citlivý na přepravní vzdálenost a je vhodný pro skladování a přepravu hromadného vodíku na střední a dlouhé vzdálenosti, zejména námořní přepravu. Je to jeden z nejslibnějších způsobů skladování a přepravy vodíku v budoucnosti.

4. Chemické suroviny

Jako potenciální zelené dusíkaté hnojivo a hlavní surovina pro zelené chemikálie, zelenáamoniakbude silně podporovat rychlý rozvoj průmyslových řetězců „zelený amoniak + zelené hnojivo“ a „chemikálie zeleného amoniaku“.

Ve srovnání se syntetickým čpavkem vyrobeným z fosilní energie se očekává, že zelený čpavek nebude schopen vytvořit účinnou konkurenceschopnost jako chemická surovina před rokem 2035.