In de al een eeuw durende obsessie met de piek in CO2-uitstoot en CO2-neutraliteit, zijn landen over de hele wereld actief op zoek naar de volgende generatie energietechnologie en groene oplossingen.ammoniaammoniak staat de laatste tijd steeds meer in de belangstelling wereldwijd. In vergelijking met waterstof breidt ammoniak zich uit van de traditionele landbouwmeststofsector naar de energiesector, vanwege de duidelijke voordelen op het gebied van opslag en transport.

Faria, een expert aan de Universiteit Twente in Nederland, zei dat met de stijgende CO2-prijzen groene ammoniak wel eens de toekomstige koning van de vloeibare brandstoffen zou kunnen worden.

Wat is groene ammoniak precies? Hoe staat het met de ontwikkeling ervan? Wat zijn de toepassingsmogelijkheden? Is het economisch haalbaar?

Groene ammoniak en de ontwikkelingsstatus ervan

Waterstof is de belangrijkste grondstof voorammoniaproductie. Daarom kan ammoniak, afhankelijk van de verschillende koolstofemissies in het waterstofproductieproces, ook in de volgende vier categorieën op basis van kleur worden ingedeeld:

GrijsammoniaGemaakt met behulp van traditionele fossiele energiebronnen (aardgas en steenkool).

Blauwe ammoniak: Ruwe waterstof wordt gewonnen uit fossiele brandstoffen, maar bij de raffinage wordt gebruikgemaakt van koolstofafvang- en -opslagtechnologie.

Blauwgroene ammoniak: Bij het pyrolyseproces van methaan wordt methaan ontleed in waterstof en koolstof. De waterstof die daarbij vrijkomt, wordt gebruikt als grondstof voor de productie van ammoniak met behulp van groene stroom.

Groene ammoniak: Groene elektriciteit, opgewekt door hernieuwbare energiebronnen zoals wind- en zonne-energie, wordt gebruikt om water te elektrolyseren en waterstof te produceren. Vervolgens wordt ammoniak gesynthetiseerd uit stikstof en waterstof in de lucht.

Omdat groene ammoniak na verbranding stikstof en water produceert en geen kooldioxide, wordt groene ammoniak beschouwd als een "koolstofvrije" brandstof en een van de belangrijke schone energiebronnen van de toekomst.

De wereldwijde groeneammoniaDe markt bevindt zich nog in de kinderschoenen. Wereldwijd gezien bedraagt ​​de omvang van de markt voor groene ammoniak ongeveer 36 miljoen dollar in 2021 en zal deze naar verwachting 5,48 miljard dollar bereiken in 2030, met een gemiddelde jaarlijkse samengestelde groei van 74,8%, wat een aanzienlijk potentieel biedt. Yundao Capital voorspelt dat de wereldwijde jaarlijkse productie van groene ammoniak in 2030 de 20 miljoen ton zal overschrijden en in 2050 de 560 miljoen ton zal overschrijden, goed voor meer dan 80% van de wereldwijde ammoniakproductie.

In september 2023 waren er wereldwijd meer dan 60 projecten voor de productie van groene ammoniak operationeel, met een totale geplande productiecapaciteit van meer dan 35 miljoen ton per jaar. Deze projecten bevinden zich voornamelijk in Australië, Zuid-Amerika, Europa en het Midden-Oosten.

Sinds 2024 heeft de binnenlandse groene ammoniakindustrie in China zich snel ontwikkeld. Volgens onvolledige statistieken zijn er sinds 2024 meer dan 20 projecten voor groene ammoniakproductie gestart. Bedrijven zoals Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation en State Energy Group hebben bijna 200 miljard yuan geïnvesteerd in de ontwikkeling van groene ammoniakprojecten, wat in de toekomst een aanzienlijke productiecapaciteit voor groene ammoniak zal opleveren.

Toepassingsscenario's van groene ammoniak

Groene ammoniak is een schone energiebron met diverse toepassingsmogelijkheden in de toekomst. Naast traditioneel agrarisch en industrieel gebruik, wordt het ook veel gebruikt bij de opwekking van elektriciteit, als brandstof voor de scheepvaart, voor koolstofvastlegging, waterstofopslag en andere toepassingen.

1. Scheepvaartindustrie

De CO2-uitstoot van de scheepvaart is verantwoordelijk voor 3% tot 4% van de wereldwijde CO2-uitstoot. In 2018 heeft de Internationale Maritieme Organisatie (IMO) een voorlopige strategie voor de reductie van broeikasgasemissies aangenomen, waarin wordt voorgesteld dat de wereldwijde CO2-uitstoot van de scheepvaart in 2030 met ten minste 40% zal zijn verminderd ten opzichte van 2008, en dat er in 2050 naar een reductie van 70% gestreefd zal worden. Om CO2-reductie en decarbonisatie in de scheepvaartsector te realiseren, is de vervanging van fossiele brandstoffen door schone brandstoffen de meest veelbelovende technische oplossing.

In de scheepvaartsector heerst de algemene opvatting dat groene ammoniak een van de belangrijkste brandstoffen is voor de decarbonisatie van de scheepvaart in de toekomst.

Lloyd's Register of Shipping voorspelde ooit dat tussen 2030 en 2050 het aandeel ammoniak als scheepsbrandstof zou stijgen van 7% naar 20%, waarmee het vloeibaar aardgas en andere brandstoffen zou vervangen en de belangrijkste scheepsbrandstof zou worden.

2. Energieopwekkingsindustrie

AmmoniaVerbranding produceert geen CO2 en ammoniak-mengverbranding kan gebruikmaken van bestaande installaties van kolencentrales zonder ingrijpende aanpassingen aan de ketel. Het is een effectieve maatregel om de CO2-uitstoot van kolencentrales te verminderen.

Op 15 juli publiceerden de Nationale Ontwikkelings- en Hervormingscommissie en de Nationale Energieadministratie het "Actieplan voor koolstofarme transformatie en bouw van kolencentrales (2024-2027)". Hierin wordt voorgesteld dat kolencentrales na transformatie en bouw in staat moeten zijn om meer dan 10% groene ammoniak bij te mengen met steenkool. Dit leidt tot een aanzienlijke verlaging van het verbruik en de CO2-uitstoot. Het mengen van ammoniak of pure ammoniak in thermische centrales is dus een belangrijke technische richting voor de reductie van CO2-uitstoot in de energiesector.

Japan is een belangrijke promotor van de verbranding van elektriciteit met ammoniakmengsels. Japan heeft in 2021 de "Japan Ammonia Fuel Roadmap 2021-2050" opgesteld en zal de demonstratie en verificatie van 20% ammoniakmengsels in thermische centrales tegen 2025 voltooien. Naarmate de technologie voor ammoniakmengsels zich verder ontwikkelt, zal dit percentage oplopen tot meer dan 50%. Rond 2040 zal een elektriciteitscentrale die volledig op ammoniak draait, gebouwd zijn.

3. Opslagdrager voor waterstof

Ammoniak wordt gebruikt als drager voor waterstofopslag en doorloopt de processen van ammoniaksynthese, vloeibaarmaking, transport en terugwinning van gasvormige waterstof. Het gehele proces van ammoniak-waterstofomzetting is inmiddels volledig ontwikkeld.

Momenteel zijn er zes belangrijke manieren om waterstof op te slaan en te transporteren: opslag en transport in hogedrukcilinders, gastransport onder druk via pijpleidingen, opslag en transport van vloeibare waterstof bij lage temperaturen, opslag en transport van vloeibare organische stoffen, opslag en transport van vloeibare ammoniak en opslag en transport van vaste waterstof in metalen. Bij de opslag en het transport van vloeibare ammoniak wordt waterstof gewonnen door middel van ammoniaksynthese, vloeibaarmaking, transport en hervergassing. Ammoniak wordt vloeibaar gemaakt bij -33 °C of 1 MPa. De kosten voor hydrogenering/dehydrogenering bedragen meer dan 85%. Deze methode is niet gevoelig voor de transportafstand en is geschikt voor de opslag en het transport van grote hoeveelheden waterstof over middellange en lange afstanden, met name over zee. Het is een van de meest veelbelovende manieren om waterstof in de toekomst op te slaan en te transporteren.

4. Chemische grondstoffen

Als potentiële groene stikstofmeststof en de belangrijkste grondstof voor groene chemicaliën, groeneammoniazal de snelle ontwikkeling van de industriële ketens "groene ammoniak + groene meststof" en "groene ammoniakchemicaliën" sterk bevorderen.

Vergeleken met synthetische ammoniak die uit fossiele brandstoffen wordt gewonnen, zal groene ammoniak naar verwachting pas na 2035 een effectieve concurrentiepositie als chemische grondstof kunnen verwerven.