In de eeuwlange rage van koolstofpiek en koolstofneutraliteit zijn landen over de hele wereld actief op zoek naar de volgende generatie energietechnologie en groene energie.ammoniakwordt de laatste tijd het middelpunt van de mondiale aandacht. Vergeleken met waterstof breidt ammoniak zich uit van het meest traditionele landbouwmestveld naar het energieveld vanwege de duidelijke voordelen op het gebied van opslag en transport.

Faria, een expert aan de Universiteit Twente in Nederland, zei dat met de stijging van de koolstofprijzen groene ammoniak de toekomstige koning van vloeibare brandstoffen zou kunnen zijn.

Wat is groene ammoniak precies? Wat is de ontwikkelingsstatus ervan? Wat zijn de toepassingsscenario's? Is het economisch?

Groene ammoniak en de ontwikkelingsstatus ervan

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

Grijsammoniak: Gemaakt van traditionele fossiele energie (aardgas en steenkool).

Blauwe ammoniak: Ruwe waterstof wordt gewonnen uit fossiele brandstoffen, maar bij het raffinageproces wordt gebruik gemaakt van koolstofafvang- en -opslagtechnologie.

Blauwgroene ammoniak: Het methaanpyrolyseproces ontleedt methaan in waterstof en koolstof. De waterstof die daarbij wordt teruggewonnen, wordt gebruikt als grondstof voor de productie van ammoniak met behulp van groene stroom.

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

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

Het mondiale groenammoniakmarkt staat nog in de kinderschoenen. Vanuit mondiaal perspectief bedraagt ​​de omvang van de markt voor groene ammoniak in 2021 ongeveer 36 miljoen dollar en zal deze in 2030 naar verwachting 5,48 miljard dollar bereiken, met een gemiddeld jaarlijks samengesteld groeipercentage van 74,8%, wat een aanzienlijk potentieel heeft. Yundao Capital voorspelt dat de mondiale jaarlijkse productie van groene ammoniak in 2030 de 20 miljoen ton zal overschrijden en in 2050 de 560 miljoen ton zal overschrijden, goed voor ruim 80% van de mondiale ammoniakproductie.

Sinds september 2023 zijn er wereldwijd meer dan 60 groene ammoniakprojecten ingezet, met een totale geplande productiecapaciteit van meer dan 35 miljoen ton/jaar. Overzeese groene ammoniakprojecten worden voornamelijk gedistribueerd 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 twintig groene waterstofammoniakprojecten gepromoot. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group, enz. hebben bijna 200 miljard yuan geïnvesteerd in het bevorderen van groene ammoniakprojecten, waardoor in de toekomst een grote hoeveelheid groene ammoniakproductiecapaciteit vrij zal komen.

Toepassingsscenario's van groene ammoniak

Als schone energie heeft groene ammoniak in de toekomst verschillende toepassingsscenario’s. Naast traditioneel landbouw- en industrieel gebruik omvat het vooral ook het mengen van energieopwekking, scheepsbrandstof, koolstoffixatie, waterstofopslag en andere terreinen.

1. Scheepvaart

De kooldioxide-uitstoot door de scheepvaart is verantwoordelijk voor 3% tot 4% van de mondiale kooldioxide-uitstoot. In 2018 heeft de Internationale Maritieme Organisatie een voorlopige strategie aangenomen voor het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen, waarin wordt voorgesteld dat de mondiale CO2-uitstoot door de scheepvaart tegen 2030 met ten minste 40% zal zijn verminderd ten opzichte van 2008, en ernaar zal streven om deze tegen 2050 met 70% te verminderen. Om koolstofreductie en het koolstofvrij maken van de scheepvaartsector te bereiken, zijn schone brandstoffen ter vervanging van fossiele energie het meest veelbelovende technische middel.

In de scheepvaart wordt algemeen aangenomen dat groene ammoniak een van de belangrijkste brandstoffen is voor het koolstofarm maken van de scheepvaart in de toekomst.

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

2. Energieopwekkingsindustrie

AmmoniakBij verbranding ontstaat geen CO2, en bij verbranding met ammoniak kan gebruik worden gemaakt van bestaande kolengestookte elektriciteitscentrales zonder grote aanpassingen aan het ketellichaam. Het is een effectieve maatregel om de uitstoot van kooldioxide in kolencentrales terug te dringen.

Op 15 juli publiceerden de Nationale Ontwikkelings- en Hervormingscommissie en de Nationale Energieadministratie het ‘Actieplan voor koolstofarme transformatie en constructie van kolenenergie (2024-2027)’, waarin werd voorgesteld dat kolencentrales na transformatie en constructie de mogelijkheid om meer dan 10% groene ammoniak te mengen en steenkool te verbranden. Het verbruik en de CO2-uitstoot worden aanzienlijk verminderd. Het is duidelijk dat het mengen van ammoniak of zuivere ammoniak in thermische energie-eenheden een belangrijke technische richting is voor de vermindering van koolstofemissies op het gebied van energieopwekking.

Japan is een belangrijke promotor van energieopwekking met gemengde ammoniakverbranding. Japan formuleerde in 2021 de “2021-2050 Japan Ammonia Fuel Roadmap” en zal de demonstratie en verificatie van 20% gemengde ammoniakbrandstof in thermische energiecentrales tegen 2025 voltooien; naarmate de technologie voor het mengen van ammoniak volwassener wordt, zal dit aandeel toenemen tot meer dan 50%; rond 2040 zal er een zuivere ammoniakcentrale gebouwd worden.

3. Waterstofopslagdrager

Ammoniak wordt gebruikt als drager voor waterstofopslag en moet de processen van ammoniaksynthese, vloeibaarmaking, transport en herextractie van gasvormig waterstof doorlopen. Het hele proces van de omzetting van ammoniak en waterstof is volwassen.

Momenteel zijn er zes belangrijke manieren voor opslag en transport van waterstof: opslag en transport van cilinders onder hoge druk, transport onder gas onder druk via pijpleidingen, opslag en transport van vloeibare waterstof bij lage temperatuur, opslag en transport van vloeibare organische stoffen, opslag en transport van vloeibare ammoniak, en metaal solide opslag en transport van waterstof. Onder hen is de opslag en het transport van vloeibare ammoniak bedoeld om waterstof te extraheren door middel van ammoniaksynthese, vloeibaarmaking, transport en hervergassing. Ammoniak wordt vloeibaar gemaakt bij -33°C of 1 MPa. De kosten van hydrogenering/dehydrogenering bedragen ruim 85%. Het is niet gevoelig voor transportafstanden en is geschikt voor opslag en transport van bulkwaterstof over middellange en lange afstanden, vooral over zee. Het is een van de meest veelbelovende manieren voor de opslag en het transport van waterstof in de toekomst.

4. Chemische grondstoffen

Als potentiële groene stikstofmeststof en de belangrijkste grondstof voor groene chemicaliën, groenammoniakzal de snelle ontwikkeling van de industriële ketens ‘groene ammoniak + groene mest’ en ‘groene ammoniakchemie’ sterk bevorderen.

Vergeleken met synthetische ammoniak uit fossiele energie is de verwachting dat groene ammoniak vóór 2035 geen effectieve concurrentiepositie kan vormen als chemische grondstof.