In de al een eeuw durende rage van koolstofpiek en koolstofneutraliteit zijn landen over de hele wereld actief op zoek naar de volgende generatie energietechnologie en groeneammoniastaat de laatste tijd wereldwijd in de belangstelling. Vergeleken met waterstof breidt ammoniak zich uit van de meest traditionele landbouwmeststof naar de energiesector vanwege de duidelijke voordelen op het gebied van opslag en transport.

Volgens Faria, een expert aan de Universiteit Twente, kan groene ammoniak in de toekomst de koning van de vloeibare brandstoffen worden nu de koolstofprijzen stijgen.

Dus, wat is groene ammoniak precies? Hoe ver is de ontwikkeling ervan? Wat zijn de toepassingsmogelijkheden? Is het economisch?

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 worden ingedeeld op basis van kleur:

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

Blauwe ammoniak: Ruwe waterstof wordt gewonnen uit fossiele brandstoffen, maar in het raffinageproces wordt gebruikgemaakt van technologie voor koolstofafvang en -opslag.

Blauwgroene ammoniak: Methaanpyrolyse ontleedt methaan tot waterstof en koolstof. De waterstof die hierbij vrijkomt, wordt gebruikt als grondstof voor de productie van ammoniak met behulp van groene stroom.

Groene ammoniak: Groene elektriciteit opgewekt met behulp van hernieuwbare energiebronnen zoals wind- en zonne-energie wordt gebruikt om water te elektrolyseren en zo 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 koolstofdioxide, wordt groene ammoniak beschouwd als een ‘koolstofvrije’ brandstof en een van de belangrijkste schone energiebronnen in de toekomst.

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

In september 2023 waren er wereldwijd meer dan 60 groene ammoniakprojecten in uitvoering, met een totale geplande productiecapaciteit van meer dan 35 miljoen ton/jaar. Buitenlandse groene ammoniakprojecten bevinden zich voornamelijk in Australië, Zuid-Amerika, Europa en het Midden-Oosten.

Sinds 2024 heeft de Chinese binnenlandse groene ammoniakindustrie zich snel ontwikkeld. Volgens onvolledige statistieken zijn er sinds 2024 meer dan 20 groene waterstofammoniakprojecten gepromoot. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation en State Energy Group hebben bijna 200 miljard yuan geïnvesteerd in de promotie van groene ammoniakprojecten, die in de toekomst een grote hoeveelheid groene ammoniakproductiecapaciteit zullen vrijmaken.

Toepassingsscenario's van groene ammoniak

Als schone energiebron kent groene ammoniak in de toekomst diverse toepassingsmogelijkheden. Naast traditionele landbouw- en industriële toepassingen omvat het vooral ook het mengen van elektriciteit, transportbrandstof, koolstofbinding, waterstofopslag en andere toepassingen.

1. Scheepvaartindustrie

De CO2-uitstoot van de scheepvaart is goed voor 3% tot 4% van de wereldwijde CO2-uitstoot. In 2018 heeft de Internationale Maritieme Organisatie (IMO) een voorlopige strategie aangenomen voor de reductie van broeikasgasemissies. Hierin werd voorgesteld om de wereldwijde CO2-uitstoot van de scheepvaart tegen 2030 met ten minste 40% te verminderen ten opzichte van 2008, en te streven naar een vermindering met 70% tegen 2050. Om CO2-reductie en -decarbonisatie in de scheepvaart te bereiken, is het gebruik van schone brandstoffen ter vervanging van fossiele energie de meest veelbelovende technische oplossing.

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

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

2. Energieopwekkingsindustrie

AmmoniaVerbranding produceert geen CO2, en ammoniakvermengde verbranding kan bestaande kolencentrales gebruiken zonder grote aanpassingen aan de ketel. Het is een effectieve maatregel om de CO2-uitstoot in kolencentrales te verminderen.

Op 15 juli publiceerden de Nationale Commissie voor Ontwikkeling en Hervorming en de Nationale Energieadministratie het "Actieplan voor koolstofarme transformatie en bouw van kolencentrales (2024-2027)", waarin werd voorgesteld dat kolencentrales na transformatie en bouw meer dan 10% groene ammoniak zouden moeten kunnen mengen en kolen zouden moeten kunnen verbranden. Het verbruik en de CO2-uitstoot worden aanzienlijk verlaagd. Het is duidelijk dat het mengen van ammoniak of zuivere ammoniak in thermische centrales een belangrijke technische richting is voor het verminderen van de CO2-uitstoot in de energieopwekking.

Japan is een belangrijke promotor van elektriciteitsopwekking met ammoniak. Japan heeft in 2021 de "Japan Ammonia Fuel Roadmap 2021-2050" opgesteld en zal de demonstratie en verificatie van 20% ammoniakbrandstof in thermische energiecentrales tegen 2025 afronden. Naarmate de technologie voor ammoniakmengsels zich verder ontwikkelt, zal dit aandeel toenemen tot meer dan 50%; rond 2040 zal een energiecentrale met pure ammoniak worden gebouwd.

3. Waterstofopslagdrager

Ammoniak wordt gebruikt als opslagmedium voor waterstof en moet de processen van ammoniaksynthese, liquefactie, transport en herextractie van gasvormige waterstof doorlopen. Het hele proces van ammoniak-waterstofomzetting is volwassen.

Momenteel zijn er zes hoofdmethoden voor waterstofopslag en -transport: opslag en transport in hogedrukcilinders, gastransport 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 opslag en transport van vaste metaalwaterstof. Vloeibare ammoniak is een van de methoden voor waterstofwinning door middel van ammoniaksynthese, liquefactie, transport en hervergassing. Ammoniak wordt vloeibaar gemaakt bij -33 °C of 1 MPa. De kosten van hydrogenering/dehydrogenering bedragen meer dan 85%. Het is niet gevoelig voor transportafstand en is geschikt voor opslag en transport van bulkwaterstof over middellange en lange afstanden, met name voor zeetransport. Het is een van de meest veelbelovende methoden voor waterstofopslag en -transport in de toekomst.

4. Chemische grondstoffen

Als potentiële groene stikstofmeststof en belangrijkste grondstof voor groene chemicaliën, groenammoniazal de snelle ontwikkeling van de industriële ketens “groene ammoniak + groene meststof” en “groene ammoniakchemie” sterk bevorderen.

Vergeleken met synthetische ammoniak uit fossiele energiebronnen, zal groene ammoniak naar verwachting pas vanaf 2035 een effectieve concurrentiepositie als chemische grondstof kunnen verwerven.