I den sekellånga trenden med koldioxidtopp och koldioxidneutralitet letar länder runt om i världen aktivt efter nästa generations energiteknik och grönaammoniakhar nyligen blivit föremål för global uppmärksamhet. Jämfört med väte expanderar ammoniak från det mest traditionella jordbruksgödselområdet till energiområdet på grund av dess uppenbara fördelar vid lagring och transport.

Faria, expert vid universitetet i Twente i Nederländerna, sa att med de stigande koldioxidpriserna kan grön ammoniak bli framtidens kung av flytande bränslen.

Så, vad är egentligen grön ammoniak? Hur är dess utvecklingsstatus? Vilka är tillämpningsscenarierna? Är det ekonomiskt lönsamt?

Grön ammoniak och dess utvecklingsstatus

Väte är den viktigaste råvaran förammoniakproduktion. Därför kan ammoniak, beroende på de olika koldioxidutsläppen i vätgasproduktionsprocessen, också klassificeras i följande fyra kategorier efter färg:

GråammoniakTillverkad av traditionell fossil energi (naturgas och kol).

Blå ammoniak: Råväte utvinns från fossila bränslen, men koldioxidavskiljnings- och lagringsteknik används i raffineringsprocessen.

Blågrön ammoniak: Metanpyrolysprocessen sönderdelar metan till väte och kol. Vätet som återvinns i processen används som råmaterial för att producera ammoniak med hjälp av grön el.

Grön ammoniak: Grön el som genereras av förnybar energi som vind- och solenergi används för att elektrolysera vatten för att producera väte, och sedan syntetiseras ammoniak från kväve och väte i luften.

Eftersom grön ammoniak producerar kväve och vatten efter förbränning, och inte producerar koldioxid, anses grön ammoniak vara ett "koldioxidfritt" bränsle och en av de viktigaste rena energikällorna i framtiden.

Den globala grönaammoniakMarknaden är fortfarande i sin linda. Ur ett globalt perspektiv är marknaden för grön ammoniak cirka 36 miljoner USD år 2021 och förväntas nå 5,48 miljarder USD år 2030, med en genomsnittlig årlig tillväxttakt på 74,8 %, vilket har betydande potential. Yundao Capital förutspår att den globala årliga produktionen av grön ammoniak kommer att överstiga 20 miljoner ton år 2030 och överstiga 560 miljoner ton år 2050, vilket motsvarar mer än 80 % av den globala ammoniakproduktionen.

I september 2023 hade fler än 60 projekt för grön ammoniak driftsatts över hela världen, med en total planerad produktionskapacitet på mer än 35 miljoner ton/år. Utländska projekt för grön ammoniak är huvudsakligen distribuerade i Australien, Sydamerika, Europa och Mellanöstern.

Sedan 2024 har den inhemska gröna ammoniakindustrin i Kina utvecklats snabbt. Enligt ofullständig statistik har mer än 20 projekt med grön väteammoniak främjats sedan 2024. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group etc. har investerat nästan 200 miljarder yuan i att främja gröna ammoniakprojekt, vilket kommer att frigöra en stor mängd produktionskapacitet för grön ammoniak i framtiden.

Användningsscenarier för grön ammoniak

Som ren energi har grön ammoniak en mängd olika användningsområden i framtiden. Förutom traditionella jordbruks- och industrianvändningar omfattar den även huvudsakligen blandning av kraftproduktion, bränsletransport, kolbindning, vätgaslagring och andra områden.

1. Sjöfartsindustrin

Koldioxidutsläpp från sjöfarten står för 3–4 % av de globala koldioxidutsläppen. År 2018 antog Internationella sjöfartsorganisationen (IMO) en preliminär strategi för att minska utsläppen av växthusgaser, där man föreslår att de globala koldioxidutsläppen från sjöfarten ska minskas med minst 40 % till 2030 jämfört med 2008, och att man strävar efter att minska med 70 % till 2050. För att uppnå koldioxidminskning och minska koldioxidutsläppen inom sjöfartsnäringen är rena bränslen som ersätter fossil energi det mest lovande tekniska medlet.

Det är en allmän uppfattning inom sjöfartsnäringen att grön ammoniak är ett av de viktigaste bränslena för framtida avkarbonisering av sjöfartsnäringen.

Lloyd's Register of Shipping förutspådde en gång att andelen ammoniak som sjöfartsbränsle kommer att öka från 7 % till 20 % mellan 2030 och 2050, och att flytande naturgas och andra bränslen kommer att ersättas och bli det viktigaste sjöfartsbränslet.

2. Kraftproduktionsindustrin

AmmoniakFörbränning producerar inte koldioxid, och ammoniakblandad förbränning kan utnyttja befintliga kolkraftverksanläggningar utan större modifieringar av pannhuset. Det är en effektiv åtgärd för att minska koldioxidutsläppen i kolkraftverk.

Den 15 juli utfärdade den nationella utvecklings- och reformkommissionen och den nationella energimyndigheten ”Handlingsplanen för koldioxidsnål omställning och uppbyggnad av kolkraft (2024-2027)”, som föreslog att kolkraftverk efter omställning och uppbyggnad bör kunna blanda mer än 10 % grön ammoniak och förbränna kol. Förbrukning och koldioxidutsläpp minskas avsevärt. Det kan ses att blandning av ammoniak eller ren ammoniak i värmekraftverk är en viktig teknisk riktning för att minska koldioxidutsläppen inom kraftproduktionsområdet.

Japan är en viktig förespråkare för kraftproduktion med blandad ammoniakförbränning. Japan formulerade "Japan Ammonia Fuel Roadmap 2021-2050" år 2021 och kommer att slutföra demonstrationen och verifieringen av 20 % blandat ammoniakbränsle i värmekraftverk senast 2025. I takt med att tekniken för blandad ammoniak mognar kommer denna andel att öka till mer än 50 %; omkring 2040 kommer ett kraftverk med ren ammoniak att byggas.

3. Vätelagringsbärare

Ammoniak används som vätgaslagringsbärare och behöver genomgå processerna för ammoniaksyntes, kondensering, transport och återutvinning av gasformigt väte. Hela processen för ammoniak-väteomvandling är mogen.

För närvarande finns det sex huvudsakliga sätt att lagra och transportera vätgas: lagring och transport i högtryckscylinder, transport av gasformigt trycksatt väte i rörledningar, lagring och transport av flytande vätgas vid låg temperatur, lagring och transport av flytande organiskt material, lagring och transport av flytande ammoniak samt lagring och transport av metalliskt fast väte. Bland dessa är lagring och transport av flytande ammoniak att utvinna vätgas genom ammoniaksyntes, kondensering, transport och återförgasning. Ammoniak kondenseras vid -33 °C eller 1 MPa. Kostnaden för hydrering/dehydrogenering står för mer än 85 %. Det är inte känsligt för transportavstånd och är lämpligt för lagring och transport av bulkvätgas över medellånga och långa avstånd, särskilt sjötransport. Det är ett av de mest lovande sätten att lagra och transportera vätgas i framtiden.

4. Kemiska råvaror

Som ett potentiellt grönt kvävegödselmedel och den viktigaste råvaran för gröna kemikalier, grönammoniakkommer starkt att främja den snabba utvecklingen av industrikedjorna ”grön ammoniak + grönt gödningsmedel” och ”gröna ammoniakkemikalier”.

Jämfört med syntetisk ammoniak framställd av fossil energi förväntas grön ammoniak inte kunna utgöra effektiv konkurrenskraft som kemisk råvara före 2035.