در تب و تابِ یک قرنِ اوجِ انتشار کربن و بی‌طرفیِ کربن، کشورهای سراسر جهان فعالانه به دنبال نسل بعدی فناوری انرژی و انرژی سبز هستند.آمونیاکاخیراً در کانون توجه جهانی قرار گرفته است. در مقایسه با هیدروژن، آمونیاک به دلیل مزایای آشکارش در ذخیره‌سازی و حمل و نقل، از سنتی‌ترین حوزه‌های کود کشاورزی به حوزه انرژی در حال گسترش است.

فاریا، متخصص دانشگاه توئنته هلند، گفت که با افزایش قیمت کربن، آمونیاک سبز ممکن است پادشاه آینده سوخت‌های مایع باشد.

بنابراین، آمونیاک سبز دقیقاً چیست؟ وضعیت توسعه آن چگونه است؟ سناریوهای کاربردی آن کدامند؟ آیا اقتصادی است؟

آمونیاک سبز و وضعیت توسعه آن

هیدروژن ماده اولیه اصلی برایآمونیاکتولید. بنابراین، با توجه به میزان انتشار کربن مختلف در فرآیند تولید هیدروژن، آمونیاک را می‌توان بر اساس رنگ نیز به چهار دسته زیر طبقه‌بندی کرد:

خاکستریآمونیاک: ساخته شده از انرژی فسیلی سنتی (گاز طبیعی و زغال سنگ).

آمونیاک آبی: هیدروژن خام از سوخت‌های فسیلی استخراج می‌شود، اما در فرآیند پالایش از فناوری جذب و ذخیره‌سازی کربن استفاده می‌شود.

آمونیاک آبی-سبز: فرآیند پیرولیز متان، متان را به هیدروژن و کربن تجزیه می‌کند. هیدروژن بازیابی شده در این فرآیند به عنوان ماده اولیه برای تولید آمونیاک با استفاده از برق سبز استفاده می‌شود.

آمونیاک سبز: از برق سبز تولید شده توسط انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی باد و خورشید برای الکترولیز آب جهت تولید هیدروژن استفاده می‌شود و سپس آمونیاک از نیتروژن و هیدروژن موجود در هوا سنتز می‌شود.

از آنجا که آمونیاک سبز پس از احتراق، نیتروژن و آب تولید می‌کند و دی اکسید کربن تولید نمی‌کند، آمونیاک سبز به عنوان یک سوخت «بدون کربن» و یکی از منابع مهم انرژی پاک در آینده در نظر گرفته می‌شود.

سبز جهانیآمونیاکبازار هنوز در مراحل ابتدایی خود است. از منظر جهانی، اندازه بازار آمونیاک سبز در سال 2021 حدود 36 میلیون دلار آمریکا است و انتظار می‌رود در سال 2030 به 5.48 میلیارد دلار آمریکا برسد، با میانگین نرخ رشد مرکب سالانه 74.8٪ که پتانسیل قابل توجهی دارد. Yundao Capital پیش‌بینی می‌کند که تولید سالانه جهانی آمونیاک سبز در سال 2030 از 20 میلیون تن و در سال 2050 از 560 میلیون تن فراتر رود که بیش از 80٪ از تولید جهانی آمونیاک را تشکیل می‌دهد.

تا سپتامبر ۲۰۲۳، بیش از ۶۰ پروژه آمونیاک سبز در سراسر جهان راه‌اندازی شده‌اند که ظرفیت تولید برنامه‌ریزی‌شده آنها در مجموع بیش از ۳۵ میلیون تن در سال است. پروژه‌های آمونیاک سبز خارج از کشور عمدتاً در استرالیا، آمریکای جنوبی، اروپا و خاورمیانه توزیع شده‌اند.

از سال ۲۰۲۴، صنعت داخلی آمونیاک سبز در چین به سرعت توسعه یافته است. طبق آمار ناقص، از سال ۲۰۲۴، بیش از ۲۰ پروژه آمونیاک هیدروژن سبز ترویج شده است. گروه فناوری انویژن، شرکت ساخت و ساز انرژی چین، شرکت سرمایه‌گذاری برق دولتی، گروه انرژی دولتی و غیره نزدیک به ۲۰۰ میلیارد یوان در ترویج پروژه‌های آمونیاک سبز سرمایه‌گذاری کرده‌اند که در آینده حجم زیادی از ظرفیت تولید آمونیاک سبز را آزاد خواهد کرد.

سناریوهای کاربردی آمونیاک سبز

آمونیاک سبز به عنوان یک انرژی پاک، سناریوهای کاربردی متنوعی در آینده خواهد داشت. علاوه بر کاربردهای سنتی کشاورزی و صنعتی، عمدتاً شامل تولید برق ترکیبی، سوخت کشتیرانی، تثبیت کربن، ذخیره‌سازی هیدروژن و سایر زمینه‌ها نیز می‌شود.

۱. صنعت کشتیرانی

انتشار دی اکسید کربن از طریق کشتیرانی ۳ تا ۴ درصد از انتشار دی اکسید کربن جهانی را تشکیل می‌دهد. در سال ۲۰۱۸، سازمان بین‌المللی دریانوردی یک استراتژی اولیه برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای اتخاذ کرد و پیشنهاد داد که تا سال ۲۰۳۰، انتشار کربن جهانی کشتیرانی در مقایسه با سال ۲۰۰۸ حداقل ۴۰ درصد کاهش یابد و تلاش شود تا سال ۲۰۵۰ این میزان به ۷۰ درصد کاهش یابد. به منظور دستیابی به کاهش کربن و کربن‌زدایی در صنعت کشتیرانی، جایگزینی سوخت‌های پاک با انرژی فسیلی، امیدوارکننده‌ترین ابزار فنی است.

عموماً در صنعت کشتیرانی این باور وجود دارد که آمونیاک سبز یکی از سوخت‌های اصلی برای کربن‌زدایی در صنعت کشتیرانی در آینده است.

شرکت ثبت کشتیرانی لویدز زمانی پیش‌بینی کرده بود که بین سال‌های ۲۰۳۰ تا ۲۰۵۰، سهم آمونیاک به عنوان سوخت کشتیرانی از ۷ درصد به ۲۰ درصد افزایش خواهد یافت و جایگزین گاز طبیعی مایع و سایر سوخت‌ها شده و به مهم‌ترین سوخت کشتیرانی تبدیل خواهد شد.

۲. صنعت تولید برق

آمونیاکاحتراق CO2 تولید نمی‌کند و احتراق مخلوط آمونیاک می‌تواند بدون نیاز به تغییرات اساسی در بدنه دیگ بخار، از تأسیسات نیروگاه‌های زغال‌سنگی موجود استفاده کند. این یک اقدام مؤثر برای کاهش انتشار دی‌اکسید کربن در نیروگاه‌های زغال‌سنگی است.

در ۱۵ جولای، کمیسیون توسعه و اصلاحات ملی و اداره ملی انرژی «طرح اقدام برای تحول کم کربن و ساخت نیروگاه‌های زغال‌سنگ (۲۰۲۴-۲۰۲۷)» را منتشر کردند که در آن پیشنهاد شده بود پس از تحول و ساخت، واحدهای نیروگاه زغال‌سنگ باید توانایی ترکیب بیش از ۱۰٪ آمونیاک سبز و سوزاندن زغال‌سنگ را داشته باشند. میزان مصرف و انتشار کربن به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. می‌توان مشاهده کرد که مخلوط کردن آمونیاک یا آمونیاک خالص در واحدهای نیروگاه حرارتی، یک جهت فنی مهم برای کاهش انتشار کربن در حوزه تولید برق است.

ژاپن یکی از پیشگامان اصلی تولید برق از احتراق مخلوط آمونیاک است. ژاپن در سال ۲۰۲۱ «نقشه راه سوخت آمونیاک ژاپن ۲۰۲۱-۲۰۵۰» را تدوین کرد و تا سال ۲۰۲۵، آزمایش و تأیید سوخت آمونیاک مخلوط ۲۰٪ در نیروگاه‌های حرارتی را تکمیل خواهد کرد. با تکامل فناوری مخلوط آمونیاک، این نسبت به بیش از ۵۰٪ افزایش خواهد یافت. تا حدود سال ۲۰۴۰، یک نیروگاه آمونیاک خالص ساخته خواهد شد.

۳. حامل ذخیره‌سازی هیدروژن

آمونیاک به عنوان حامل ذخیره‌سازی هیدروژن استفاده می‌شود و باید فرآیندهای سنتز آمونیاک، مایع‌سازی، انتقال و استخراج مجدد هیدروژن گازی را طی کند. کل فرآیند تبدیل آمونیاک به هیدروژن بالغ شده است.

در حال حاضر، شش روش اصلی برای ذخیره‌سازی و حمل و نقل هیدروژن وجود دارد: ذخیره‌سازی و حمل و نقل سیلندر با فشار بالا، حمل و نقل گازی تحت فشار خط لوله، ذخیره‌سازی و حمل و نقل هیدروژن مایع در دمای پایین، ذخیره‌سازی و حمل و نقل آلی مایع، ذخیره‌سازی و حمل و نقل آمونیاک مایع و ذخیره‌سازی و حمل و نقل هیدروژن جامد فلزی. در میان آنها، ذخیره‌سازی و حمل و نقل آمونیاک مایع به معنای استخراج هیدروژن از طریق سنتز آمونیاک، مایع‌سازی، حمل و نقل و گازسازی مجدد است. آمونیاک در دمای ۳۳- درجه سانتیگراد یا ۱ مگاپاسکال مایع می‌شود. هزینه هیدروژناسیون/هیدروژن‌زدایی بیش از ۸۵٪ است. این روش به فاصله حمل و نقل حساس نیست و برای ذخیره‌سازی و حمل و نقل هیدروژن فله در مسافت‌های متوسط ​​و طولانی، به ویژه حمل و نقل اقیانوسی، مناسب است. این روش یکی از امیدوارکننده‌ترین روش‌های ذخیره‌سازی و حمل و نقل هیدروژن در آینده است.

۴. مواد اولیه شیمیایی

به عنوان یک کود نیتروژن سبز بالقوه و ماده اولیه اصلی برای مواد شیمیایی سبز، سبزآمونیاکبه شدت توسعه سریع زنجیره‌های صنعتی «آمونیاک سبز + کود سبز» و «مواد شیمیایی آمونیاک سبز» را ارتقا خواهد داد.

در مقایسه با آمونیاک مصنوعی ساخته شده از انرژی فسیلی، انتظار می‌رود که آمونیاک سبز نتواند تا قبل از سال 2035 به عنوان یک ماده اولیه شیمیایی رقابت‌پذیری مؤثری داشته باشد.