Im jahrhundertelangen Hype um CO2-Peak und CO2-Neutralität sind Länder auf der ganzen Welt aktiv auf der Suche nach der nächsten Generation der Energietechnologie, und zwar nach grüner EnergieAmmoniakrückt in letzter Zeit in den Fokus globaler Aufmerksamkeit. Im Vergleich zu Wasserstoff expandiert Ammoniak aufgrund seiner offensichtlichen Vorteile bei Lagerung und Transport vom traditionellsten landwirtschaftlichen Düngemittelbereich zum Energiebereich.

Faria, ein Experte an der Universität Twente in den Niederlanden, sagte, dass grünes Ammoniak angesichts der steigenden Kohlenstoffpreise der zukünftige König der flüssigen Kraftstoffe sein könnte.

Was genau ist grünes Ammoniak? Wie ist der Entwicklungsstand? Welche Anwendungsszenarien gibt es? Ist es wirtschaftlich?

Grünes Ammoniak und sein Entwicklungsstand

Wasserstoff ist der Hauptrohstoff fürAmmoniakProduktion. Entsprechend der unterschiedlichen Kohlenstoffemissionen im Wasserstoffproduktionsprozess kann Ammoniak daher auch farblich in die folgenden vier Kategorien eingeteilt werden:

GrauAmmoniak: Hergestellt aus traditioneller fossiler Energie (Erdgas und Kohle).

Blaues Ammoniak: Roher Wasserstoff wird aus fossilen Brennstoffen gewonnen, bei der Raffinierung wird jedoch Technologie zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung eingesetzt.

Blaugrünes Ammoniak: Der Methanpyrolyseprozess zerlegt Methan in Wasserstoff und Kohlenstoff. Der dabei gewonnene Wasserstoff dient als Rohstoff zur Herstellung von Ammoniak mit Ökostrom.

Grüner Ammoniak: Grüner Strom, der durch erneuerbare Energien wie Wind- und Sonnenenergie erzeugt wird, wird zur Elektrolyse von Wasser zur Herstellung von Wasserstoff verwendet. Anschließend wird Ammoniak aus Stickstoff und Wasserstoff in der Luft synthetisiert.

Da grünes Ammoniak nach der Verbrennung Stickstoff und Wasser und kein Kohlendioxid erzeugt, gilt grünes Ammoniak als „kohlenstofffreier“ Kraftstoff und als eine der wichtigen sauberen Energiequellen der Zukunft.

Das globale GrünAmmoniakDer Markt steckt noch in den Kinderschuhen. Aus globaler Sicht beträgt die Marktgröße für grünes Ammoniak im Jahr 2021 etwa 36 Millionen US-Dollar und wird im Jahr 2030 voraussichtlich 5,48 Milliarden US-Dollar erreichen, mit einer durchschnittlichen jährlichen durchschnittlichen Wachstumsrate von 74,8 %, was ein erhebliches Potenzial bietet. Yundao Capital prognostiziert, dass die weltweite jährliche Produktion von grünem Ammoniak im Jahr 2030 20 Millionen Tonnen und im Jahr 2050 560 Millionen Tonnen übersteigen wird, was mehr als 80 % der weltweiten Ammoniakproduktion ausmacht.

Bis September 2023 wurden weltweit mehr als 60 grüne Ammoniakprojekte mit einer geplanten Gesamtproduktionskapazität von mehr als 35 Millionen Tonnen/Jahr umgesetzt. Übersee-Projekte für grünes Ammoniak werden hauptsächlich in Australien, Südamerika, Europa und im Nahen Osten vertrieben.

Seit 2024 hat sich die heimische grüne Ammoniakindustrie in China rasant entwickelt. Unvollständigen Statistiken zufolge wurden seit 2024 mehr als 20 Projekte für grünen Wasserstoff-Ammoniak gefördert. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group usw. haben fast 200 Milliarden Yuan in die Förderung von Projekten für grünes Ammoniak investiert, die in Zukunft eine große Menge an Produktionskapazitäten für grünes Ammoniak freisetzen werden.

Anwendungsszenarien von grünem Ammoniak

Als saubere Energie hat grünes Ammoniak in der Zukunft vielfältige Anwendungsszenarien. Neben den traditionellen landwirtschaftlichen und industriellen Anwendungen umfasst es vor allem auch die Mischung von Stromerzeugung, Schiffstreibstoff, Kohlenstofffixierung, Wasserstoffspeicherung und anderen Bereichen.

1. Schifffahrtsindustrie

Die Kohlendioxidemissionen der Schifffahrt machen 3 bis 4 % der weltweiten Kohlendioxidemissionen aus. Im Jahr 2018 verabschiedete die Internationale Seeschifffahrtsorganisation eine vorläufige Strategie zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen und schlägt vor, dass die weltweiten Kohlenstoffemissionen der Schifffahrt bis 2030 im Vergleich zu 2008 um mindestens 40 % gesenkt werden und bis 2050 eine Reduzierung um 70 % angestrebt wird Um eine CO2-Reduzierung und Dekarbonisierung in der Schifffahrtsindustrie zu erreichen, ist die Verwendung sauberer Kraftstoffe als Ersatz für fossile Energie das vielversprechendste technische Mittel.

In der Schifffahrtsbranche wird allgemein davon ausgegangen, dass grünes Ammoniak einer der Haupttreibstoffe für die Dekarbonisierung der Schifffahrtsbranche in der Zukunft ist.

Lloyd's Register of Shipping prognostizierte einmal, dass der Anteil von Ammoniak als Schiffstreibstoff zwischen 2030 und 2050 von 7 % auf 20 % steigen und Flüssigerdgas und andere Treibstoffe zum wichtigsten Schiffstreibstoff verdrängen wird.

2. Energieerzeugungsindustrie

AmmoniakBei der Verbrennung entsteht kein CO2, und bei der Ammoniak-Mischverbrennung können bestehende Kohlekraftwerksanlagen ohne größere Änderungen am Kesselkörper genutzt werden. Es ist eine wirksame Maßnahme zur Reduzierung des Kohlendioxidausstoßes in Kohlekraftwerken.

Am 15. Juli veröffentlichten die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission und die Nationale Energieverwaltung den „Aktionsplan für die kohlenstoffarme Transformation und den Bau von Kohlekraftwerken (2024–2027)“, der vorschlug, dass nach der Transformation und dem Bau Kohlekraftwerke entstehen sollten die Fähigkeit, mehr als 10 % grünes Ammoniak zu mischen und Kohle zu verbrennen. Verbrauch und CO2-Ausstoß werden deutlich reduziert. Es ist ersichtlich, dass das Mischen von Ammoniak oder reinem Ammoniak in Wärmekraftwerken eine wichtige technische Richtung zur Reduzierung der CO2-Emissionen im Bereich der Stromerzeugung darstellt.

Japan ist ein wichtiger Förderer der Stromerzeugung mit Ammoniak-Mischverbrennung. Japan hat 2021 die „Japan Ammonia Fuel Roadmap 2021-2050“ formuliert und wird die Demonstration und Verifizierung von 20 % gemischtem Ammoniakbrennstoff in Wärmekraftwerken bis 2025 abschließen; Mit zunehmender Reife der Ammoniak-Mischtechnologie wird dieser Anteil auf über 50 % steigen; Bis etwa 2040 soll ein reines Ammoniakkraftwerk entstehen.

3. Wasserstoffspeicherträger

Ammoniak wird als Wasserstoffspeicherträger verwendet und muss die Prozesse der Ammoniaksynthese, Verflüssigung, des Transports und der Wiedergewinnung von gasförmigem Wasserstoff durchlaufen. Der gesamte Prozess der Ammoniak-Wasserstoff-Umwandlung ist ausgereift.

Derzeit gibt es sechs Hauptmethoden zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff: Lagerung und Transport in Hochdruckflaschen, gasförmiger Drucktransport in Pipelines, Lagerung und Transport von flüssigem Wasserstoff bei niedriger Temperatur, Lagerung und Transport flüssiger organischer Stoffe, Lagerung und Transport von flüssigem Ammoniak und Metall Speicherung und Transport von festem Wasserstoff. Unter anderem besteht die Speicherung und der Transport von flüssigem Ammoniak darin, Wasserstoff durch Ammoniaksynthese, Verflüssigung, Transport und Regasifizierung zu extrahieren. Ammoniak wird bei -33 °C oder 1 MPa verflüssigt. Die Kosten für die Hydrierung/Dehydrierung machen mehr als 85 % aus. Es ist unabhängig von der Transportdistanz und eignet sich für die Lagerung und den Transport von Wasserstoff in großen Mengen über mittlere und lange Distanzen, insbesondere für den Seetransport. Es handelt sich um eine der vielversprechendsten Methoden zur Speicherung und zum Transport von Wasserstoff in der Zukunft.

4. Chemische Rohstoffe

Als potenzieller grüner Stickstoffdünger und Hauptrohstoff für grüne Chemikalien, grünAmmoniakwird die schnelle Entwicklung der Industrieketten „grünes Ammoniak + grüner Dünger“ und „grüne Ammoniak-Chemie“ stark fördern.

Im Vergleich zu synthetischem Ammoniak aus fossiler Energie wird erwartet, dass grünes Ammoniak nicht vor 2035 eine wirksame Wettbewerbsfähigkeit als chemischer Rohstoff aufbauen kann.