Zielony NH3 staje się preferowanym źródłem wodoru, ale nie jest pozbawiony wyzwań, pisze Noel Tomnay, dyrektor ds. konsultingu w zakresie wodoru w firmie analityk energetyczny Wood Mackenzie. Jego zdaniem „Ponad 85% zorientowanych na eksport niskoemisyjnych projektów wodorowych planuje transport amoniaku, a nie wodoru”.

Amoniak jako nośnik z wyboru dominuje w obecnej fali projektów eksportowych wodoru. Wood Mackenzie's Hydrogen Project Tracker śledzi na bieżąco projekty związane z  dostawami wodoru.  Z obserwacji ponad 100 projektów dostaw wodoru ogłoszonych do tej pory na Bliskim Wschodzie, w Australii, Ameryce Łacińskiej i Afryce jest ukierunkozwana na eksport.

Raport IEA Net Zero by 2050: A Roadmap for the Global Energy Sector zawiera ważne stwierdzenie, że aby osiągnąć zerową emisję do 2050 r., paliwa wodorowe – w tym amoniak – powinny stanowić 30% paliwa w silnikach statków. Sprawa jest znacznie trudniejsza do rozwiązania jeśli wziąć pod uwagę, że po oceanach i morzach pływa kilka razy więcej statków rybackich, jednostek instalacyjnych i serwisowych we flocie offshore, nie mówiąc już o jednostkach turystycznych i szkolnych.

Amoniak perspektywicznym paliwem

Wciąż nie znaleziono najlepszego rozwiązania jakie paliwa powinny zostać upowszechnione w żegludze.  Które z nich pozwolą na uzyskanie  zerowej emisji dwutlenku węgla. 

Coraz więcej naukowców skłania się ku temu, że perspektywicznym paliwem może być amoniak. Jest on łatwiejszy do przechowywania niż wodór, który jest jego ekologicznym konkurentem. Za amoniakiem przemawia również to, że  jest on również bezpieczniejszy w transporcie i składowaniu niż wodór.

- Musimy wyeliminować gazy cieplarniane. Najkorzystniejszym rozwiązaniem jest amoniak – twierdzi Yokoyama Tsutomu,  dyrektor generalny, NYK Line Green Business Group w wypowiedzi dla EuroNews.

Światowa gospodarka odbiła się w rekordowym tempie w 2021 roku po pandemii COVID-19, osiągając wzrost PKB na poziomie 5,9%. Ponieważ poprawa energochłonności utknęła w martwym punkcie, globalne zapotrzebowanie na energię wzrosło o 5,4%. 

Emitujemy gigatony CO2

- Rosnące zapotrzebowanie na energię zostało częściowo zaspokojone przez zwiększone zużycie węgla, co spowodowało skok emisji o 1,9 gigaton (Gt) w 2021 r., co jest największym rocznym wzrostem globalnych emisji CO2 z sektora energetycznego, jaki kiedykolwiek zarejestrowano – informuje EIA  we wspomnianym raporcie z 2021 r. 

Dziś wiemy, że recesja, napaść Rosji na Ukrainę i zmiany w łańcuchach dostaw oraz wzrost zużycia węgla sprawi, że znowu emisji CO2 nie wzrośnie radykalnie. Przeniesienie produkcji z Chin do Europy może zmienić źródła emisji, ale wydaje się, że całkowita emisje CO2 z sektora energetycznego utrzyma się w wielkościach podobnych  do tych w 2021 r., kiedy osiągnęła 36,6 Gt (według danych EIA). 

Na razie zmierzamy do dekarbonizacji małymi krokami. Jeden z nich zrobiły firmy japońskie. Znany w Polsce operator NYK Lines oraz IHI Power Systems opracowują pierwszy na świecie holownik zasilany amoniakiem.

Holownik i fabryka przetrą szlak

- Musimy osiągnąć zero netto do 2050 r., mówi Yokoyama Tsutomu, dyrektor generalny w Green Business Group firmy NYK Line i uzasadnia w EuroNews to tym, że "musimy wyeliminować gazy cieplarniane. Amoniak jest najkorzystniejszym rozwiązaniem, ponieważ po pierwsze jest zeroemisyjny i nie emituje gazów cieplarnianych, a mamy już pewne doświadczenie w transporcie amoniaku”.

Japończycy intensywnie działają na rzecz pokonania barier, a jedną z nich  jest zagrożenie w użytkowaniu, bo amoniak toksyczny dla ludzi i organizmów wodnych. NYK przeznaczył znaczne środki  na złagodzeniem tych zagrożeń.

- Bezpieczeństwo jest dla nas najważniejszą i fundamentalną kwestią o najwyższym priorytecie  — podkreśla Yokoyama i informuje: „obecnie przeprowadzamy ocenę fizyczną przeprowadzaną przez japoński organ rządowy, japońską straż przybrzeżną. Identyfikujemy możliwe ryzyko, a także dostarczamy rozwiązanie”.

Obecnie wytwarzany z wodoru i azotu amoniak jest już szeroko stosowany jako nawóz i środki czyszczące. Wciąż jednak proces produkcji jest daleki od czystości. W Instytucie Energii Odnawialnej w Fukushimie japońska firma badawcza JGC wraz z AIST wykorzystała energię elektryczną wytwarzaną ze źródeł odnawialnych do produkcji tak zwanego „zielonego amoniaku”. To na razie rozwiązania laboratoryjne, ale jest perspektywa szybkiego przejścia do produkcji przemysłowej. 

Od węgla do amoniaku

JGC planuje zbudować ekologiczną fabrykę chemiczną w regionie Fukushima. Chodzi o to, by jak najlepiej wykorzystać lokalnie wytwarzaną energię odnawialną w celu ograniczenia emisji CO2 wytwarzanego obecnie przy produkcji  amoniaku.

- Emisja  CO2 wynosi od 1 do 2% światowego poziomu”, mówi Kai Mototaka, kierownik grupy w JGC Corp Sustainable Solutions. Podkreśla, że amoniak można wykorzystać w innym sektorze, nowym rynku energii, wytwarzania energii i transportu, dzięki czemu możemy zmniejszyć ogromną ilość CO2, nie tylko o 1 do 2%, ale o wiele więcej.

Problem po raz pierwszy na świecie przetestuje  JERA, największy japoński wytwórca energii. Próby zostaną przeprowadzone elektrociepłowni węglowej. Zakłada się w początkowej fazie wykorzystanie jako paliwa 20% amoniaku. Całkowite wykorzystanie amoniaku jako paliwa zaprojektowano na  2050 r. Po uruchomieniu elektrownia będzie wytwarzać mniej więcej tyle energii elektrycznej, aby zasilić sąsiednie miasto Hekinan, które liczy około 70 tys. mieszkańców.

Projekt nie zostanie ograniczony do Japonii. - musimy stworzyć nowy łańcuch dostaw poza Japonią – zapowiada Takahashi Kenji, dyrektor generalny w dziale dekarbonizacji JERA i zapowiada: „myślimy o niebieskim amoniaku, a także opracujemy zielony amoniak, ale zielony amoniak jest wciąż w fazie rozwoju, a ilość jest stosunkowo niewielka”.

Amoniak jako paliwo w Europie

W Europie działania takie prowadzą firmy z Finlandii. Green NortH2 Energy, Meriaura i Wärtsilä zamierzają zbudować statek z siłownią  zasilaną  amoniakiem, o czym informowaliśmy na łamach GospodarkaMorska.pl. 

Operatorem będzie fiński armator Meriaura. Dostawę statku z silnikami na metanol zaplanowano na 2024 r., a wprowadzenie do eksploatacji statku planowane  jest w 2026 r. 

Synteza, magazynowanie i transport amoniaku to branża o ugruntowanej pozycji. Istniejący rynek amoniaku to około 180 mln t rocznie w większości zintegrowany z produkcją pochodnych, takich jak mocznik, czy nawozów, takich jak saletra amonowa. Handel morski amoniakiem wynosi obecnie około 20 mln t rocznie, a produkcja amoniaku na skalę światową wynosi około 2 mln t rocznie.– informuje Wood Mackenzie. 

Statki  na sprężony wodór nie zostały jeszcze wprowadzone na rynek, chociaż niewielkie ilości sprężonego wodoru są przewożone w butlach przyczep. Największe proponowane instalacje na ciekły wodór mieszczą się w przedziale 15-30 000 t rocznie, a jedyny statek na ciekły wodór w budowie – statek typu proof-of-concept firmy Kawasaki Heavy Industries – ma pojemność około 100 ton – zauważają eksperci Wood Mackenzie.

Inne technologie są również mało zaawansowane. W Norwegii za wykorzystaniem amoniaku optuje Yara, globalny producent nawozów.  Wydaje się więc, że amoniak, a nie wodór będą przyszłościowym paliwem napędzającym statki. Tak twierdzą eksperci Wood Mackenzie ponieważ  gęstość energetyczna amoniaku może być wyższa niż ciekłego wodoru. 

Niestety jest ułamkiem gęstości energetycznej LNG i benzyny, więc jego produkcja i transport są drogie. Amoniak, to dzisiaj wciąż toksyczna substancja chemiczna. Paliwa kopalne stanowią ciągle podstawę zasilania statków i zasilania krwioobiegu globalnej logistyki. Szlak będzie przecierał holownik. A za nim popłyną inni… na amoniaku?

Marek Grzybowski

Fot. Depositphotos