Πράσινη αμμωνία - το κλειδί για την απανθρακοποίηση της ναυτιλίας;

Δεν υπάρχει αμφιβολία για το μέγεθος του προβλήματος. Και η επείγουσα ανάγκη αντιμετώπισής του. Η ναυτιλία ευθύνεται για σχεδόν το 3% των παγκόσμιων ετήσιων εκπομπών CO₂ , αναφέρει ο ΙΜΟ. Το 2018, οι εκπρόσωποι του ΔΝΟ συμφώνησαν να μειώσουν τις εκπομπές κατά 50% από τα επίπεδα του 2008 έως το 2050. Αλλά με λιγότερες από τρεις δεκαετίες να απομένουν, ο στόχος φαίνεται πιο ανέφικτος από ποτέ. Η ανάπτυξη βιώσιμων εναλλακτικών λύσεων αντί του καυσίμου ντίζελ είναι μια πιο κρίσιμη πρόκληση από ποτέ. Μπορεί η πράσινη αμμωνία να λύσει την κρίση άνθρακα της ναυτιλίας;

Τι είναι η Πράσινη Αμμωνία;

Στο πλαίσιο του οικολογικού προσανατολισμού της αμμωνίας, είναι σημαντικό να θυμόμαστε πόσο εξαρτημένος είναι ήδη ο κόσμος από το συμβατικό προϊόν. Το ήμισυ της παγκόσμιας παραγωγής τροφίμων μας εξαρτάται από την αμμωνία ως βασικό συστατικό του ανόργανου λιπάσματος. Η παραγωγή αυτού του πικάντικου, άχρωμου αερίου - ενός απλού μορίου που αποτελείται από τρία άτομα υδρογόνου συνδεδεμένα με ένα μόνο άτομο αζώτου - αντιπροσωπεύει περίπου το 5% της παγκόσμιας κατανάλωσης αερίου. Αυτό συμβαίνει επειδή η αμμωνία (NH₃) παράγεται συμβατικά μέσω της ενεργοβόρου διαδικασίας αναμόρφωσης μεθανίου ατμού Haber-Bosch, η οποία περιλαμβάνει την αντίδραση υδρογόνου και αζώτου με καταλύτη σε υψηλή θερμοκρασία (περίπου 500 ° C. ) και υψηλή πίεση (20-40 mPa). Το φυσικό αέριο τροφοδοτεί αυτή τη διαδικασία. Ως εκ τούτου, η εξίσωση για την πράσινη αμμωνία περιλαμβάνει την αντικατάσταση αυτού του ορυκτού καυσίμου με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Το πράσινο υδρογόνο παράγεται με διάσπαση του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο μέσω ηλεκτρόλυσης, ενώ το άζωτο που απαιτείται για τη σύνθεση αμμωνίας παράγεται με τεχνολογία διαχωρισμού αέρα. Συχνά αναφέρεται ως "Power-to-X", η παραγωγή πράσινης αμμωνίας δεν είναι τόσο περίπλοκη διαδικασία. απαιτεί απλώς τεράστιες ποσότητες πράσινης ενέργειας.

Πράσινη αμμωνία ως καύσιμο

Αν και η πράσινη αμμωνία έχει εννέα φορές την ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών ιόντων λιθίου και τρεις φορές μεγαλύτερη από το συμπιεσμένο υδρογόνο, υπάρχουν σημαντικά εμπόδια στη χρήση της στη ναυτιλία – κυρίως το κόστος της, η έλλειψη εγκαταστάσεων παραγωγής και η τοξικότητά της. Μια δημοσκόπηση στο Συνέδριο Ενέργειας Αμμωνίας τον Νοέμβριο του 2020 αποκάλυψε ότι το 35% των ερωτηθέντων είδε ότι το μεγαλύτερο εμπόδιο στην πράσινη αμμωνία ως ναυτιλιακό καύσιμο ήταν η έλλειψη φόρου άνθρακα, το 32% πίστευε ότι ήταν το κόστος της παραγωγής πράσινου υδρογόνου. Εδώ, ο δρόμος προς τα εμπρός πρέπει να προέλθει από τη θέσπιση φορολογίας στις εκπομπές άνθρακα και πιο τιμωρητικής νομοθεσίας. Τα αιτήματα για έναν φόρο άνθρακα ακούγονται εδώ και χρόνια, αλλά, μέχρι στιγμής, έχει σημειωθεί μικρή πρόοδος, καθώς το ρυθμιστικό πλαίσιο λείπει σε μεγάλο βαθμό. Ακόμη και αν η τιμή της πράσινης αμμωνίας μειωθεί, η τρέχουσα έλλειψη εγκαταστάσεων παραγωγής μεγάλης κλίμακας αποτελεί τεράστια πρόκληση για τη ναυτιλία που κινείται με αμμωνία. Τελευταίος αλλά εξίσου σημαντικός, η χρήση αμμωνίας για την τροφοδοσία ενός σκάφους ενέχει νέους κινδύνους. Η αμμωνία είναι διαβρωτική για ορισμένα κράματα που περιέχουν χαλκό και νικέλιο καθώς και για ορισμένα πλαστικά. Είναι δύσκολο να αναφλεγεί, δεν διατηρεί καλά την καύση και όταν καίγεται σε υψηλές θερμοκρασίες, παράγει διοξείδιο του αζώτου, το οποίο είναι επιβλαβές για τα αναπνευστικά συστήματα, καθώς και μικρές ποσότητες υποξειδίου του αζώτου, ένα εξαιρετικά ισχυρό αέριο θερμοκηπίου. Με άλλα λόγια, η πορεία προς αυτό το καύσιμο χωρίς άνθρακα δεν είναι καθόλου ομαλή.

Οι κίνδυνοι είναι προφανείς και έχουν σημειωθεί αρκετά ναυτικά ατυχήματα με αμμωνία. Επισκεφθείτε την ενότητα Ναυτιλιακά Νέα του FleetMon.com να βρείτε μια λίστα με πρόσφατα περιστατικά.

Σημάδια Προόδου

Ένας τρόπος εξάλειψης των επιβλαβών εκπομπών είναι η χρήση κυψελών καυσίμου για την τροφοδοσία ενός πλοίου. Πολλά έργα έχουν δείξει ότι οι κυψέλες καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων μπορούν να προωθήσουν μικρότερα σκάφη (π.χ. πορθμεία και υποβρύχια), αλλά η αμμωνία δεν είναι τόσο κατάλληλο καύσιμο όσο το υδρογόνο για αυτές τις κυψέλες καυσίμου. Ωστόσο, οι κυψέλες καυσίμου στερεού οξειδίου μπορεί να αποδειχθούν καταλληλότερες. Ένα σύστημα 2 μεγαβάτ που χρησιμοποιεί αυτή την τεχνολογία έχει εγκατασταθεί στο πλοίο εφοδιασμού Viking Energy στη Νορβηγία και θα δοκιμαστεί από το 2024 και μετά. Η Wärtsilä έχει ξεκινήσει δοκιμές αμμωνίας σε κινητήρα θαλάσσιας καύσης στο Stord της Νορβηγίας. Η MAN Energy Solutions και η Samsung Heavy Industries συνεργάζονται για την ανάπτυξη του πρώτου πετρελαιοφόρου με αμμωνία έως το 2024.

Στο μέτωπο της παραγωγής, τα πράγματα προχωρούν επίσης, αν και πολύ αργά. Παγκοσμίως, σήμερα παράγονται μόνο μικρές ποσότητες πράσινης αμμωνίας. Τα δοκιμαστικά εργοστάσια στην Ιαπωνία και το Ηνωμένο Βασίλειο παράγουν μόλις 30-50 κιλά την ημέρα, αν και μεγαλύτερες πρωτοβουλίες έχουν ξεκινήσει στην Αυστραλία, τη Δανία, τη Χιλή, τη Νέα Ζηλανδία και τη Σαουδική Αραβία. Στο Κουίνσλαντ, ένα έργο σκοπιμότητας για ένα εργοστάσιο που θα μπορούσε να παράγει 20.000 μετρικούς τόνους ετησίως χρησιμοποιώντας 208 GWh πράσινης ηλεκτρικής ενέργειας έχει λάβει κρατική υποστήριξη. Αλλά για να θέσουμε αυτόν τον αριθμό σε προοπτική, η παγκόσμια ναυτιλιακή βιομηχανία κατανάλωσε το ισοδύναμο των 3,05 εκατομμυρίων GWh το 2015. Η αντικατάσταση μόλις του 10% αυτού του συνόλου με πράσινη αμμωνία θα απαιτούσε περίπου 550.000 GWh ανανεώσιμης ενέργειας.

Τον Ιούλιο του 2020, ανακοινώθηκε ότι ένα εργοστάσιο πράσινης αμμωνίας 5 δισεκατομμυρίων δολαρίων θα κατασκευαστεί στη βορειοδυτική Σαουδική Αραβία για την παραγωγή 1,2 εκατομμυρίων μετρικών τόνων ετησίως. Σε ένα ακόμη μικρό βήμα προς τα εμπρός στη Δυτική Γιουτλάνδη της Δανίας, ο γίγαντας αιολικής ενέργειας Vestas υποστηρίζει την ανάπτυξη ενός εργοστασίου πράσινης αμμωνίας εμπορικής κλίμακας 10 MW που θα μπορούσε να λειτουργήσει έως το 2022. 

Αν και η συμβατική αμμωνία αποθηκεύεται και διακινείται επί του παρόντος σε 120 λιμάνια σε όλο τον κόσμο και αυτές οι εγκαταστάσεις θα μπορούσαν εύκολα να μετατραπούν στην πράσινη ποικιλία, υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος να διανυθεί έως ότου η πράσινη αμμωνία καταστεί βιώσιμη για τη θαλάσσια ναυτιλία. Αλλά ως καύσιμο χωρίς άνθρακα, πιστεύεται ότι έχει ένα βιώσιμο μέλλον στη θαλάσσια ναυτιλία. Μια έκθεση που δημοσιεύθηκε τον Σεπτέμβριο του 2019 από την DNV προέβλεψε ότι η αμμωνία θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει το 25% των ναυτιλιακών καυσίμων έως το 2050, ενώ όλα τα νεότευκτα πλοία μπορεί να λειτουργούν με αμμωνία από το 2044. Δύο ειδικοί του κλάδου είναι επίσης αισιόδοξοι. Morten Bo Christiansen, Αντιπρόεδρος και Επικεφαλής της Απαλλαγής από τις Ανθρακούχες Εκπομπές στην A.P. Möller – Maersk: «Παράλληλα με τη μεθανόλη... βλέπουμε την πράσινη αμμωνία ως ένα σημαντικό μελλοντικό καύσιμο ...». Peter Kirkeby της MAN Energy Solutions: «Από την πλευρά της τεχνολογίας, βλέπουμε κάποια δουλειά μπροστά για την αμμωνία. Αλλά είναι εφικτό».

Διαβάστε ένα άρθρο σχετικά με τα σενάρια για ένα δίκτυο προσφοράς και ζήτησης πράσινης αμμωνίας που παρέχεται από τον καθηγητή René Bañares-Alcántara του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης. FleetMon παρείχε ορισμένα δεδομένα AIS για την υποστήριξη αυτού του έργου για την απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές κρίσιμων ναυτιλιακών οδών. Επικοινωνήστε μαζί μας εάν χρειάζεστε δεδομένα AIS για ακαδημαϊκούς σκοπούς.