Yeşil Amonyak - Deniz Taşımacılığını Karbondan Arındırmanın Anahtarı mı?

Sorunun büyüklüğünden şüphe yok. Ve bununla acilen mücadele edilmesi gerekiyor. IMO, deniz taşımacılığının dünyadaki yıllık_CO2 emisyonlarının yaklaşık %3'ünü oluşturduğunu söylüyor. 2018 yılında IMO delegeleri, 2050 yılına kadar emisyonları 2008 seviyelerine göre %50 oranında azaltmayı kabul etti. Ancak otuz yıldan az bir süre kala, bu hedef her zamankinden daha ulaşılmaz görünüyor. Dizel yakıta uygulanabilir alternatifler geliştirmek her zamankinden daha fazla zaman gerektiren bir görev. Yeşil amonyak gemiciliğin karbon krizini çözebilir mi?

Yeşil Amonyak Nedir?

Amonyağın yeşillendirilmesi bağlamında, dünyanın halihazırda geleneksel ürüne ne kadar bağımlı olduğunu hatırlamak önemlidir. Küresel gıda üretimimizin yarısı, mineral gübrenin temel bir bileşeni olarak amonyağa bağlıdır. Tek bir nitrojen atomuna bağlı üç hidrojen atomundan oluşan basit bir molekül olan bu keskin kokulu, renksiz gazın üretimi, dünyadaki gaz tüketiminin yaklaşık %5'ini oluşturmaktadır. Bunun nedeni, amonyağın (NH3) geleneksel olarak hidrojen ve nitrojenin bir katalizörle yüksek sıcaklıkta (yaklaşık 500° C.) ve yüksek basınçta (20-40 mPa) reaksiyona sokulmasını içeren enerji yoğun Haber-Bosch buhar metan reformasyon süreci yoluyla üretilmesidir. Doğal gaz bu sürece güç sağlar. Dolayısıyla, yeşil amonyak denklemi bu fosil yakıtın yenilenebilir enerji ile değiştirilmesini içerir. Yeşil hidrojen, elektroliz yoluyla suyun hidrojen ve oksijene ayrıştırılmasıyla üretilirken, amonyak sentezi için gereken nitrojen hava ayrıştırma teknolojisi ile üretilir. Genellikle "Power-to-X" olarak adlandırılan yeşil amonyak üretimi o kadar da karmaşık bir süreç değildir; sadece büyük miktarlarda yeşil enerji gerektirir.

Yakıt Olarak Yeşil Amonyak

Yeşil amonyak, Li-ion pillerin dokuz katı ve sıkıştırılmış hidrojenin üç katı enerji yoğunluğuna sahip olmasına rağmen, deniz taşımacılığında kullanımının önünde başta maliyeti, üretim tesislerinin eksikliği ve toksisitesi olmak üzere önemli engeller bulunmaktadır. Kasım 2020'de Amonyak Enerjisi Konferansı'nda yapılan bir anket, katılımcıların %35'inin yeşil amonyağın bir denizcilik yakıtı olarak kullanılmasının önündeki en büyük engelin karbon vergisinin olmaması, %32'sinin ise yeşil hidrojen üretiminin maliyeti olduğunu düşündüğünü ortaya koymuştur. Bu noktada, karbon emisyonlarının vergilendirilmesi ve daha cezalandırıcı mevzuatın yürürlüğe girmesi gerekiyor. Karbon vergisi talepleri yıllardır dile getiriliyor ancak düzenleyici çerçeve büyük ölçüde eksik olduğu için henüz çok az ilerleme kaydedildi. Yeşil amonyağın fiyatı düşse bile, büyük ölçekli üretim tesislerinin mevcut olmaması amonyakla çalışan gemicilik için büyük bir zorluktur. Son olarak, bir gemiye güç sağlamak için amonyak kullanmak yeni riskleri de beraberinde getirmektedir. Amonyak bakır ve nikel içeren bazı alaşımlar ve bazı plastikler için aşındırıcıdır. Tutuşması zordur, yanmayı iyi sürdürmez ve yüksek sıcaklıklarda yandığında solunum sistemleri için zararlı olan nitrojen dioksitin yanı sıra oldukça güçlü bir sera gazı olan az miktarda nitröz oksit üretir. Başka bir deyişle, bu karbonsuz yakıta giden yol pürüzsüz olmaktan uzaktır.

Riskler açıktır ve amonyağın karıştığı birçok deniz kazası meydana gelmiştir. Son zamanlarda meydana gelen olayların bir listesini bulmak için FleetMon.com adresindeki Denizcilik Haberleri bölümünü ziyaret edin.

İlerleme İşaretleri

Zararlı emisyonları ortadan kaldırmanın bir yolu da bir gemiye güç sağlamak için yakıt hücreleri kullanmaktır. Birçok proje, proton değişimli membran yakıt hücrelerinin daha küçük gemileri (örneğin feribotlar ve denizaltılar) itebileceğini göstermiştir, ancak amonyak bu yakıt hücreleri için hidrojen kadar uygun bir yakıt değildir. Bununla birlikte, katı oksit yakıt hücreleri daha uygun olabilir. Bu teknolojiyi kullanan 2 megavatlık bir sistem Norveç'teki Viking Energy tedarik gemisine kurulmuştur ve 2024'ten itibaren test edilecektir. Wärtsilä, Norveç'in Stord kentinde bir deniz yanmalı motorunda amonyağı test etmeye başlamıştır. MAN Energy Solutions ve Samsung Heavy Industries, 2024 yılına kadar amonyakla çalışan ilk petrol tankerini geliştirmek için işbirliği yapıyor.

Üretim cephesinde de işler çok yavaş da olsa ilerliyor. Dünya çapında şu anda sadece küçük miktarlarda yeşil amonyak üretilmektedir. Japonya ve İngiltere'deki deneme tesisleri günde sadece 30-50 kg üretiyor, ancak Avustralya, Danimarka, Şili, Yeni Zelanda ve Suudi Arabistan'da daha büyük girişimler başlatıldı. Queensland'de 208 GWh yeşil elektrik kullanarak yılda 20.000 metrik ton üretebilecek bir tesis için fizibilite projesi devlet desteği aldı. Ancak bu rakamı bir perspektife oturtmak gerekirse, küresel denizcilik endüstrisi 2015 yılında 3,05 milyon GWh'ye eşdeğer elektrik tüketmiştir. Bu toplamın sadece %10'unun yeşil amonyakla değiştirilmesi için 550.000 GWh yenilenebilir enerji gerekir.

Temmuz 2020'de, Suudi Arabistan'ın kuzeybatısında yılda 1,2 milyon metrik ton üretim yapacak 5 milyar dolarlık bir yeşil amonyak tesisinin inşa edileceği duyuruldu. Danimarka'nın Batı Jutland bölgesinde atılan bir başka küçük adımda ise rüzgar enerjisi devi Vestas, 2022 yılına kadar faaliyete geçebilecek 10 MW'lık ticari ölçekli bir yeşil amonyak tesisinin geliştirilmesini destekliyor. 

Geleneksel amonyak şu anda dünya çapında 120 limanda depolanıyor ve elleçleniyor olsa da ve bu tesisler kolayca yeşil çeşide geçirilebilse de, yeşil amonyağın deniz taşımacılığı için uygun hale gelmesi için hala uzun bir yol var. Ancak karbonsuz bir yakıt olarak deniz taşımacılığında uygulanabilir bir geleceğe sahip olduğuna inanılıyor. DNV tarafından Eylül 2019'da yayınlanan bir rapor, amonyağın 2050 yılına kadar denizcilik yakıtlarının %25'ini oluşturabileceğini ve yeni inşa edilen tüm gemilerin 2044'ten itibaren amonyakla çalışabileceğini öngörüyor. İki sektör uzmanı da iyimser. A.P. Möller - Maersk Başkan Yardımcısı ve Dekarbonizasyon Başkanı Morten Bo Christiansen: "Metanolün yanı sıra ... yeşil amonyağı gelecekte önemli bir yakıt olarak görüyoruz ...". MAN Enerji Çözümleri'nden Peter Kirkeby: "Teknoloji tarafında, amonyak için önümüzde bazı çalışmalar olduğunu görüyoruz. Ama bu yapılabilir."

Oxford Üniversitesi'nden Profesör René Bañares-Alcántara tarafından sağlanan Yeşil Amonyak için bir arz ve talep ağı senaryoları hakkındaki konuk makaleyi okuyun. FleetMon , önemli nakliye rotalarının karbondan arındırılmasıyla ilgili bu projeyi desteklemek için belirli AIS verilerini sağladı. Akademik amaçlar için AIS verilerine ihtiyacınız varsa bize ulaşın.