绿色氨气--航运脱碳的关键？

这个问题的严重性是毋庸置疑的。以及解决这个问题的迫切需要。国际海事组织表示，海上航运占世界年度_二氧化碳排放量的近3%。2018年，国际海事组织的代表们同意在2050年前将排放量从2008年的水平减少50%。但在不到30年的时间里，这个目标似乎比以往任何时候都更难以实现。开发可行的柴油替代品是一个比以往任何时候都更加紧迫的挑战。绿色氨气能解决航运业的碳危机吗？

什么是绿氨水？

在氨水绿化的背景下，重要的是要记住世界已经对传统产品的依赖程度。我们的全球粮食生产有一半依赖于氨，作为矿物肥料的一个关键组成部分。这种刺鼻的无色气体--一种由三个氢原子与一个氮原子结合而成的简单分子--的生产约占世界气体消耗量的5%。这是因为氨气（NH3）通常是通过能源密集型的哈伯-博世蒸汽甲烷重整工艺制造的，该工艺涉及氢气和氮气与催化剂在高温（约500°C）和高压（20-40 mPa）下的反应。天然气为这个过程提供动力。因此，绿色氨的方程式涉及用可再生能源取代这种化石燃料。绿色氢气是通过电解将水分成氢气和氧气产生的，而合成氨所需的氮气是通过空气分离技术产生的。通常被称为 "Power-to-X"，制造绿色氨并不是一个复杂的过程；它只是需要大量的绿色能源。

作为燃料的绿色氨水

尽管绿氨的能量密度是锂离子电池的9倍，是压缩氢气的3倍，但它在海运中的使用存在重大障碍--主要是它的费用、生产设施的缺乏和它的毒性。2020年11月的氨能源会议上的一项民意调查显示，35%的受访者认为绿色氨作为航运燃料的最大障碍是缺乏碳税，32%的人认为是绿色氢气的生产成本。在这里，未来的道路必须来自于对碳排放的征税和更多的惩罚性立法。征收碳税的呼声已持续多年，但由于监管框架基本缺失，至今进展甚微。即使绿色氨的价格下降，目前缺乏大规模的生产设施，对以氨为动力的航运是一个巨大的挑战。最后但并非最不重要的是，使用氨气为船舶提供动力会带来新的风险。氨对一些含铜和镍的合金以及一些塑料都有腐蚀作用。它很难点燃，不能很好地保持燃烧，在高温下燃烧时，会产生对呼吸系统有害的二氧化氮，以及少量的一氧化二氮，一种高效力的温室气体。换句话说，通往这种无碳燃料的道路远非平坦。

风险是显而易见的，已经发生了几起涉及氨气的海上事故。请访问FleetMon.com的海事新闻栏目，查看最近发生的事故清单。

进展的迹象

消除有害排放的一种手段是使用燃料电池为船舶提供动力。多个项目已经证明，质子交换膜燃料电池可以推动较小的船只（如渡船和潜艇），但对于这些燃料电池来说，氨并不像氢那样适合作为燃料。然而，固体氧化物燃料电池可能被证明更适合。一个使用这种技术的200万千瓦的系统已经安装在挪威的维京能源公司 的供应船上，并将从2024年起进行测试。瓦锡兰已经开始在挪威Stord的一个船用内燃机中测试氨气。曼能源解决方案公司和三星重工正在合作，在2024年前开发出第一艘以氨为动力的油轮。

在生产方面，事情也在向前发展，尽管非常缓慢。在世界范围内，目前只生产了少量的绿色氨水。在日本和英国的试验工厂每天只生产30-50公斤，尽管在澳大利亚、丹麦、智利、新西兰和沙特阿拉伯已经启动了更大的举措。在昆士兰，一个利用208千兆瓦时的绿色电力每年可生产20,000公吨的工厂的可行性项目已获得州政府的支持。但从这个数字来看，全球航运业在2015年消耗了相当于305万千瓦时的电力。用绿色氨水替代其中的10%，就需要大约55万千瓦时的可再生能源。

2020年7月，宣布将在沙特阿拉伯西北部建造一个价值50亿美元的绿色合成氨厂，每年生产120万公吨。在丹麦西日德兰省的另一小步，风能巨头维斯塔斯正在支持开发一个10兆瓦商业规模的绿色合成氨厂，该厂可能在2022年之前运营。 

虽然目前全球有120个港口储存和处理传统的氨，这些设施可以很容易地转为绿色品种，但要使绿色氨在海上运输中变得可行，还有很长的路要走。但作为一种无碳燃料，它被认为在海上航运中具有可行的未来。DNV在2019年9月发表的一份报告预测，到2050年，氨可能占海运燃料的25%，而从2044年开始，所有新建造的船舶很可能都使用氨。两位行业专家也持乐观态度。A.P. Möller - Maersk副总裁兼脱碳主管Morten Bo Christiansen："与甲醇一起......我们认为绿色氨是未来的重要燃料......"。曼恩能源解决方案的Peter Kirkeby。"在技术方面，我们看到了氨的一些工作。但这是可行的"。

阅读牛津大学René Bañares-Alcántara教授提供的关于绿色氨气供需网络方案的客座文章。FleetMon ，提供某些AIS数据以支持这个关于关键航线脱碳的项目。如果你需要AIS数据用于学术目的，请与我们联系。