Sajandipikkuses süsinikdioksiidi tipu ja süsinikuneutraalsuse hulluses otsivad riigid üle maailma aktiivselt järgmise põlvkonna energiatehnoloogiat ja rohelistammoniaakon viimasel ajal muutumas ülemaailmse tähelepanu keskpunktiks. Võrreldes vesinikuga laieneb ammoniaak kõige traditsioonilisemast põllumajandusväetiseväljast energiaväljale tänu oma ilmsetele eelistele ladustamisel ja transportimisel.

Hollandi Twente ülikooli ekspert Faria ütles, et süsinikuhindade tõusuga võib roheline ammoniaak olla tulevane vedelkütuste kuningas.

Niisiis, mis täpselt on roheline ammoniaak? Mis on selle arengustaatus? Millised on rakendusstsenaariumid? Kas see on ökonoomne?

Roheline ammoniaak ja selle arengustaatus

Vesinik on peamine tooraineammoniaaktootmine. Seetõttu võib ammoniaagi vastavalt vesiniku tootmisprotsessis tekkivatele erinevatele süsinikuemissioonidele liigitada värvi järgi nelja kategooriasse:

Hallammoniaak: Valmistatud traditsioonilisest fossiilenergiast (maagaas ja kivisüsi).

Sinine ammoniaak: toores vesinik ekstraheeritakse fossiilkütustest, kuid rafineerimisprotsessis kasutatakse süsiniku kogumise ja säilitamise tehnoloogiat.

Sinine-roheline ammoniaak: metaani pürolüüsi protsess lagundab metaani vesinikuks ja süsinikuks. Protsessi käigus kogutud vesinikku kasutatakse toorainena ammoniaagi tootmiseks rohelise elektri abil.

Roheline ammoniaak: taastuvenergia, näiteks tuule- ja päikeseenergia abil toodetud rohelist elektrit kasutatakse vee elektrolüüsimiseks vesiniku tootmiseks ning seejärel sünteesitakse ammoniaak õhus olevast lämmastikust ja vesinikust.

Kuna roheline ammoniaak toodab pärast põlemist lämmastikku ja vett, mitte aga süsihappegaasi, peetakse rohelist ammoniaaki süsinikuvabaks kütuseks ja üheks oluliseks puhta energiaallikaks tulevikus.

Globaalne rohelineammoniaakturg on alles lapsekingades. Globaalsest vaatenurgast on rohelise ammoniaagi turu suurus 2021. aastal umbes 36 miljonit USA dollarit ja eeldatavasti 2030. aastal 5,48 miljardit USA dollarit, kusjuures keskmine aastane liitkasvumäär on 74,8%, millel on märkimisväärne potentsiaal. Yundao Capital ennustab, et ülemaailmne rohelise ammoniaagi aastane toodang ületab 2030. aastal 20 miljonit tonni ja 2050. aastal 560 miljonit tonni, mis moodustab enam kui 80% ülemaailmsest ammoniaagitoodangust.

2023. aasta septembri seisuga on maailmas kasutusele võetud üle 60 rohelise ammoniaagi projekti, mille kavandatud tootmisvõimsus on kokku üle 35 miljoni tonni aastas. Ülemeremaade rohelise ammoniaagi projekte levitatakse peamiselt Austraalias, Lõuna-Ameerikas, Euroopas ja Lähis-Idas.

Alates 2024. aastast on Hiina kodumaine rohelise ammoniaagitööstus kiiresti arenenud. Puuduliku statistika kohaselt on alates 2024. aastast edendatud üle 20 rohelise vesinikammooniumi projekti. Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group jne on rohelise ammoniaagi projektide edendamisse investeerinud ligi 200 miljardit jüaani, mis vabastab tulevikus suurel hulgal rohelise ammoniaagi tootmisvõimsust.

Rohelise ammoniaagi kasutusstsenaariumid

Puhta energiana on rohelisel ammoniaagil tulevikus mitmesuguseid kasutusstsenaariume. Lisaks traditsioonilisele põllumajanduslikule ja tööstuslikule kasutusele hõlmab see peamiselt ka elektritootmise, transpordikütuse, süsiniku sidumise, vesiniku ladustamise ja muude valdkondade segamist.

1. Laevandustööstus

Laevanduse süsinikdioksiidi heitkogused moodustavad 3–4% ülemaailmsest süsinikdioksiidi heitkogusest. 2018. aastal võttis Rahvusvaheline Mereorganisatsioon vastu kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamise esialgse strateegia, milles tehakse ettepanek, et 2030. aastaks vähendatakse ülemaailmseid laevanduse süsinikdioksiidi heitkoguseid 2008. aastaga võrreldes vähemalt 40% ja püütakse vähendada 2050. aastaks 70%. CO2-heite vähendamise ja dekarboniseerimise saavutamiseks laevanduses on fossiilenergiat asendavad puhtad kütused kõige lootustandvamad tehnilised vahendid.

Laevanduses arvatakse üldiselt, et roheline ammoniaak on tulevikus laevanduses üks peamisi süsinikuheite vähendamise kütust.

Lloyd's Register of Shipping ennustas kunagi, et aastatel 2030–2050 suureneb ammoniaagi osakaal laevakütusena 7 protsendilt 20 protsendile, asendades vedelgaasi ja muud kütused, et saada tähtsaimaks laevakütuseks.

2. Elektritootmine

Ammoniaakpõletamine ei tekita CO2 ja ammoniaagiga segapõletamisel saab kasutada olemasolevaid kivisöel töötavaid elektrijaama rajatisi ilma katla korpuses suuremate muudatusteta. See on tõhus meede süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamiseks söeküttel töötavates elektrijaamades.

Riiklik Arengu- ja Reformikomisjon ning Riiklik Energiaamet andsid 15. juulil välja „Söeenergia vähese CO2-heitega muundamise ja ehitamise tegevuskava (2024–2027)“, milles tehti ettepanek, et pärast ümberkujundamist ja ehitamist peaksid söeelektrijaamad olema võime segada rohkem kui 10% rohelist ammoniaaki ja põletada sütt. Tarbimine ja süsiniku emissiooni tase väheneb oluliselt. On näha, et ammoniaagi või puhta ammoniaagi segamine soojusjõuseadmetes on oluline tehniline suund süsinikuemissiooni vähendamisel elektritootmise valdkonnas.

Jaapan on ammoniaagiga segatud põletusenergia tootmise peamine edendaja. Jaapan koostas 2021. aastal Jaapani ammoniaagikütuse tegevuskava 2021–2050 ning viib 2025. aastaks lõpule soojuselektrijaamades 20% segatud ammoniaagikütuse demonstreerimise ja kontrollimise; ammoniaagiga segatud tehnoloogia küpsedes suureneb see osakaal üle 50%; aastaks 2040 ehitatakse puhta ammoniaagi elektrijaam.

3. Vesinikuhoidla kandja

Ammoniaaki kasutatakse vesiniku säilitamise kandjana ja see peab läbima ammoniaagi sünteesi, vedeldamise, transportimise ja gaasilise vesiniku taasekstraheerimise protsessid. Kogu ammoniaagi-vesiniku muundamise protsess on küps.

Praegu on vesiniku ladustamiseks ja transportimiseks kuus peamist viisi: kõrgsurveballoonide ladustamine ja transportimine, gaasiline survetransport torujuhtmega, vedela vesiniku ladustamine ja transport madalal temperatuuril, vedela orgaanilise vesiniku ladustamine ja transport, vedela ammoniaagi ladustamine ja transportimine ning metall tahke vesiniku ladustamine ja transport. Nende hulgas on vedela ammoniaagi ladustamine ja transportimine vesiniku ekstraheerimiseks ammoniaagi sünteesi, veeldamise, transportimise ja taasgaasistamise teel. Ammoniaak vedeldub temperatuuril -33°C ehk 1MPa. Hüdrogeenimise/dehüdrogeenimise maksumus moodustab üle 85%. See ei ole tundlik transpordikauguse suhtes ning sobib keskmise ja pika vahemaa vesiniku ladustamiseks ja transportimiseks, eriti ookeanitranspordiks. See on üks paljutõotavamaid viise vesiniku säilitamiseks ja transportimiseks tulevikus.

4. Keemilised toorained

Potentsiaalse rohelise lämmastikväetisena ja roheliste kemikaalide peamise toorainena rohelineammoniaakedendab tugevalt tööstuskettide "roheline ammoniaak + roheline väetis" ja "roheline ammoniaakkeemia" kiiret arengut.

Võrreldes fossiilenergiast toodetud sünteetilise ammoniaagiga ei suuda roheline ammoniaak keemiatoormena enne 2035. aastat tõhusat konkurentsivõimet kujundada.