Австралийцы анонсировали новый гигантский водородный проект стоимостью 100 млрд австралийских долларов.

На юге Западной Австралии на территории площадью 15 тысяч квадратных километров планируется создать «Западный центр зелёной энергии» (Western Green Energy Hub), в котором до 50 ГВт солнечных и ветровых электростанций будут вырабатывать электроэнергию для производства водорода. Центр будет способен производить до 3,5 млн тонн зелёного водорода или до 20 млн тонн зелёного аммиака в год.

Участниками консорциума являются InterContinental Energy, CWP Global и Mirning People. Первые две компании являются инициаторами другого мегапроекта Asian Renewable Energy Hub, в рамках которого на производство водорода должны работать 23 ГВт солнечных и ветровых электростанций. Этот проект был (пока?) остановлен австралийским правительством по экологическим соображениям.

Регион, в котором планируется разместить новый водородный центр, обладает отличными ветровыми и солнечными ресурсами — 9 м/с скорость ветра и 2000 кВт*ч/м2 солнечная радиация. Профиль выработки (ветрено ночью, солнечно днём) позволяет достигать КИУМ электролиза в 70%.

Производимые водород и аммиак планируется использовать внутри страны и экспортировать «по всему миру».

Ранее Германия и Австралия создали «водородный альянс», нацеленный на крупномасштабные поставки H2 в ФРГ, а также экспорт немецких водородных промышленных технологий в Австралию.

Western Green Energy Hub — это, пожалуй, крупнейший проект по производству зелёного водорода из объявленных в мире. Впрочем, поскольку он находится на самой ранней стадии трудно прогнозировать, будет ли он реализован.

В мае 2021 года в Омане объявлен водородный (зеленый) проект мощностью 25 ГВт.

В июне 2021 года анонсирован мегапроект в Казахстане, в рамках которого планируется построить 45 ГВт солнечных и ветровых мощностей для производства водорода.

https://renen.ru/50-gvt-solnechnoj-i-vetrovoj-energii-dlya-proizvodstva-...

 

«Зеленый» аммиак — отличная возможность

Многие компании видят реальную возможность использования аммиака в качестве топлива в будущем. Как источник энергии аммиак в девять раз мощнее литиево-ионных батарей и почти в два раза энергетически плотнее жидкого водорода, при этом аммиак проще перевозить, чем водород.

В наше время «зеленый» аммиак все чаще обсуждают участники рынка аммиака и судоходные компании. Интерес к этому продукту объясняется в том числе предпринимаемыми во всем мире усилиями по снижению выбросов углерода в ближайшие десятилетия. Если при производстве одной тонны обычного аммиака выброс CO2 доходит до двух тонн, то при выпуске «зеленого» аммиака с использованием возобновляемых источников энергии выбросов углерода не будет вовсе. 

Мировое производство аммиака сейчас составляет 180 млн т/год. Однако его возможное использование в качестве энергоносителя может привести к увеличению спроса до миллиардов тонн. В настоящее время аммиак считается одним из основных видов топлива в судовых перевозках, использование которого может помочь достижению целевых уровней по выбросам CO2 для судоходства на 2030 г. и 2050 г. Кроме того, аммиак рассматривается как способ хранения возобновляемой энергии для использования позднее, а также как способ транспортировки водорода.

Широкое использование аммиака в этих целях возможно лишь при условии значительного сокращения выбросов CO2 при его производстве. Для этого потребуются огромные инвестиции в развитие новых технологий и увеличение эксплуатационных расходов, если учесть текущую стоимость возобновляемых энергоносителей.

«Зеленый» аммиак как судовое топливо

С начала текущего года введены новые требования IMO 2020, ограничивающие содержание серы в бункерном топливе. Следующий шаг в судоходной отрасли — резкое сокращение выбросов CO2. Пока планируется добиться снижения этих выбросов на 40% к 2030 г. и на 70% — к 2050 г. по сравнению с уровнями 2008 г.

Увеличение эффективности и замена углеводородного топлива действительно могут способствовать достижению целевых уровней, намеченных на 2030 г. Однако если брать 2050 г. и позже, участники судоходной отрасли все чаще сходятся во мнении, что использовать полезные ископаемые в качестве бункерного топлива и при этом соблюдать нормы выбросов углерода будет невозможно. В качестве замены рассматриваются несколько вариантов, включая водород и аммиак. Последний приобретает особое значение, поскольку его можно сжигать как судовое топливо и использовать в топливных батареях на судах. У аммиака есть большое преимущество по сравнению с водородом, так как его намного легче хранить и перевозить, также можно транспортировать водород в виде аммиака. Кроме того, аммиак почти на 80% энергетически плотнее жидкого водорода.

Несколько компаний уже изучают возможность использования аммиака в судоходстве, хотя до новых требований IMO по выбросам углеводорода еще достаточно времени. В начале текущего года малайзийская судоходная компания MISC, Samsung Heavy Industries (SHI), Lloyd’s Register и MAN Energy Solutions объявили, что начали совместную работу над созданием танкера, использующего в качестве топлива аммиак. Норвежская нефтяная компания Equinor в партнерстве с морской технологической компанией Eidesvik намерены переоборудовать судно Viking Energy, чтобы к 2024 г. оно работало на аммиаке.

Компания Nordic Innovation объявила, что финансирует ряд проектов для создания экологически чистого судового топлива, включая Nordic Green Ammonia Powered Ships (NoGaps). Партнерами Nordic Innovation в этих проектах являются в том числе судоходная компания Lauritzen Kosan, а также Yara International. Целью данных исследований является создание работающего на аммиаке судового двигателя к 2025 г.

Судовладельцев интересует использование аммиака в качестве топлива не только на грузовых судах. Круизная компания Color Fantasy, чьи лайнеры курсируют между норвежским Осло и германским Килем, также собирается работать в этом направлении.

Датская каталитическая компания Haldor Topsoe готовит отчет для судостроительной и судоходной отраслей, где будет содержаться пошаговая инструкция, объясняющая, что потребуется для перехода на аммиак в качестве судового топлива. Кроме того, в данном отчете, как ожидается, будет уделено внимание имеющимся мощностям по хранению аммиака, например аммиачным резервуарам, которые можно использовать как бункеровочные хабы. Этот отчет, предположительно, выйдет позднее в 2020 г.

«Зеленый» аммиак — трудности производства

В отличие от обычного аммиака, который чаще всего производится из природного газа, «зеленый» аммиак выпускается следующим образом: сначала требуется энергия солнца, ветра или воды для производства электроэнергии, на которой работает электролизер для извлечения водорода из воды. При этом азот получают отдельно из воздуха, используя установку для разделения воздуха.

В качестве источника энергии аммиак в девять раз мощнее литиево-ионных батарей и почти в два раза энергетически плотнее жидкого водорода. При этом аммиак легче транспортировать, чем жидкий водород, используя имеющиеся технологии и инфраструктуру. Именно поэтому многие компании считают, что в будущем можно использовать аммиак как топливо, причем не только для получения энергии, но и для получения водорода, когда требуется именно водород.

Получение аммиака при помощи электролизера, работающего на возобновляемой энергии, — это не совсем новая концепция. Однако сейчас разрабатываются технологии для значительного увеличения ее энергоэффективности. Еще в начале 1900-х гг. норвежская компания Norsk Hydro вырабатывала аммиак, используя водную энергию. Компании в Северо-Западной Европе, а также в Японии, сейчас активно разрабатывают технологии для получения «зеленого» аммиака. 

Крупных заводов, где производился бы «зеленый» аммиак, нет. В то же время и производители, и технологические компании начинают искать возможности для получения этого продукта более экологичным способом. Скорее всего, подобные предприятия придется строить в странах с избытком солнечной, ветряной или водной энергии, а идеально — с комбинацией как минимум двух этих источников энергии, чтобы уменьшить перебои в производстве и сократить издержки. Вдобавок этим предприятиям лучше находиться ближе к рынкам сбыта. Таким образом, среди возможных мест сразу выделяется Австралия с учетом ее возобновляемой энергии и географической близости к конечным потребителям в Восточной Азии.

Развитие технологий для получения «зеленого» аммиака

Ведущие компании в области технологий выработки аммиака стремятся найти способы использования возобновляемой энергии для получения аммиака и в то же время максимально увеличить энергоэффективность и сократить капитальные и операционные расходы.

Одна из таких компаний, Haldor Topsoe, разработала систему электролиза на твердооксидном топливе. Эта система использует возобновляемую энергию и производит исходный газ для выработки аммиака без разделения воздуха, что позволяет существенно уменьшить капитальные затраты. Пока это пилотный проект. Тем не менее уже ясно, что для работы данной системы потребуется на 10% меньше энергии, чем для работы обычной установки для выпуска аммиака из природного газа. Это поможет решить проблему слишком высоких эксплуатационных расходов при работе аммиачных агрегатов с использованием возобновляемой энергии. Строительство подобных установок потребует колоссальных первоначальных вложений. Следующая проблема — затратность и ограниченность источников возобновляемой энергии по сравнению с природным газом, которого много и который дешев. При текущих ценах на газ в Европе получение тонны «зеленого» аммиака обойдется примерно на 200—300% дороже, чем обычного. В более долгосрочной перспективе удешевление возобновляемой энергии, предположительно, позволит уменьшить эту разницу до 50—150%. Рост расходов на углеродные выбросы в Европе также может этому способствовать. Таким образом, ключевыми факторами для разработки технологий «зеленого» аммиака станут максимизация энергоэффективности и снижение цен на возобновляемую энергию.

Переход на «зеленый» аммиак потребует немало времени. Однако, признавая это, Пэт Хэн, руководитель научно-исследовательского подразделения в Haldor Topsoe, говорит, что очень важно предпринять первые шаги. С этой целью компания переходит от исследовательской фазы к этапу разработки: пилотная установка, работающая по технологии электролиза с использованием твердооксидного топлива, уже собрана. Финансировал создание этой установки консорциум датских компаний. Пилотный агрегат может вырабатывать 180 т/год «зеленого» аммиака. Следующий шаг — разработка технологии для коммерческого использования. В будущем Haldor Topsoe рассчитывает оснащать обычные аммиачные агрегаты, где используется природный газ, дополнительным оборудованием, которое позволит частично получать «зеленый» аммиак (сначала, к примеру, 10%, а потом увеличить эту долю). В этом случае нет необходимости строить новый завод, поскольку производители могут использовать имеющиеся мощности, нужно будет лишь добавить новый электролизер.

Данный подход может вызвать особый интерес у производителей в Западной Европе, которые могут использовать доступные им источники возобновляемой энергии и получать «зеленый» аммиак при минимальной себестоимости. Хотя за последние 30 лет в Западной Европе было построено мало новых агрегатов по выпуску аммиака, скорее всего, Европа станет одним из драйверов развития производства «зеленого» аммиака, если учесть, что, согласно плану Евросоюза на 2030 г. по климату и энергии, страны — члены Евросоюза должны сократить выбросы парниковых газов как минимум на 40% по сравнению с 1990 г.

Yara International пообещала уменьшить выбросы CO2 на 10% к 2025 г., а к 2050 г. намерена выйти на экологически чистое производство. К 2022 г. компания планирует заменить 10% своих мощностей по выпуску аммиака на юге Норвегии оборудованием для производства «зеленого» аммиака. К 2050 г. Yara собирается полностью выпускать аммиак на своем заводе в Порсгрунне по «зеленой» технологии. Над сокращением выбросов углерода Yara работает вместе с норвежской компанией Nel Hydrogen.

Даже компании, которые больше заняты в нефтегазовом секторе, начинают интересоваться «зеленым» аммиаком. Так, американская инженерно-строительная и сервисная компания KBR разрабатывает технологию K-GreeN solution для получения «зеленого» аммиака либо в отдельном электролизере, либо при помощи дополнительно устанавливаемого электролизера, в котором нет  воздухоразделительной установки или контура синтеза.

Несколько более мелких компаний в Западной Европе и США разрабатывают инновационные способы, которые помогут буквально заново изобрести весь процесс производства аммиака. Некоторые из этих новых технологий обходятся без традиционного процесса Габера-Боша. Исландская компания Atmonia разрабатывает катализатор, который действует при атмосферном давлении и не нуждается в выделении водорода, поскольку задействует воду напрямую. При таком процессе выбросов CO2 не происходит. Кроме того, технология Atmonia позволяет без проблем останавливать производство и возобновлять его без особых затрат, а это, по словам Гудбьорг Рист, руководителя Atmonia, одно из главных преимуществ, когда речь идет о возобновляемой энергии, получаемой при помощи солнца и ветра. В настоящее время компания строит прототип катализатора, который позволит производить жидкий аммиак для использования в качестве удобрения. Однако конечной целью компании является производство безводного аммиака, сказала Гудбьорг Рист.

Компания Starfire Energy в штате Колорадо (США) разрабатывает модульные системы для выпуска аммиака без углеродных выбросов. Учитывая растущую потребность в возобновляемой энергии, которую можно хранить и использовать в качестве транспортного топлива и для отопления, компания считает аммиак идеальным выбором.

Starfire Energy отказалась от процесса Габера-Боша и создала систему, для работы которой не требуется столь высокого давления. Этот реактор подстраивается под уровень ветряной и солнечной энергии, обходясь без ископаемого топлива для получения аммиака. Компания начала с прототипа Rapid Ramp NH3 мощностью 3 кг/сут. и теперь строит реактор мощностью 10 кг/сут. После этого Starfire Energy сможет перейти к созданию пилотной модульной системы мощностью 100 кг/сут. Мощность второго пилотного реактора заложена на уровне 1 т/сут. Затем мощность одной установки будет увеличена до 50 т/сут. На одной площадке можно будет устанавливать 10 реакторов, совокупная мощность которых будет достигать 500 т/сут. Дженнифер Бич, сооснователь и исполнительный директор Starfire Energy, сообщила, что 80% оборудования будет изготавливаться фабричным способом, а 20% — будет построено на площадке.

Цель Starfire Energy состоит не только в том, чтобы производить аммиак без углеродных выбросов, но и подстроиться под его конечное использование. Компания работает над более низкотемпературным катализатором крекинга аммиака, который позволяет превращать аммиак в азот и газообразный водород. Затем этот азот и водород можно использовать одновременно либо задействовать один только водород как источник энергии для автомобилей и предприятий, где требуется хранящийся под высоким давлением водород для топливных элементов.

https://www.argusmedia.com/ru/blog/2020/may/28/green-ammonia-opportunity...

 

Аммиак составит конкуренцию природному газу

Химические способы хранения должны решить проблему создания безуглеродного мира

У водорода и аммиака приблизительно одинаковые энергоемкость и стоимость, а вот удельная энергия на единицу объема у аммиака более чем на 50% выше. И это делает его более экономически привлекательным. Также аммиак проще и безопаснее (не столь легковоспламеняющийся) в обращении. Давление его насыщенных паров значительно более низкое (10 бар при 25 градусах Цельсия), и это снижает требования к контейнерам для перевозки. А благодаря точке кипения в 33,36 градуса Цельсия (у водорода – –252,9 градуса Цельсия) его легче сжижать и при транспортировке тратится меньше энергии. Кроме того, резкий запах аммиака полезен для быстрого обнаружения утечек.

Эксперты подчеркивают, что внедрить аммиак в энергосистему можно максимально быстро. Объясняется это тем, что вещество сейчас широко используется и производится в больших объемах, поэтому необходимая для его содержания и передачи инфраструктура, а также законодательное и техническое регулирование уже существуют. Да и способы его транспортировки весьма разнообразны: трубопроводы, железная дорога, грузовой автотранспорт, баржи и корабли. Так что масштабное инвестирование не понадобится.

При условии производства с нулевыми выбросами парниковых газов этот ресурс может стать важным элементом декарбонизированной экономики будущего. Хотя в данный момент аммиак чаще всего получают путем парового риформинга, при котором в качестве основного топлива используется природный газ или уголь. Чтобы производство без выбросов стало более популярным, оно еще должно доказать свою экономическую эффективность.

Но у этого чудо-вещества есть и серьезные недостатки. Если для транспортировки более низкий уровень воспламеняемости – это плюс, то для использования напрямую в системе сжигания топлива – минус. Еще одну проблему при таком применении аммиака составляют выбросы оксидов азота. Чтобы их избежать, требуются более совершенные технологии, а это дополнительные затраты.

Также до сих пор не налажено стабильное производство зеленого аммиака. Пилотные проекты на основе электролиза в Великобритании и Японии только недавно начали работу. О строительстве демонстрационных заводов заявили в Австралии, Дании, Марокко и Нидерландах. До промышленных масштабов пока далеко.

Плюс ко всему аммиак токсичен, а значит, на всех этапах от производства до потребления необходим строгий контроль за его хранением. Его утечка может создать серьезную угрозу здоровью людей и условия для загрязнения водоемов водорослями, так как он быстро растворяется в воде. Еще смесь аммиака и воздуха при сильном нагревании может взорваться, что требует постоянного контроля за температурным режимом.

Для обеспечения особых условий безопасности, проведения тренингов по обращению с аммиаком, просветительской работы среди населения, а также установки жесткого контроля, без сомнения, понадобятся немалые финансовые вложения, предупреждают эксперты.

Производственный процесс

По данным Геологической службы США, с 2000 года мировое производство аммиака активно растет. Он востребован на внутренних и внешних рынках, так как выступает важным азотосодержащим компонентом в создании удобрений. На эти цели идет около 80% всего аммиака. При этом от удобрений на базе аммиака зависит около половины мирового урожая. С ростом населения планеты эти показатели будут только расти.

Также аммиак широко применяется в химической промышленности и смежных отраслях в качестве прекурсора для азотсодержащих веществ (в том числе взрывчатых, таких как нитрат аммония). В текстильной промышленности с его помощью смягчают хлопок и выпускают синтетические ткани, а фармацевтике – изготавливают антибактериальные препараты.

Из-за столь высокой востребованности для экспериментов в сфере энергетики сырья практически не остается. Между тем при определенных условиях у него есть потенциал не только в системах сжигания топлива. С развитием технологических процессов он может стать привлекательным источником энергии для транспорта и даже альтернативой флотскому мазуту. Однако суда придется под него приспосабливать, так как аммиак занимает значительно больше места, чем мазут, хоть и меньше, чем водород.

Еще один необычный вариант – аммиак как средство хранения водорода (его там 17,5%). Транспортировать его в таком виде должно быть проще и дешевле.

Сегодня весь процесс выработки аммиака сосредоточен в одном месте, как правило, каждый завод проводит все три стадии производства. И топливо на всех этапах одно, в большинстве случаев это природный газ. Получение аммиака таким традиционным способом (путем парового риформинга, воздушной сепарации и методом Габера–Боша) стало причиной 1,44% мировых выбросов парниковых газов. Поэтому перевод этого сегмента на технологии, не связанные с углеводородами, и которые не выделяют СО2 в атмосферу, эксперты считают одним из средств более быстрого построения зеленой экономики.

Переключение с углеводородов на электричество, вырабатываемое атомными или ВИЭ-электростанциями, не повысит эффективность метода Габера–Боша, но сократит выбросы приблизительно на треть. Но если перевести на электричество и предшествующие стадии, вместе с позитивной для экологии переменой повысится эффективность. В частности, замена парового риформинга на электролиз позволит получать более чистый водород, что поможет избежать неактивации катализаторов.

Ключевыми элементами озеленения производства аммиака оксфордские ученые называют электричество, капитальные вложения, а также эксплуатацию и техническое обслуживание.

Причем доля электричества здесь серьезно перевешивает. Для крупных установок от него зависит около 80% конечной стоимости, а для малых – около 70%. На данном этапе, если взять максимально низкие цены на электричество, производство зеленого аммиака на крупном предприятии будет менее выгодным, чем традиционное на таком же крупном или среднем заводе.

Но малые форматы становятся все более и более жизнеспособными по мере переориентации отрасли на устойчивые технологии и возобновляемые источники энергии. В регионах, где климатические условия позволяют устанавливать ультранизкие тарифы на зеленую электроэнергию (от солнечной или ветрогенерации), небольшие заводы могут посоревноваться в экономической эффективности с предприятиями такого же масштаба, использующими традиционные методы производства. Пока что таких мест немного, отмечают эксперты, но с развитием технологии эта практика может распространиться по всему миру. К снижению затрат и стоимости конечного продукта также может привести децентрализация производства аммиака – разведение разных стадий на отдельные более мелкие предприятия.

Свою лепту в популяризацию подобных проектов может внести увеличение мирового спроса на аммиак и инициативы правительств, направленные на декарбонизацию. Это могут быть ограничения по объему выбросов парниковых газов, углеродные налоги, субсидии, налоговые послабления для инвесторов и многое другое. В конце концов распространение зеленого аммиака может стать решающим фактором в деле сокращения эмиссий СО2 и перехода мировой экономики к углеродной нейтральности. 

https://www.ng.ru/energy/2021-01-18/15_8059_ammonia.html