Międzynarodowy zespół naukowców opublikował kompleksową analizę techno-ekonomiczną pokazującą, że ciekły amoniak może stać się konkurencyjną, bezemisyjną alternatywą dla skroplonego gazu ziemnego (LNG) w międzynarodowym handlu energią. Badanie wskazuje, że zaawansowane procesy produkcji amoniaku mogą osiągnąć długoterminowe koszty unikania emisji dwutlenku węgla (CO2) poniżej 100 dolarów za tonę, podczas gdy konwencjonalne technologie wymagają cen CO2 przekraczających 200 dolarów za tonę.
Globalne zużycie energii rośnie średnio o 1,3% rocznie od 2011 roku, a prognozy wskazują na 19% wzrost zapotrzebowania do 2050 roku. Jednocześnie osiągnięcie celów klimatycznych wymaga głębokiej dekarbonizacji wszystkich sektorów gospodarki. Paliwa stanowią 76% końcowego zużycia energii, podczas gdy elektryczność jedynie 20%, co czyni dekarbonizację paliw znacznie większym wyzwaniem.
Skroplony gaz ziemny odgrywa kluczową rolę w globalnym handlu energią ze względu na wysoką gęstość energetyczną i efektywne możliwości konwersji. Mimo to pozostaje odpowiedzialny za około 22% globalnych emisji CO2 związanych z energią.
Przewagi amoniaku nad wodorem
Chociaż wodór jest często przedstawiany jako następca paliw węglowodorowych, jego transport i magazynowanie są znacznie trudniejsze, co eliminuje kluczowe korzyści paliw, które ma zastąpić. Wodór ma trzykrotnie niższą gęstość energetyczną niż gaz ziemny i jest trudniejszy w magazynowaniu.
Amoniak zachowuje najważniejsze zalety dzisiejszych paliw, ponieważ może być względnie łatwo skroplony przy -33°C, w porównaniu z -161°C dla LNG i -253°C dla ciekłego wodoru. Międzynarodowa Agencja Energii (IEA) uznaje amoniak za najbardziej ekonomiczne rozwiązanie dla międzynarodowego transportu wodoru statkami.
Analiza konkurencyjności ekonomicznej
Badacze przeprowadzili szczegółową analizę bottom-up procesów skraplania gazu ziemnego i produkcji „niebieskiego amoniaku” z gazu ziemnego z wychwytem CO2. Zaawansowana produkcja amoniaku oparta na membranowo-wspomaganym reformingu autotermicznym (MA-ATR) może konkurować z LNG przy umiarkowanych cenach CO2 około 96 dolarów za tonę.
Jeśli wychwycony CO2 może być wykorzystany produktywnie do zwiększonego wydobycia ropy/gazu z pobliskich odwiertów, próg rentowności może spaść poniżej 70 dolarów za tonę CO2. Jednak komercyjnie dostępne procesy produkcji amoniaku budowane na mniejszą skalę wymagają cen CO2 znacznie przekraczających 200 dolarów za tonę.
Obszary zastosowań amoniaku
Amoniak oferuje znaczące możliwości zastąpienia gazu ziemnego w wielu sektorach. W żegludze międzynarodowej LNG cieszy się obecnie rosnącym popytem jako paliwo okrętowe ze względu na niższe emisje w porównaniu z ciężkim olejem opałowym. Amoniak może kontynuować ten trend, redukując bezpośrednie emisje CO2 do zera.
W sektorze energetycznym gaz ziemny odgrywa rosnącą rolę ze względu na niższe emisje i większą elastyczność w integracji ze zmiennymi źródłami odnawialnymi. Amoniak oferuje atrakcyjną alternatywę przy rosnących podatkach od emisji CO2.
Wyzwania techniczne i środowiskowe
Mimo obiecujących perspektyw, amoniak nie jest bezpośrednim zamiennikiem gazu ziemnego. Istnieją znaczące wyzwania związane z toksycznością i emisjami NOx, ale rozwiązania są technicznie możliwe do wdrożenia. Proces konwersji energetycznej wymagany do produkcji amoniaku z gazu ziemnego wiąże się ze znacznie większymi stratami termodynamicznymi i droższym kapitałem niż proces chłodniczy używany do produkcji LNG.
Potrzeba wsparcia politycznego
Autorzy badania podkreślają, że jednoczesne skalowanie podaży i popytu na amoniak jako paliwo wymaga odpowiedniej polityki wsparcia. Zachęty polityczne będą potrzebne do stworzenia popytu wśród odpowiednich wczesnych użytkowników, takich jak żegluga międzynarodowa, co z kolei zachęci do inwestycji w rozwój i wdrożenie na dużą skalę produkcji amoniaku.
Długoterminowe perspektywy
Badanie koncentruje się na perspektywie długoterminowej (po 2050 roku), zakładając pomyślną komercjalizację zaawansowanych koncepcji procesowych. Technologie takie jak MA-ATR, reforming z przełączaniem gazowym (GSR) czy pętlowe reformowanie chemiczne obiecują znaczące redukcje kosztów w porównaniu z obecnymi metodami produkcji.
Rozwój amoniaku jako alternatywy dla LNG może odegrać kluczową rolę w dekarbonizacji międzynarodowego handlu energią, szczególnie w kontekście rosnącego zapotrzebowania na elastyczne, niskoemisyjne nośniki energii. Amoniak może służyć jako pomost między obecną infrastrukturą gazową a przyszłą gospodarką wodorową, umożliwiając stopniową transformację bez konieczności całkowitej przebudowy systemów energetycznych. Dla krajów eksportujących gaz ziemny, inwestycje w technologie produkcji amoniaku mogą zapewnić kontynuację eksportu energii w dekarbonizującej się gospodarce globalnej, jednocześnie wspierając rozwój lokalnych łańcuchów wartości w sektorze czystych technologii energetycznych.