Przejście na amoniak jako paliwo żeglugowe, mające na celu dekarbonizację, może zamiast tego stworzyć zupełnie nowe problemy. Pokazuje to badanie przeprowadzone przez Chalmers University of Technology w Szwecji, w którym naukowcy przeprowadzili analizy cyklu życia baterii i trzech e-paliw, w tym amoniaku. Eutrofizacja i zakwaszenie to niektóre z problemów środowiskowych, które można przypisać stosowaniu amoniaku – podobnie jak emisje gazu rozweselającego (przyp. red. podtlenek azotu N2O), który jest bardzo silnym gazem cieplarnianym.
W poszukiwaniu opłacalnych, wolnych od paliw kopalnych paliw morskich, amoniak od kilku lat stanowi jedną z najsilniejszych alternatyw. Amoniak (NH3) jest paliwem wolnym od dwutlenku węgla i ma tę zaletę, że ma wyższą gęstość energii niż na przykład wodór. Można go również dość łatwo skroplić, chociaż w standardowych warunkach jest gazem. Istotną wadą jest jednak to, że produkcja e-amoniaku – która wymaga energii elektrycznej – jest bardzo energochłonna.
Co więcej, nowe badanie pokazuje, że chęć pozbycia się emisji dwutlenku węgla w sektorze żeglugi poprzez wykorzystanie amoniaku może zamiast tego stworzyć zupełnie nowe problemy.
– Chociaż amoniak nie zawiera dwutlenku węgla, jego spalanie w silnikach nie jest wolne od emisji gazów cieplarnianych. Testy silników wykazały różne stopnie emisji gazu rozweselającego, który jest bardzo silnym gazem cieplarnianym o ponad 200 razy większym wpływie na globalne ocieplenie niż dwutlenek węgla – mówiła Selma Brynolf, badaczka z Chalmers.
– Po prostu brakuje głębszych analiz ryzyka, które mogłyby wynikać z przejścia na amoniak – dodaje Fayas Malik Kanchiralla, doktorant na Wydziale Mechaniki i Nauk Morskich w Chalmers i główny autor artykułu.
Alternatywa o najniższych kosztach jest problematyczna pod względem środowiskowym
Naukowcy wykorzystali analizę cyklu życia i kosztów cyklu życia do oceny wykonalności technicznej, wpływu na środowisko i zasadności ekonomicznej czterech rodzajów nośników energii odnawialnej dla trzech różnych typów statków. Badane nośniki energii obejmowały energię pochodzącą z akumulatorów oraz trzy rodzaje paliw alternatywnych: wodór, metanol i amoniak. Nośniki energii były z kolei wykorzystywane w połączeniu z silnikami i ogniwami paliwowymi.
Badanie wykazało, że amoniak i metanol mają najniższy koszt spośród badanych alternatyw.
– Rynek jest zwykle uzależniony od kosztów, a ponieważ elektroamoniak ma najniższe koszty, rynek kieruje się w jego stronę. Obecnie w żegludze panuje szum wokół tego paliwa. Ale jeśli i gdy przejdziemy na amoniak, to po to, by rozwiązać problem wykorzystania paliw kopalnych, a w tej chwili wygląda na to, że możemy zamiast tego stworzyć więcej problemów – dodał Fayas Malik Kanchiralla.
Wynika to z faktu, że amoniak ma szereg negatywnych skutków dla środowiska. Jego stosowanie jako paliwa może wpływać na jakość powietrza i wody – chociażby w przypadku wycieku amoniaku i emisji tlenków azotu (NOx), takich jak ditlenek azotu (N2O). Fayas Malik Kanchiralla i jego koledzy podkreślają znaczenie kontrolowania tego zjawiska w przypadku statków pływających na obszarach objętych kontrolą emisji, na przykład na wrażliwych obszarach morskich, takich jak Morze Bałtyckie.
E-paliwa to paliwa syntetyczne, które są definiowane jako „zielone”, gdy są wytwarzane przy użyciu odnawialnej energii elektrycznej. Badanie pokazuje jednak, że wszystkie trzy zielone alternatywy mają większy wpływ na środowisko niż tradycyjne paliwa pod względem toksyczności dla ludzi, wykorzystania zasobów, takich jak minerały i metale, oraz zużycia wody.
Eutrofizacja i zakwaszenie, to tylko niektóre z zagrożeń
Stosowanie amoniaku wiąże się ze znacznymi wyzwaniami i zagrożeniami związanymi z toksycznością, które są możliwe do opanowania, ale zwiększyłyby złożoność wymaganych systemów bezpieczeństwa. Potencjalnie ograniczyłoby to wykorzystanie paliwa tylko do dalekomorskich statków towarowych.
– Wśród problemów środowiskowych, które można przypisać stosowaniu amoniaku, są eutrofizacja i zakwaszenie. Podsumowując, mimo że ekologiczny amoniak jest paliwem wolnym od paliw kopalnych i stosunkowo czystym, prawdopodobnie nie jest on wystarczająco ekologiczny dla środowiska jako całości. Przed zastosowaniem tego paliwa w transporcie morskim należy przeprowadzić dokładniejszą ocenę ryzyka związanego z emisją amoniaku i powiązanych z nim związków azotu – dodaje Fayas Malik Kanchiralla.
Badanie pokazuje również, że bardzo trudno jest znaleźć proste rozwiązanie w zakresie paliw innych niż kopalne, które jednocześnie działałoby dla wszystkich typów statków i było w stanie osiągnąć cel ograniczenia emisji gazów cieplarnianych w żegludze. Ocena środowiskowych i ekonomicznych aspektów różnych opcji paliwowych dla sektora żeglugi jest złożona, a przy opracowywaniu strategii klimatycznych dla różnych typów statków i trybów pracy należy wziąć pod uwagę kilka czynników.
– Z perspektywy cyklu życia należy znaleźć różne rodzaje rozwiązań w zakresie dekarbonizacji dla różnych rodzajów statków. Należy przeprowadzić więcej badań i analiz cyklu życia – podsumował mówi Fayas Malik Kanchiralla.
Więcej na temat badań:
Badanie How do variations in ship operation impact the techno-economic feasibility and environmental performance of fossil-free fuels? A life cycle study zostało przeprowadzone przez naukowców z Chalmers University of Technology i Research Institutes of Sweden i opublikowane na łamach Applied Energy. Badania zostały sfinansowane przez Szwedzką Administrację Transportu, centrum kompetencji TechForH2 i projekt „HOPE”.
Źródło:Chalmers University of Technology
