Trong cơn sốt kéo dài cả thế kỷ về đỉnh điểm phát thải carbon và trung hòa carbon, các quốc gia trên thế giới đang tích cực tìm kiếm thế hệ công nghệ năng lượng tiếp theo, và năng lượng xanh.amoniacGần đây, amoniac đang trở thành tâm điểm chú ý toàn cầu. So với hydro, amoniac đang mở rộng phạm vi ứng dụng từ lĩnh vực phân bón nông nghiệp truyền thống sang lĩnh vực năng lượng nhờ những ưu điểm rõ rệt trong lưu trữ và vận chuyển.

Faria, một chuyên gia tại Đại học Twente ở Hà Lan, cho biết với sự gia tăng giá carbon, amoniac xanh có thể trở thành nhiên liệu lỏng chủ lực trong tương lai.

Vậy, amoniac xanh thực chất là gì? Tình trạng phát triển của nó ra sao? Các kịch bản ứng dụng là gì? Liệu nó có hiệu quả kinh tế không?

Amoniac xanh và tình trạng phát triển của nó

Hydro là nguyên liệu thô chính choamoniacsản xuất. Do đó, dựa trên lượng khí thải carbon khác nhau trong quá trình sản xuất hydro, amoniac cũng có thể được phân loại thành bốn loại sau theo màu sắc:

XámamoniacĐược sản xuất từ ​​các nguồn năng lượng hóa thạch truyền thống (khí đốt tự nhiên và than đá).

Amoniac xanh: Hydro thô được chiết xuất từ ​​nhiên liệu hóa thạch, nhưng công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon được sử dụng trong quá trình tinh chế.

Amoniac xanh lam: Quá trình nhiệt phân metan phân hủy metan thành hydro và carbon. Hydro thu được trong quá trình này được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất amoniac bằng điện năng xanh.

Amoniac xanh: Điện xanh được tạo ra từ các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng gió và năng lượng mặt trời được sử dụng để điện phân nước tạo ra hydro, sau đó amoniac được tổng hợp từ nitơ và hydro trong không khí.

Vì amoniac xanh tạo ra nitơ và nước sau khi đốt cháy, và không tạo ra carbon dioxide, nên amoniac xanh được coi là nhiên liệu "không carbon" và là một trong những nguồn năng lượng sạch quan trọng trong tương lai.

Xanh toàn cầuamoniacThị trường này vẫn còn non trẻ. Xét trên phạm vi toàn cầu, quy mô thị trường amoniac xanh đạt khoảng 36 triệu USD vào năm 2021 và dự kiến ​​sẽ đạt 5,48 tỷ USD vào năm 2030, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm trung bình là 74,8%, cho thấy tiềm năng rất lớn. Yundao Capital dự đoán sản lượng amoniac xanh toàn cầu hàng năm sẽ vượt quá 20 triệu tấn vào năm 2030 và vượt quá 560 triệu tấn vào năm 2050, chiếm hơn 80% tổng sản lượng amoniac toàn cầu.

Tính đến tháng 9 năm 2023, hơn 60 dự án sản xuất amoniac xanh đã được triển khai trên toàn thế giới, với tổng công suất sản xuất dự kiến ​​hơn 35 triệu tấn/năm. Các dự án amoniac xanh ở nước ngoài chủ yếu tập trung ở Úc, Nam Mỹ, châu Âu và Trung Đông.

Từ năm 2024, ngành công nghiệp amoniac xanh trong nước của Trung Quốc đã phát triển nhanh chóng. Theo thống kê chưa đầy đủ, từ năm 2024 đến nay, hơn 20 dự án amoniac hydro xanh đã được thúc đẩy. Các tập đoàn như Envision Technology Group, China Energy Construction, State Power Investment Corporation, State Energy Group, v.v. đã đầu tư gần 200 tỷ nhân dân tệ vào việc thúc đẩy các dự án amoniac xanh, điều này sẽ giải phóng một lượng lớn năng lực sản xuất amoniac xanh trong tương lai.

Các kịch bản ứng dụng của amoniac xanh

Là một nguồn năng lượng sạch, amoniac xanh có nhiều kịch bản ứng dụng trong tương lai. Bên cạnh các ứng dụng truyền thống trong nông nghiệp và công nghiệp, nó còn chủ yếu bao gồm phát điện pha trộn, nhiên liệu vận chuyển, cố định carbon, lưu trữ hydro và các lĩnh vực khác.

1. Ngành vận tải biển

Lượng khí thải carbon dioxide từ ngành vận tải biển chiếm từ 3% đến 4% tổng lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu. Năm 2018, Tổ chức Hàng hải Quốc tế đã thông qua chiến lược sơ bộ về giảm phát thải khí nhà kính, đề xuất rằng đến năm 2030, lượng khí thải carbon từ ngành vận tải biển toàn cầu sẽ giảm ít nhất 40% so với năm 2008, và phấn đấu giảm 70% vào năm 2050. Để đạt được mục tiêu giảm phát thải carbon và khử carbon trong ngành vận tải biển, việc sử dụng nhiên liệu sạch thay thế năng lượng hóa thạch là phương tiện kỹ thuật triển vọng nhất.

Nhìn chung, trong ngành vận tải biển, người ta tin rằng amoniac xanh là một trong những nhiên liệu chính để khử carbon trong ngành này trong tương lai.

Trước đây, Lloyd's Register of Shipping từng dự đoán rằng từ năm 2030 đến năm 2050, tỷ lệ amoniac làm nhiên liệu vận tải biển sẽ tăng từ 7% lên 20%, thay thế khí tự nhiên hóa lỏng và các loại nhiên liệu khác để trở thành nhiên liệu vận tải biển quan trọng nhất.

2. Ngành công nghiệp sản xuất điện

AmoniacQuá trình đốt cháy không tạo ra CO2, và việc đốt cháy hỗn hợp amoniac có thể tận dụng các cơ sở nhà máy điện than hiện có mà không cần sửa đổi lớn đối với thân lò hơi. Đây là một biện pháp hiệu quả để giảm lượng khí thải carbon dioxide trong các nhà máy điện than.

Ngày 15 tháng 7, Ủy ban Phát triển và Cải cách Quốc gia cùng Cục Quản lý Năng lượng Quốc gia đã ban hành “Kế hoạch Hành động Chuyển đổi và Xây dựng Điện than sang Năng lượng Carbon thấp (2024-2027)”, trong đó đề xuất rằng sau khi chuyển đổi và xây dựng, các tổ máy nhiệt điện than cần có khả năng pha trộn hơn 10% amoniac xanh và đốt than. Mức tiêu thụ và lượng khí thải carbon sẽ giảm đáng kể. Như vậy, việc pha trộn amoniac hoặc amoniac nguyên chất trong các tổ máy nhiệt điện là một hướng kỹ thuật quan trọng để giảm phát thải carbon trong lĩnh vực sản xuất điện.

Nhật Bản là quốc gia đi đầu trong việc thúc đẩy phát điện bằng nhiên liệu hỗn hợp amoniac. Năm 2021, Nhật Bản đã xây dựng "Lộ trình nhiên liệu amoniac Nhật Bản 2021-2050" và sẽ hoàn thành việc trình diễn và kiểm chứng nhiên liệu hỗn hợp amoniac với tỷ lệ 20% tại các nhà máy nhiệt điện vào năm 2025; khi công nghệ nhiên liệu hỗn hợp amoniac hoàn thiện hơn, tỷ lệ này sẽ tăng lên hơn 50%; và đến khoảng năm 2040, một nhà máy điện sử dụng hoàn toàn amoniac sẽ được xây dựng.

3. Chất mang lưu trữ hydro

Amoniac được sử dụng làm chất mang lưu trữ hydro, và cần trải qua các quá trình tổng hợp amoniac, hóa lỏng, vận chuyển và tái chiết xuất hydro dạng khí. Toàn bộ quy trình chuyển đổi amoniac thành hydro đã hoàn thiện.

Hiện nay, có sáu phương pháp chính để lưu trữ và vận chuyển hydro: lưu trữ và vận chuyển bằng bình chứa áp suất cao, vận chuyển bằng khí nén qua đường ống, lưu trữ và vận chuyển hydro lỏng ở nhiệt độ thấp, lưu trữ và vận chuyển hydro hữu cơ lỏng, lưu trữ và vận chuyển amoni lỏng, và lưu trữ và vận chuyển hydro rắn kim loại. Trong đó, lưu trữ và vận chuyển amoni lỏng là quá trình chiết xuất hydro thông qua tổng hợp amoni, hóa lỏng, vận chuyển và tái khí hóa. Amoni được hóa lỏng ở -33°C hoặc 1MPa. Chi phí hydro hóa/khử hydro chiếm hơn 85%. Phương pháp này không nhạy cảm với khoảng cách vận chuyển và phù hợp cho việc lưu trữ và vận chuyển hydro số lượng lớn ở khoảng cách trung bình và dài, đặc biệt là vận chuyển đường biển. Đây là một trong những phương pháp lưu trữ và vận chuyển hydro triển vọng nhất trong tương lai.

4. Nguyên liệu hóa học

Là một loại phân bón nitơ xanh tiềm năng và là nguyên liệu chính cho các hóa chất xanh, phân bón xanh...amoniacSẽ thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển nhanh chóng của chuỗi công nghiệp “amoniac xanh + phân bón xanh” và “hóa chất amoni xanh”.

So với amoniac tổng hợp được sản xuất từ ​​năng lượng hóa thạch, dự kiến ​​amoniac xanh sẽ không thể cạnh tranh hiệu quả với các nguyên liệu hóa học khác trước năm 2035.