Trong cơn sốt kéo dài hàng thế kỷ về đỉnh carbon và mức độ trung hòa carbon, các quốc gia trên thế giới đang tích cực tìm kiếm thế hệ công nghệ năng lượng tiếp theo và môi trường xanh.amoniacđang trở thành tâm điểm chú ý của toàn cầu trong thời gian gần đây. So với hydro, amoniac đang mở rộng từ lĩnh vực phân bón nông nghiệp truyền thống nhất sang lĩnh vực năng lượng nhờ những lợi thế rõ ràng trong việc lưu trữ và vận chuyển.

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

Vậy chính xác thì amoniac xanh là gì? Tình trạng phát triển của nó là gì? Các kịch bản ứng dụng là gì? Nó có kinh tế không?

Amoniac xanh và tình trạng phát triển của nó

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

Xámamoniac: Được làm từ năng lượng hóa thạch truyền thống (khí đốt tự nhiên và than đá).

Amoniac màu 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 khí mêtan thành hydro và cacbon. Hydro thu hồi trong quá trình này được sử dụng làm nguyên liệu thô để sản xuất amoniac bằng điện xanh.

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

Do amoniac xanh tạo ra nitơ và nước sau khi đốt 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 vẫn còn ở giai đoạn sơ khai. Từ góc độ toàn cầu, quy mô thị trường amoniac xanh là 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 trung bình hàng năm là 74,8%, có tiềm năng đáng kể. Yundao Capital dự đoán sản lượng amoniac xanh hàng năm trên toàn cầu sẽ vượt 20 triệu tấn vào năm 2030 và vượt 560 triệu tấn vào năm 2050, chiếm hơn 80% sản lượng amoniac toàn cầu.

Tính đến tháng 9 năm 2023, hơn 60 dự án amoniac xanh đã được triển khai trên toàn thế giới, với tổng công suất sản xuất theo kế hoạch là hơn 35 triệu tấn/năm. Các dự án amoniac xanh ở nước ngoài chủ yếu phân bố ở Úc, Nam Mỹ, Châu Âu và Trung Đông.

Kể từ năm 2024, ngành công nghiệp amoniac xanh nội địa ở Trung Quốc đã phát triển nhanh chóng. Theo thống kê chưa đầy đủ, kể từ năm 2024, hơn 20 dự án hydro amoniac xanh đã được xúc tiến. Tập đoàn Công nghệ Envision, Xây dựng Năng lượng Trung Quốc, Tổng công ty Đầu tư Điện lực Nhà nước, Tập đoàn Năng lượng Nhà nước, v.v. đã đầu tư gần 200 tỷ nhân dân tệ vào việc thúc đẩy các dự án amoniac xanh, sẽ giải phóng một lượng lớn công suất sản xuất amoniac xanh trong tương lai.

Kịch bản ứng dụng amoniac xanh

Là một nguồn năng lượng sạch, amoniac xanh có nhiều ứng dụng khác nhau trong tương lai. Ngoài các mục đích sử dụng nông nghiệp và công nghiệp truyền thống, nó còn chủ yếu bao gồm sản xuất 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 vận chuyển chiếm 3% đến 4% 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 đến năm 2030, lượng khí thải carbon vận tải toàn cầu sẽ giảm ít nhất 40% so với năm 2008 và phấn đấu giảm 70% vào năm 2050. Để Để đạt được mục tiêu giảm lượng carbon và khử cacbon trong ngành vận tải biển, nhiên liệu sạch thay thế năng lượng hóa thạch là phương tiện kỹ thuật hứa hẹn nhất.

Trong ngành vận tải biển, người ta thường tin rằng amoniac xanh là một trong những nhiên liệu chính để khử cacbon trong ngành vận tải biển trong tương lai.

Cơ quan đăng ký vận chuyển của Lloyd từng dự đoán rằng từ năm 2030 đến năm 2050, tỷ lệ amoniac làm nhiên liệu vận chuyển sẽ tăng từ 7% lên 20%, thay thế khí tự nhiên hóa lỏng và các nhiên liệu khác để trở thành nhiên liệu vận chuyển quan trọng nhất.

2. Công nghiệp phát điện

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

Ngày 15 tháng 7, Ủy ban Cải cách và Phát triển Quốc gia và Cơ quan Năng lượng Quốc gia đã ban hành “Kế hoạch hành động chuyển đổi và xây dựng điện than ít carbon (2024-2027)”, trong đó đề xuất rằng sau khi chuyển đổi và xây dựng, các đơn vị điện than cần có khả năng trộn trên 10% amoniac xanh và đốt than. Mức tiêu thụ và lượng khí thải carbon giảm đáng kể. Có thể thấy, việc trộn amoniac hoặc amoniac tinh khiết trong các tổ máy nhiệt điện là hướng kỹ thuật quan trọng nhằm giảm phát thải carbon trong lĩnh vực sản xuất điện.

Nhật Bản là nước thúc đẩy mạnh mẽ việc sản xuất điện đốt hỗn hợp amoniac. Nhật Bản đã xây dựng “Lộ trình nhiên liệu amoniac Nhật Bản 2021-2050” vào năm 2021 và sẽ hoàn thành việc trình diễn và xác minh nhiên liệu amoniac pha trộn 20% trong các nhà máy nhiệt điện vào năm 2025; khi công nghệ pha trộn amoniac phát triển, tỷ lệ này sẽ tăng lên hơn 50%; đến khoảng năm 2040 sẽ xây dựng được nhà máy điện tinh khiết amoniac.

3. Chất mang lưu trữ hydro

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

Hiện nay, có sáu cách chính để lưu trữ và vận chuyển hydro: lưu trữ và vận chuyển xi lanh áp suất cao, vận chuyển khí nén bằng đường ống, lưu trữ và vận chuyển hydro lỏng ở nhiệt độ thấp, lưu trữ và vận chuyển hữu cơ lỏng, lưu trữ và vận chuyển amoniac lỏng, và kim loại lưu trữ và vận chuyển hydro rắn. Trong số đó, việc lưu trữ và vận chuyển amoniac lỏng là tách hydro thông qua quá trình tổng hợp, hóa lỏng, vận chuyển và tái khí hóa amoniac. Amoniac được hóa lỏng ở -33°C hoặc 1MPa. Chi phí cho quá trình hydro hóa/khử hydro chiếm hơn 85%. Nó không nhạy cảm với khoảng cách vận chuyển và thích hợp cho việc lưu trữ và vận chuyển hydro số lượng lớn ở khoảng cách trung bình và dài, đặc biệt là vận tải đường biển. Đây là một trong những cách hứa hẹn nhất để lưu trữ và vận chuyển hydro trong tương lai.

4. Nguyên liệu hoá chất

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

So với amoniac tổng hợp được tạo ra từ năng lượng hóa thạch, dự kiến ​​amoniac xanh sẽ không thể hình thành khả năng cạnh tranh hiệu quả như một nguyên liệu thô hóa học trước năm 2035.