目前,氨作為氫能首選出口載體,這主要取決于三個優(yōu)勢:
1、能量密度
2、成熟的合成技術(shù)以及現(xiàn)有供應(yīng)鏈
3、本身不含碳元素,不產(chǎn)生碳排放
氨的能量密度可保證氫能的有效運輸
全球氫貿(mào)易面臨的最大技術(shù)挑戰(zhàn)是常溫常壓下體積較大,難以運輸。這個問題的常規(guī)解決方式是:通過高壓(通常高于200 bar)成壓縮氫,或低溫(-253°C)壓縮氫氣液化后,體積壓縮至常溫常壓下的1/800,通過管道或罐裝船舶來運輸。
在相對較低的壓力條件下,使用液態(tài)氫載體(如氨NH3)的優(yōu)勢在于氨的能量密度分別是壓縮氫的3倍和液化氫的1.5倍。因此,使用氨遠(yuǎn)距離輸出氫氣需要更少的船只即可運輸相同數(shù)量的氫能。
圖表:能量密度是氨氣作為氫能載體的關(guān)鍵因素
氨的合成技術(shù)及現(xiàn)有供應(yīng)鏈較為成熟
氨的合成、儲存和運輸是一個成熟的產(chǎn)業(yè)。氨的現(xiàn)有市場規(guī)模約為每年產(chǎn)量1.8億噸,大部分與下游尿素、化肥或硝酸銨等配套生產(chǎn)。目前氨每年海運貿(mào)易量約為2,000萬噸,世界級氨廠產(chǎn)量約為200萬噸每年。
相比之下,壓縮氫氣船尚未實現(xiàn)商業(yè)化,少量壓縮氫氣仍通過拖車氣缸運輸。擬建的最大液氫工廠年產(chǎn)量在15,000-30,000 噸之間,唯一一艘在建的液氫船(川崎重工的概念船)擁有約100噸的儲存能力。液態(tài)有機氫載體(LOHC),如用于加氫/脫氫過程的甲苯/甲基環(huán)己烷系統(tǒng),也已進(jìn)行試點生產(chǎn),但技術(shù)水平尚不成熟。
甲醇是另一種潛在的氫衍生物,可用作載體和清潔燃料。但甲醇含有碳元素,在燃燒后會釋放二氧化碳,不利于環(huán)境。
各種氫載體技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展,但規(guī)模化的氨供應(yīng)鏈已然存在。
氨的利用本身就有可能推動脫碳進(jìn)程
低碳氨本身也被認(rèn)為是一種潛在的脫碳燃料,可以在現(xiàn)有領(lǐng)域或者新領(lǐng)域中代替灰氨或其它化石燃料的使用。日本和德國等國熱衷于在發(fā)電中使用氨,韓國已宣布計劃將氨混合到熱電廠中,以替代20%的煤炭使用量。氨也可運用于供暖領(lǐng)域。
氨也可用于運輸領(lǐng)域。在船舶加油領(lǐng)域尤其如此,發(fā)動機制造商正在為船舶開發(fā)使用包括氨在內(nèi)的雙燃料運行的內(nèi)燃機,以滿足國際海事組織的脫碳目標(biāo)。在高溫下使用固體氧化物電解槽的氨燃料電池的性能與氫氣相似。由于儲氫場地稀缺,氨可能會成為一種商業(yè)儲能介質(zhì)。
氨會成為氫能貿(mào)易的主要運輸載體嗎?
氨所面臨的挑戰(zhàn)仍然存在。其能量密度可能高于液態(tài)氫,但煤制氨、天然氣制氨,其生產(chǎn)和運輸成本很高。作為有毒化學(xué)品,氨在傳統(tǒng)行業(yè)的生產(chǎn)和處理過程中受到嚴(yán)格監(jiān)管。一旦氨發(fā)生釋放或泄漏的情況,新興終端用途將會受限。
雖然作為一種潛在的氫載體,氨可以通過裂解或逆轉(zhuǎn)合成反應(yīng)生成,但大規(guī)模推進(jìn)這條發(fā)展路線面臨技術(shù)和商業(yè)挑戰(zhàn)。氨不太可能作為新燃料在所有領(lǐng)域都取代氫,可能會出現(xiàn)其它大規(guī)模長距離運輸氫的商業(yè)化方式。因此,氨作為氫的載體并非是氫貿(mào)易的最終目標(biāo)。
然而,無論是在傳統(tǒng)氨市場還是新型氨市場,低碳氨都可以利用現(xiàn)有技術(shù)和供應(yīng)鏈來實現(xiàn)長距離高效運輸,在全球脫碳中發(fā)揮重要作用。
因此,氨在當(dāng)前的氫能出口項目浪潮中占據(jù)主導(dǎo)地位也就不足為奇了。但要取得成功,無數(shù)潛在供應(yīng)商需要對未來低碳氨市場的真實規(guī)模,有更清晰的認(rèn)識。
原標(biāo)題: “氨-氫”低碳經(jīng)濟如何助力氫能出口貿(mào)易?