في ظل الهوس المستمر منذ قرن من الزمان بذروة الكربون والحياد الكربوني، تبحث البلدان في جميع أنحاء العالم بنشاط عن الجيل القادم من تكنولوجيا الطاقة، والتحولات الخضراء.الأمونياأصبح الأمونيا محط اهتمام عالمي مؤخرًا. مقارنةً بالهيدروجين، يتوسع نطاق استخدامه في مجال الأسمدة الزراعية التقليدية ليشمل مجال الطاقة، نظرًا لمزاياه الواضحة في التخزين والنقل.

وقال فاريا، الخبير بجامعة توينتي في هولندا، إنه مع ارتفاع أسعار الكربون، قد يصبح الأمونيا الأخضر هو ملك الوقود السائل في المستقبل.

إذن، ما هو الأمونيا الخضراء تحديدًا؟ ما هو وضع تطويره؟ ما هي تطبيقاته؟ هل هو اقتصادي؟

الأمونيا الخضراء وحالة تطورها

الهيدروجين هو المادة الخام الرئيسية لـالأمونياالإنتاج. لذلك، ووفقًا لانبعاثات الكربون المختلفة في عملية إنتاج الهيدروجين، يُمكن أيضًا تصنيف الأمونيا إلى الفئات الأربع التالية حسب اللون:

رماديالأمونيا:مصنوعة من الطاقة الأحفورية التقليدية (الغاز الطبيعي والفحم).

الأمونيا الزرقاء: يتم استخراج الهيدروجين الخام من الوقود الأحفوري، ولكن يتم استخدام تكنولوجيا التقاط الكربون وتخزينه في عملية التكرير.

الأمونيا الزرقاء المخضرة: تُحلل عملية التحلل الحراري للميثان الميثان إلى هيدروجين وكربون. ويُستخدم الهيدروجين المُستعاد كمادة خام لإنتاج الأمونيا باستخدام الكهرباء الخضراء.

الأمونيا الخضراء: يتم استخدام الكهرباء الخضراء المولدة بواسطة الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية لتحليل الماء لإنتاج الهيدروجين، ثم يتم تصنيع الأمونيا من النيتروجين والهيدروجين الموجودين في الهواء.

وبما أن الأمونيا الخضراء تنتج النيتروجين والماء بعد الاحتراق، ولا تنتج ثاني أكسيد الكربون، فإن الأمونيا الخضراء تعتبر وقودًا "خاليًا من الكربون" وأحد أهم مصادر الطاقة النظيفة في المستقبل.

الأخضر العالميالأمونيالا يزال سوق الأمونيا الخضراء في بداياته. عالميًا، يبلغ حجم سوق الأمونيا الخضراء حوالي 36 مليون دولار أمريكي في عام 2021، ومن المتوقع أن يصل إلى 5.48 مليار دولار أمريكي في عام 2030، بمعدل نمو سنوي مركب متوسط ​​قدره 74.8%، مما ينطوي على إمكانات كبيرة. وتتوقع شركة يونداو كابيتال أن يتجاوز الإنتاج العالمي السنوي من الأمونيا الخضراء 20 مليون طن في عام 2030، وأن يتجاوز 560 مليون طن في عام 2050، ليمثل أكثر من 80% من إنتاج الأمونيا العالمي.

اعتبارًا من سبتمبر 2023، تم تنفيذ أكثر من 60 مشروعًا لإنتاج الأمونيا الخضراء حول العالم، بطاقة إنتاجية إجمالية مخططة تتجاوز 35 مليون طن سنويًا. وتتوزع مشاريع الأمونيا الخضراء الخارجية بشكل رئيسي في أستراليا وأمريكا الجنوبية وأوروبا والشرق الأوسط.

منذ عام ٢٠٢٤، شهدت صناعة الأمونيا الخضراء المحلية في الصين نموًا سريعًا. ووفقًا لإحصاءات غير مكتملة، تم الترويج لأكثر من ٢٠ مشروعًا لإنتاج الأمونيا الهيدروجينية الخضراء منذ ذلك الحين. وقد استثمرت مجموعة إنفيجن للتكنولوجيا، وشركة تشينا إنرجي كونستركشن، وشركة ستيت باور للاستثمار، ومجموعة ستيت إنرجي، وغيرها، ما يقرب من ٢٠٠ مليار يوان في الترويج لمشاريع الأمونيا الخضراء، مما سيُطلق طاقة إنتاجية كبيرة للأمونيا الخضراء في المستقبل.

سيناريوهات تطبيق الأمونيا الخضراء

كطاقة نظيفة، للأمونيا الخضراء تطبيقات متنوعة في المستقبل. فبالإضافة إلى الاستخدامات الزراعية والصناعية التقليدية، تشمل بشكل رئيسي توليد الطاقة المختلطة، ووقود الشحن، وتثبيت الكربون، وتخزين الهيدروجين، وغيرها من المجالات.

1. صناعة الشحن

تُمثل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن النقل البحري ما بين 3% و4% من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية. في عام 2018، اعتمدت المنظمة البحرية الدولية استراتيجيةً أوليةً لخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، مقترحةً خفض انبعاثات الكربون العالمية من النقل البحري بنسبة 40% على الأقل بحلول عام 2030 مقارنةً بعام 2008، والسعي إلى خفضها بنسبة 70% بحلول عام 2050. ولتحقيق خفض الكربون وإزالة الكربون في قطاع النقل البحري، يُعدّ الوقود النظيف الذي يحل محل الطاقة الأحفورية الوسيلة التقنية الأكثر واعدةً.

من المعتقد بشكل عام في صناعة الشحن أن الأمونيا الخضراء هي أحد أنواع الوقود الرئيسية لإزالة الكربون في صناعة الشحن في المستقبل.

وتوقعت مؤسسة لويدز ريجستر للشحن البحري أنه في الفترة ما بين عامي 2030 و2050، سترتفع نسبة الأمونيا كوقود للشحن من 7% إلى 20%، لتحل محل الغاز الطبيعي المسال وغيره من أنواع الوقود لتصبح وقود الشحن الأكثر أهمية.

2. صناعة توليد الطاقة

الأمونيالا يُنتج الاحتراق ثاني أكسيد الكربون، ويمكن استخدام الاحتراق الممزوج بالأمونيا في مرافق محطات الطاقة العاملة بالفحم الحالية دون الحاجة إلى تعديلات كبيرة على هيكل الغلاية. وهو إجراء فعال للحد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في محطات الطاقة العاملة بالفحم.

في 15 يوليو، أصدرت اللجنة الوطنية للتنمية والإصلاح والإدارة الوطنية للطاقة "خطة عمل التحول منخفض الكربون وبناء محطات توليد الطاقة العاملة بالفحم (2024-2027)"، والتي اقترحت أن تتمتع وحدات توليد الطاقة العاملة بالفحم، بعد التحويل والبناء، بالقدرة على مزج أكثر من 10% من الأمونيا الخضراء وحرق الفحم. سيؤدي ذلك إلى انخفاض كبير في مستويات الاستهلاك وانبعاثات الكربون. ويُلاحظ أن خلط الأمونيا أو الأمونيا النقية في وحدات الطاقة الحرارية يُعدّ توجهًا تقنيًا مهمًا لخفض انبعاثات الكربون في مجال توليد الطاقة.

اليابان من أبرز الداعمين لتوليد الطاقة باستخدام خليط الأمونيا. وقد وضعت اليابان "خارطة طريق وقود الأمونيا اليابانية 2021-2050" في عام 2021، وستُكمل عرض واختبار وقود الأمونيا المخلوط بنسبة 20% في محطات الطاقة الحرارية بحلول عام 2025. ومع تطور تقنية خليط الأمونيا، سترتفع هذه النسبة إلى أكثر من 50%؛ وبحلول عام 2040 تقريبًا، سيتم بناء محطة طاقة تعمل بالأمونيا النقية.

3. حامل تخزين الهيدروجين

يُستخدم الأمونيا كحامل لتخزين الهيدروجين، ويمر بمراحل تصنيع الأمونيا، وتسييلها، ونقلها، وإعادة استخلاص الهيدروجين الغازي. وقد وصلت عملية تحويل الأمونيا إلى الهيدروجين إلى مرحلة النضج.

في الوقت الحالي، توجد ست طرق رئيسية لتخزين ونقل الهيدروجين: تخزين ونقل أسطوانات الضغط العالي، والنقل الغازي المضغوط عبر الأنابيب، وتخزين ونقل الهيدروجين السائل منخفض الحرارة، وتخزين ونقل المواد العضوية السائلة، وتخزين ونقل الأمونيا السائلة، وتخزين ونقل الهيدروجين المعدني الصلب. من بين هذه الطرق، يتم استخراج الهيدروجين من خلال تخليق الأمونيا، وتسييلها، ونقلها، وإعادة تحويلها إلى غاز. يتم تسييل الأمونيا عند درجة حرارة -33 درجة مئوية أو 1 ميجا باسكال. تبلغ تكلفة الهدرجة/نزع الهيدروجين أكثر من 85%. لا تتأثر هذه الطريقة بمسافة النقل، وهي مناسبة لتخزين ونقل الهيدروجين بكميات كبيرة لمسافات متوسطة وطويلة، وخاصةً النقل البحري. تُعد هذه الطريقة من أكثر الطرق الواعدة لتخزين ونقل الهيدروجين في المستقبل.

4. المواد الخام الكيميائية

باعتبارها سمادًا نيتروجينيًا أخضرًا محتملًا والمادة الخام الرئيسية للمواد الكيميائية الخضراء، فإن الأسمدة الخضراءالأمونياسيعمل بقوة على تعزيز التطور السريع لسلاسل الصناعات "الأمونيا الخضراء + الأسمدة الخضراء" و "الأمونيا الكيميائية الخضراء".

وبالمقارنة مع الأمونيا الصناعية المصنوعة من الطاقة الأحفورية، فمن المتوقع أن الأمونيا الخضراء لن تكون قادرة على تشكيل قدرة تنافسية فعالة كمادة خام كيميائية قبل عام 2035.