Az ammónia, a karbonmentes világ egyik lehetséges energiahordozója
2020 / 05 / 17 / Rácz Tamás
Az ammónia, a karbonmentes világ egyik lehetséges energiahordozója
A műtrágyagyártáshoz úgyis kell sok-sok ammónia, márpedig ez az anyag megújuló energiával is gyártható, jól szállítható és raktározható és remekül használható nagy motorok üzemanyagaként.

Nemrég írtunk arról a pályázatról, melyben a brit közlekedési minisztérium díjazott környezetvédelmi szempontokból fontos, érdekes új fejlesztéseket. A tíz nyertes között szerepelt egy projekt, melyben ammóniamotoros tengerjáró hajókat építene egy cég.

És ez nem valami egyedi, új dolog. A sok akkumulátoros elektromos és hidrogéncellás járműfejlesztési projekt mellett valóságos kis csendes forradalom zajlik ezekben az években: az ammónia, mint energiahordozó "kitalálása" az előkövetkező évtizedek nehéz járművei, elsősorban nagy hajói számára.

Az ammónia molekulája egy nitrogénatomból és három hidrogénatomból áll. Az anyagot elsősorban a műtrágyaipar használja, iszonyú mennyiségben, de ez a vegyület energiahordozónak is alkalmas. Folyékony halmazállapotban energiatartalma térfogatarányosan mintegy háromnegyede a gázolajénak és benzinének, de meghaladja a hidrogénét (annak mind 700 barra sűrített, mind folyékony állapotában), etanolét, metanolét, LPG-ét, tömegarányosan pedig nagyjából az LPG szintjén van - az akkumulátoros energiatárolás pedig messze rosszabb mutatókkal rendelkezik. Az ammónia szállítási költsége pedig sokkal-sokkal alacsonyabb a jövő egyik legfontosabb energiahordozójaként emlegetett hidrogénénél.


Az ammónia energiasűrűsége (grafikon: royalsociety.org)

Viszont az ammónia gyártása temérdek CO2 kibocsátásával jár együtt. Ami első hallásra meglepőnek tűnik, hiszen sem a szénnek, sem az oxigénnek nincs köze az ammóniához.

A nitrogént a levegő cseppfolyósításával majd frakcionált desztillációval gyártják, ami energiaigényes művelet. A hidrogén többféle forrásból is származhat, akár ipari melléktermék is lehet, de víz szintén energiaigényes bontásával is gyártható. Az ammónia pedig többnyire az úgynevezett Haber-Bosch eljárással készül, amelyben a nitrogént a hidrogénnel nagy nyomáson és magas hőmérsékleten reagáltatják. Ebben a gyártásban pedig a szükséges energia legnagyobb része jelenleg foszilis energiahordozók elégetéséből származik. A műtrágyagyártás a világ CO2-kibocsátásának két százalékáért felelős és ez az iparág fogyasztja el a világon felhasznált (elégetett) földgáz két százalékát is!

Az ipari szén-dioxid-kibocsátás csökkentésének tervei között épp ezért kiemelt jelentőséggel szerepel a műtrágyagyártás energetikájának átállítása megújuló energiaforrásokra. Ehhez a változáshoz kapcsolódik az alábbi felismerés folyamata:

  • az ammónia egyre nagyobb arányban megújuló energiával fog készülni;
  • az ammónia energiatartalma elég magas ahhoz, hogy akár motorüzemanyagként használjuk;
  • az ammóniát motorüzemanyagként használva, fosszilis energiahordozókat kiváltva további CO2-emisszió szüntethető meg;
  • mindenki örül!

Azért persze mindez nem ilyen egyszerű. Az ammónia az élővilágra, benne az embereke nézve igen mérgező anyag. Tárolni, szállítani 10-15 bar nyomáson, folyékony állapotban célszerű. Szabályozott égése csak pontosan beállított körülmények között megy végbe. Égésterméke pedig a légkörben számos új problémát okozó nitrogén-oxid. Szerencsére ezzel minddel lehet kezdeni valamit.

A tárolás, szállítás során, főként, ha dokumentált tételekről, nagyobb mennyiségekről (köbméteres nagyságrend) van szó, megfelelő technológiai fegyelemmel ki lehet küszöbölni a balesetveszélyt és nem jelent nagy gazdaságossági kihívást a nyomott tartályokban tartás sem. (Legalábbis annyira, mint más mérgező ipari termékek kezelésénél.) Egy nagy, szűk teljesítmény-tartományban dolgozó hagyományos belsőégésű motornál könnyen be lehet állítani azokat a keverékképzési és gyújtási körülményeket, amelyek a megbízható folyamatos működéshez szükségesek. Az égéstermék pedig katalizátorral pont úgy kezelhető, mint a dízelmotorok kipufogógázainak NOx-tartalmának utókezelésénél, a nitrogén-oxid ártalmatlan oxigénné és vízzé alakítható.

Ezek a körülmények ideálisan megvalósulnak a tengerhajózásban. Az üzemanyag szállítása, átfejtése jól felügyelhető, ipari léptékű, precíz folyamat. A nagy hajómotorok folyamatos üzemben, egyenletes terhelés mellett dolgoznak, ráadásul szinte mindegy nekik, hogy mi ég el az égésterükben. A meglévő konstrukciók könnyen átalakíthatók, áttervezhetők ammónia-üzemre. A kipufogógáz-kezelés pedig annál pontosabban és ellenőrizhetőbben történhet, minél nagyobb és minél kevesebb számú motorról van szó. Ha a világ mintegy másfél milliárd személyautója(!) mind átállna ammóniaüzemre, borítékolhatóak lennének a tankolási balesetek, az üzemeltetésbiztonsági problémákból eredő szennyezések. De a világ mindösszesen 50.000 nagy kereskedelmi hajójánál az üzemeltetési körülmények jóval stabilabbak, az ellenőrizhetőség pedig összehasonlíthatatlanul jobb.


Ammóniamotor teszten a Wärtsilä laborjában

A német MAN-nél készülő, konténerhajókhoz és tankerekhez fejlesztett, egy gázmotor átalakításával készülő kétütemű, SCR-katalizátoros ammónia-motorról részletes leírás olvasható ebben a pdf-ben. Az MAN tervei nem csak a motorról szólnak, hanem a megújuló energiára alapozott komplex új energetikáról, melynek csak egy része az ammónia, mint új energiahordozó. A finn Wärtsilä-nál már tesztelik is az első kísérleti ammóniamotort.

Britek, németek, finnek, esetleg valaki más - vajon ki lesz az első, aki ténylegesen vízre bocsátja a műtrágyaipar átalakulásának köszönhetően megvalósuló első új ammóniamotoros hajót?

Ha tetszett ez a cikk, kövess minket a Facebookon is!

 

 


Prémium vezetési élmény, azonnali rendelkezésre állás és széles kínálat. Éljen a BMW vezető ajánlataival!
Most online, kényelmesen, egy helyen tekintheti meg a BMW azonnal elvihető készletmodelleit, melyek akár 0 km-es futásteljesítménnyel rendelkeznek. Válogasson a hagyományos belsőégésű, plug-in hibrid és elektromos BMW-k közül!
Innovatív felhőrendszerek gazdaságos formában – Csúcsteljesítményű felhőszolgáltatás 5 napos ingyenes tesztlehetőséggel, havi 19.900 Ft + Áfa / hó-ért!
Ezek is érdekelhetnek

Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.