الطاقة
إزالة الكربون من ممرات الشحن العالمية عبر الأمونيا الخضراء
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
الأمونيا الخضراء لحل انبعاثات الشحن
عند الحديث عن انبعاثات الكربون، أول ما يتبادر إلى الذهن هو السيارات والشاحنات، بالإضافة إلى محطات الطاقة التي تعمل بالفحم والغاز. فكرة أقل شيوعًا حول المستهلك الرئيسي للطاقة والملوث الكبير هي صناعة الشحن.
90٪ من التجارة العالمية تُنقل عبر السفن، غالبًا ما تعبر محيطات كاملة. وهذا يمثل ما لا يقل عن 36٪ من انبعاثات الغازات الدفيئة العالمية. كما أنها قطاع لا يمكن تقريبًا كهربائيته الآن، لأن البطاريات ليست ذات كثافة طاقة كافية لدفع سفينة لآلاف الأميال في البحر.
التلوث الكربوني ليس المشكلة الوحيدة هنا، حيث اعتمدت صناعة الشحن تاريخيًا على أدنى درجات النفط، وهو سائل سميك شبيه بالقطران يُسمى “وقود الخزان”، أو زيت الوقود الثقيل/الزيت المتبقي.
المصدر: Wikipedia
وقد تنتج صناعة الشحن، لفترة من الوقت، تلوثًا أكثر، حيث يتعين عليها الآن تجنب ممرات البحر الأحمر وقناة السويس وسط تصاعد الصراع في غزة واليمن. سيضيف ذلك آلاف الأميال الإضافية لجميع التجارة بين أوروبا وآسيا.
في الوقت نفسه، يجبر الجفاف الناجم عن ظاهرة النينيو في قناة بنما أيضًا التجارة بين آسيا وأمريكا الشمالية على التحويل إلى طرق تجارية أطول.
هذا ما حذرنا قراءنا منه مبكرًا في 21 ديسمبر 2023، في مقالتنا “مشكلات إمدادات الوقود الأحفوري – أزمة شحن وطاقة وشيكة“.
المصدر: BBC
تحسن تدريجي لتلوث الشحن
خفض انبعاثات الكبريت
استخدام زيت الوقود الثقيل، أكثر أشكال النفط تلوثًا، جعل صناعة الشحن مسؤولة عن إنتاج 18-30٪ من أكسيد النيتروجين العالمي و9٪ من أكسيد الكبريت. يمكن أن تكون هذه المشكلة أسوأ في المناطق المحلية، فمثلاً تنتج سفن الرحلات السياحية وحدها ثلاثة أضعاف تلوث الكبريت في برشلونة مقارنةً بجميع السيارات في المدينة مجتمعة.
سعت اللوائح الجديدة إلى حل هذه المشكلة. منذ يناير 2020، قطعت اللوائح الجديدة للمنظمة البحرية الدولية (IMO) بشكل جذري الانبعاثات المسموح بها من الكبريت في الغلاف الجوي.
استجابةً لذلك، اضطر قطاع الشحن إلى اعتماد وقود منخفض الكبريت أو الاستمرار في استخدام زيت الوقود الثقيل مع أنظمة التنقية. ومع ذلك، غالبًا ما تقوم هذه الأنظمة بإزالة الكبريت من انبعاثات الهواء فقط لتلقينه إلى الماء وإلقائه في المحيط.
الوقود البديل
خيار آخر هو التحول إلى الغاز الطبيعي المسال (LNG)، حيث يحترق الغاز الطبيعي بانبعاثات كبريت أقل بكثير وانبعاثات كربون أقل قليلًا مقارنةً بالنفط. المشكلة هي البنية التحتية، فمعظم السفن غير مجهزة بمحركات قادرة على حرق LNG بدلاً من الوقود منخفض الكبريت أو زيت الوقود الثقيل.
في جميع الأحوال، لا يقلل الوقود منخفض الكبريت أو أنظمة التنقية للـ LNG من انبعاثات الكربون بشكل ملحوظ.
لهذا يبحث الخبراء الآن عن الوقود البديل كحل محتمل. أحد أبرز المرشحين لهذا الوقود الأخضر هو الأمونيا الخضراء.
مقدمة عن الأمونيا الخضراء
الأمونيا، أو NH3، هي ثاني أكثر المواد الكيميائية إنتاجًا في العالم. إنها سماد ويمكن حرقها أو أكسدتها لإنتاج النيتروجين والماء.
NH3 +O2 → N2 + H2O
لذلك، هي مشابهة إلى حد ما لاحتراق الهيدروجين في أنها تنتج فقط نواتج ثانوية غير ضارة، على الأقل في الظروف المثالية.
الفرق مع الهيدروجين هو أن الأمونيا جزيء أكبر بكثير من H2 وأكثر استقرارًا. هذا يجعل نقلها وتخزينها أسهل بكثير. كما أن الأمونيا أكثر كثافة طاقة بنحو 50٪ مقارنةً بالهيدروجين السائل.
مثاليًا، ستعتمد اقتصاديات الأمونيا على ما يُسمى الأمونيا الخضراء المنتجة من الطاقة المتجددة. وهذا يميزها عن أنواع الأمونيا الأخرى:
- الأمونيا الرمادية/البنية: تُنتج من الوقود الأحفوري.
- الأمونيا الزرقاء: تُنتج من الوقود الأحفوري مع احتجاز الكربون.
- الأمونيا الوردية (تُسمى أحيانًا الأمونيا الصفراء): تُنتج من الطاقة النووية.
- الأمونيا الفيروزية: تُنتج من التحلل الحراري للميثان. يُفكك الميثان إلى هيدروجين وكربون صلب، يُحوَّل الهيدروجين لاحقًا إلى أمونيا. يمكن تخزين الكربون الصلب أو استخدامه في تطبيقات مثل ألياف الكربون.
وقود أخضر صديق للشحن
ما يجعل الأمونيا مرشحًا جيدًا لاستبدال زيت الخزان والوقود الأحفوري الآخر في الشحن هو خصائصها اللوجستية.
الهيدروجين متقلب جدًا وغير كثيف بما يكفي للاستخدام في رحلات عابرة للمحيطات. الوقود الحيوي إما غير محايد كربونيًا بما يكفي أو يُنتج بكميات صغيرة لا تلبي احتياجات الطاقة الضخمة لصناعة الشحن.
على النقيض، يمكن تخزين الأمونيا إما في شكل سائل عند -33°C (عند الضغط الجوي) أو مضغوطة فوق 7.5 بار (عند 20°C). هذا يقلل بشكل كبير من خسائر الطاقة ويجعل النفقات الرأسمالية لتخزين ونقل الأمونيا ممكنة.
وبسبب سهولة التخزين، بما في ذلك التخزين طويل الأمد، يمكن إنتاجها باستخدام طاقة متجددة متقطعة مثل الطاقة الشمسية أو الرياح واستهلاكها في وقت لاحق.
أخيرًا، يسمح استخدام الأمونيا السائلة للموانئ بإعادة استخدام البنية التحتية القائمة، مثل خزانات التخزين والأنابيب، التي تُستخدم حاليًا للنفط.
الاستفادة من هيكل الشحن المركزي
دراسة جديدة سلطت الضوء على حقيقة أخرى قد تساعد في تسريع تبني الأمونيا كوقود شحن أخضر. فحص باحثون في أكسفورد، يعملون في برنامج أكسفورد للبنية التحتية المستدامة (OPSIS) وتكنولوجيا الأمونيا الخضراء بأكسفورد (OXGATE) متطلبات البنية التحتية لإزالة الكربون من صناعة الشحن.
وجدوا أن استهداف أكبر 10، 50، و100 موانئ عالميًا من حيث طلب الوقود سيغطي 21.3٪ (21.8٪)، 45.7٪ (46.7٪)، و62.0٪ (62.6٪) من الطلب التراكمي على وقود الأمونيا الخضراء.
يمكن أن يكون هذا أكثر صحة في بعض المناطق، على سبيل المثال:
“في أوقيانوسيا، شمال أفريقيا، جنوب آسيا وجنوب شرق آسيا، يمكن تلبية أكثر من 60٪ من طلب الوقود باستهداف أكبر 10 موانئ إقليمية حسب طلب الوقود”
“الإمداد الأمثل للوقود بالأمونيا الخضراء لإزالة الكربون من الشحن العالمي”
Jasper Verschuur et al 2024 Environ. Res.: Infrastruct. Sustain. 4 015001
ذلك لأن هناك آلاف الموانئ في العالم، لكن الأكبر منها تدفع معظم الحركة وتخدم أكبر السفن (والتي تستهلك أكبر قدر من الوقود).
سيناريو مستقبل معتدل الطموح (MOD-AMB) وذو طموح عالي (HIGH-AMB) – المصدر: ERIS
كما وجد الباحثون في سيناريوهم أن معظم الإنتاج يمكن تركيزه حول خط الاستواء ودوائر المناخ الاستوائية، حيث تكون إنتاجية الطاقة الشمسية هي الأكثر كفاءة، مع “أقل من 10٪ من الأمونيا تُصنع عند خط عرض مطلق أكبر من 30 (40) درجة”.
المصدر: IOP Science
الاستثمارات المطلوبة
حاول الباحثون في أكسفورد أيضًا quantifying الاستثمار المطلوب لإزالة الكربون من ممرات الشحن باستخدام الأمونيا الخضراء. وجدوا أن معظم التكاليف ستأتي من البنية التحتية لإنتاج الأمونيا، خاصة مزارع الطاقة الشمسية في المناطق الاستوائية وصحاري أستراليا والشرق الأوسط، لتحل محل مصادر الوقود الأحفوري. التكلفة الإجمالية المقدرة؟ حوالي 2 تريليون دولار.
على الرغم من أن هذا يبدو مبلغًا كبيرًا، فإن نفس مستوى النفقات الرأسمالية سيكون مطلوبًا لاستخراج وتكرير النفط الذي ستستهلكه الصناعة في سيناريو الأعمال المعتادة. لذا، فإن الأمر يتعلق أكثر بتغيير مصدر الطاقة من زيادة تكاليف الشحن.
ثورة في الشحن
لطالما كانت صناعة الشحن تعتمد إلى حد كبير على العمالة اليدوية والتقنيات القديمة مثل محركات زيت الخزان.
يتغير ذلك بسرعة، لا سيما مع وصول الذكاء الاصطناعي إلى الصناعة (وهو ما غطيناه بعمق في مقالتنا “تأمين ممرات الشحن عبر استخدام الذكاء الاصطناعي“)، والتي ست:
- تجعل السفر البحري أكثر أمانًا.
- تسمح بالملاحة غير المأهولة.
- تحسن تحسين المسارات واستهلاك الوقود.
الثورة الأخرى التي تقترب من صناعة الشحن هي التحول إلى الطاقة المتجددة والوقود غير الملوث. في الوقت الحالي، أكثر المرشحين احتمالًا هو الأمونيا الخضراء، حيث إن الأمر يتعلق أساسًا بالسياسة والاستثمار، مع إتقان جميع التقنيات الرئيسية (الطاقة الشمسية على نطاق واسع + إنتاج وتخزين الأمونيا) بالفعل.
في الواقع، البديل الوحيد الممكن هو ثورة في إنتاج الوقود الحيوي، ربما باستخدام الوقود الحيوي الطحوي، وهو ما نبحث فيه في مقالتنا “الوقود الحيوي الطحوي: الثورة الطاقة القادمة؟“.
لكن بالنظر إلى أن الوقود الحيوي من الجيل الثالث (غالبًا ما يكون كيميائيًا مماثلًا للوقود المستند إلى النفط) سيُحتاج إليه على نطاق واسع من قبل صناعة السفر الجوي لتقليل الانبعاثات، فمن المحتمل أن تظل الأمونيا في صميم جهود تقليل الكربون في الشحن وربما حتى النقل البري.
الأمونيا لأسهم الوقود
هذه القائمة تركز على شركات الأمونيا الخضراء المشاركة في نشرها في صناعة الشحن. Leaders in ammonia generation, like for example CF Industries Holdings, Inc. (CF ) (CF) or Yara International ASA (YAR.OL) are mostly producing ammonia from natural gas currently. But they are likely to turn to green ammonia in due time and might be an option for investors as well.
1. Aker Horizons ASA
Aker Horizons هي شركة تابعة لمجموعة Aker التي تركز على الطاقة الخضراء. وتُعد Aker تكتلًا نرويجيًا مهمًا يركز على الطاقة المتجددة والأعمال البحرية. أما Aker Horizons فهي الشركة القابضة لعدة شركات تابعة تعمل في احتجاز الكربون والهيدروجين الأخضر والطاقة المتجددة.
المصدر: Aker
تنشط الشركة بصورة خاصة في إنتاج الهيدروجين والأمونيا الخضراء، وتهدف إلى إزالة الكربون من الشحن في القطب الشمالي.
لذلك ليست Aker شركة أمونيا خضراء خالصة، لكنها تستطيع إدارة التكامل الرأسي كاملًا، من توربينات الرياح البحرية إلى إنتاج الهيدروجين ثم الأمونيا الخضراء. كما تعمل على مشروعات لتحويل النفايات إلى طاقة في فرنسا، ومحطة كتلة حيوية في ألمانيا، واحتجاز الكربون في الشرق الأوسط (السعودية والإمارات).
وهذا يجعلها سهمًا مناسبًا للمستثمرين الراغبين في الانكشاف الواسع على قطاع الطاقة الخضراء، مع مركز قوي في الأمونيا الخضراء والشحن، إلى جانب مصادر طاقة خضراء أخرى وتنويع جغرافي.
2. AmmPower Corp.
تشبه AmmPower شركة FuelPositive في تقديم أنظمة معيارية لإنتاج الأمونيا، ولكن على نطاق أكبر؛ إذ تستطيع وحدتها الأساسية إنتاج أربعة أطنان يوميًا. ولذلك تستهدف مزارع ضخمة تتجاوز 10,000 فدان أو عمليات صناعية مثل المنسوجات والتبريد والتعدين والأدوية وأشباه الموصلات.
وقد يكون هذا النظام المعياري القائم على حاويات قياسية مناسبًا جدًا للموانئ التي تريد توسيع قدراتها المحلية لإنتاج الأمونيا تدريجيًا.
المصدر: AmmPower
تعمل الشركة على بناء دفتر طلباتها، مع فرص حجز قريبة الأجل تُقدّر بنحو 30 مليون دولار وآفاق لبيع 690 وحدة في 52 دولة. وتقدّر تكلفة الكهرباء بنحو 360 دولارًا لكل طن من الأمونيا.
تتيح الطبيعة المعيارية للنظام سرعة التنفيذ والتسليم خلال أقل من عام، مقارنة بثلاثة إلى أربعة أعوام لمشروعات مماثلة غير معيارية.
كما تعمل الشركة على تقنية لتحويل النفايات إلى أمونيا ضمن مشروع مشترك مع CTEC Energy Sales USA.
ولدفع اقتصاد الهيدروجين والأمونيا قدمًا، تنشئ شركة تابعة متخصصة في تكسير الأمونيا إلى هيدروجين، على أن تسعى هذه الشركة إلى تمويل إضافي بصورة مستقلة.
باستهداف نطاق يناسب معظم الاستخدامات الصناعية والشحن، تسعى AmmPower إلى عملاء وشركات ذات قدرة أفضل على الوصول إلى رأس المال. ومع تقنية تكسير الأمونيا قد تتمكن من التوسع سريعًا بعد إقرار سياسات تدعم الهيدروجين والأمونيا كناقلين للطاقة.
Private Companies
تطوّر First Ammonia إنتاج الأمونيا للشحن وتوليد الكهرباء ووسائل النقل الأخرى.
تُعد Solydera شركة أخرى لخلايا الوقود تنشط في الأمونيا الخضراء. وقد وقعت مذكرة تفاهم مع KBR في أكتوبر 2023.
يمكنك أيضًا الاطلاع على أسهم أخرى مرتبطة بالهيدروجين والأمونيا الخضراء، ومناقشة معمقة للمزايا التقنية للأمونيا وحدودها، في مقالنا «وقود الهيدروجين الآخر – أفضل 5 أسهم للأمونيا الخضراء».
