Αποανθρακοποίηση των Παγκόσμιων Διαδρομών Ναυτιλίας μέσω του Πράσινου Αμμωνίας

Πράσινη Αμμωνία για την Επίλυση των Εκπομπών της Ναυτιλίας

When we talk about carbon emissions, the first things that come to mind are cars & trucks, as well as coal and gas power plants. A lesser thought about major energy consumer and carbon emitter is the shipping industry.

Το 90% του παγκόσμιου εμπορίου μεταφέρεται με πλοία, συχνά διασχίζοντας ολόκληρους ωκεανούς. Αυτό αντιστοιχεί σε τουλάχιστον το 36% των παγκόσμιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Είναι επίσης ένας τομέας που προς το παρόν είναι σχεδόν αδύνατο να ηλεκτροποιηθεί, καθώς οι μπαταρίες δεν έχουν αρκετή ενεργειακή πυκνότητα για να προωθήσουν ένα πλοίο χιλιάδες μίλια στη θάλασσα.

Η ρύπανση από άνθρακα δεν είναι το μόνο ζήτημα εδώ, καθώς η ναυτιλιακή βιομηχανία έχει ιστορικά βασιστεί στο χαμηλότερο βαθμό πετρελαίου, ένα παχύ υγρό παρόμοιο με πίσσα που ονομάζεται «βενκέρ καύσιμο», ή βαρέο καύσιμο πετρελαίου/καύσιμο υπολειμμάτων.

Πηγή: Wikipedia

Και η ναυτιλιακή βιομηχανία μπορεί, για κάποιο χρονικό διάστημα, να παράγει ακόμη περισσότερη ρύπανση, καθώς τώρα πρέπει να αποφεύγει τα θαλάσσια μονοπάτια της Ερυθράς Θάλασσας/Καναλιού Σουέζ εν μέσω της κλιμακούμενης σύγκρουσης στη Γάζα και τη Υεμένη. Αυτό θα προσθέσει χιλιάδες επιπλέον μίλια ταξιδιού για όλο το εμπόριο μεταξύ Ευρώπης και Ασίας.

Παράλληλα, μια ξηρασία που προκλήθηκε από το φαινόμενο Έλ Νίνιο στο κανάλι του Παναμά αναγκάζει επίσης το εμπόριο Ασίας-Βόρειας Αμερικής να επαναδρομολογηθεί σε μεγαλύτερες εμπορικές διαδρομές.

Κάτι που προειδοποιήσαμε τους αναγνώστες μας νωρίς στις 21 Δεκεμβρίου 2023, στο άρθρο μας «Προβλήματα Προμηθειών Ορυκτών Καυσίμων – Επερχόμενη Ναυτιλιακή και Ενεργειακή Κρίση».

Πηγή: BBC

Σταδιακή Βελτίωση της Ρύπανσης στη Ναυτιλία

Μείωση Εκπομπών Θειούχου

The use of bunker oil, the most polluting form of oil, has made the shipping industry responsible for την παραγωγή του 18-30% του παγκόσμιου οξειδίου του αζώτου και του 9% του θειούχου οξειδίου. This problem can be even worse in localized areas, with, for example, only cruise ships producing 3x more sulfur pollution in Barcelona than all the cars in the city combined.

Νέοι κανονισμοί επιδιώκουν να λύσουν αυτό το ζήτημα. Από τον Ιανουάριο του 2020, νέοι κανονισμοί του Διεθνούς Ναυτικού Οργανισμού (IMO) έχουν μειώσει ριζικά τις εξουσιοδοτημένες εκπομπές θείου στην ατμόσφαιρα.

Σε απάντηση, η ναυτιλιακή βιομηχανία έπρεπε να υιοθετήσει καύσιμα χαμηλού θείου ή να συνεχίσει τη χρήση βαρέου καυσίμου με καθαριστές (scrubbers). Ωστόσο, αυτοί οι καθαριστές συχνά απλώς αφαιρούν το θείο από τις αερομεταφορές, μόνο για να το βάλουν στο νερό και να το απορρίψουν στον ωκεανό.

Εναλλακτικά καύσιμα

Another option is to switch to LNG (Liquid Natural Gas), as natural gas burns with much lower sulfur emissions and slightly lower carbon emissions than oil. The problem is one of infrastructure, as most ships are not equipped with engines able to burn LNG instead of low-sulfur oil or bunker oil.

Σε κάθε περίπτωση, το καύσιμο χαμηλού θείου και ο καθαριστής του LNG δεν μειώνουν σημαντικά τις εκπομπές άνθρακα.

Γι’ αυτό οι ειδικοί τώρα κοιτάζουν προς τα εναλλακτικά καύσιμα ως πιθανή λύση. Ένας κορυφαίος υποψήφιος για τέτοιο πράσινο καύσιμο είναι η πράσινη αμμωνία.

Εισαγωγικό Στοιχείο για την Πράσινη Αμμωνία

Ammonia, or NH3, is the second most highly produced chemical in the world. It is a fertilizer and can be burned or oxidized to produce nitrogen and water.

NH3 +O2 → N2 + H2O

Έτσι, είναι κάπως παρόμοια με την καύση του υδρογόνου, καθώς παράγει μόνο αβλαβή παραπροϊόντα, τουλάχιστον σε ιδανικές συνθήκες.

Η διαφορά με το υδρογόνο είναι ότι η αμμωνία είναι πολύ μεγαλύτερο μόριο από το H₂ και πολύ πιο σταθερό. Αυτό καθιστά τη μεταφορά και αποθήκευσή της πολύ πιο εύκολη. Η αμμωνία είναι επίσης σχεδόν 50% πιο ενεργειακά πυκνή από το υγρό υδρογόνο.

Πηγή: Kleinman Center For Energy Policy

Ιδανικά, μια οικονομία αμμωνίας θα βασιζόταν στην λεγόμενη πράσινη αμμωνία που παράγεται από ανανεώσιμη ενέργεια. Αυτό τη διακρίνει από άλλους τύπους αμμωνίας:

• Γκρι/καφέ αμμωνία: παράγεται από ορυκτά καύσιμα.
• Μπλε αμμωνία: παράγεται από ορυκτά καύσιμα αλλά με σύλληψη άνθρακα.
• Ροζ αμμωνία (μερικές φορές επίσης ονομάζεται κίτρινη αμμωνία): παράγεται από πυρηνική ενέργεια.
• Τυρκουάζ αμμωνία: παράγεται από την πυρόλυση του μεθανίου. Αυτό διασπά το μεθάνιο σε υδρογόνο και στερεό άνθρακα, με το υδρογόνο να μετατρέπεται αργότερα σε αμμωνία. Ο στερεός άνθρακας μπορεί να αποθηκευτεί ή να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές όπως οι ανθρακικές ίνες.

Ένα Φιλικό προς τη Ναυτιλία Πράσινο Καύσιμο

What makes ammonia a good candidate to replace bunker oil and other fossil fuels in shipping are its logistics qualities.

Το υδρογόνο είναι πολύ ασταθές και δεν είναι αρκετά πυκνό για να χρησιμοποιηθεί σε δια-ωκεάνιες διαδρομές. Τα βιοκαύσιμα είτε δεν είναι αρκετά ουδέτερα ως προς τον άνθρακα είτε παράγονται σε πολύ μικρή ποσότητα για να ικανοποιήσουν τη τεράστια ενεργειακή κατανάλωση της ναυτιλιακής βιομηχανίας.

Αντίθετα, η αμμωνία μπορεί να αποθηκευτεί είτε σε υγρή μορφή στους -33°C (σε ατμοσφαιρική πίεση) είτε υπό πίεση πάνω από 7,5 bar (στους 20°C). Αυτό περιορίζει σημαντικά τις ενεργειακές απώλειες και καθιστά δυνατές τις κεφαλαιακές δαπάνες για την αποθήκευση και μεταφορά της αμμωνίας.

Επίσης, λόγω της ευκολίας αποθήκευσης, συμπεριλαμβανομένης της μακροπρόθεσμης αποθήκευσης, μπορεί να παραχθεί με διακοπτόμενη παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας όπως η ηλιακή ή η αιολική και να καταναλωθεί αργότερα.

Τέλος, η χρήση υγρής αμμωνίας επιτρέπει στα λιμάνια να επαναχρησιμοποιήσουν υπάρχουσες υποδομές, όπως αποθηκευτικούς δεξαμενές και αγωγούς, που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος για πετρέλαιο.

Εκμετάλλευση της Κεντρικής Δομής της Ναυτιλίας

Μια νέα μελέτη has brought to light another fact that might help speed up the adoption of ammonia as a green shipping fuel. Researchers at Oxford, working at the Oxford Programme for Sustainable Infrastructure Systems (OPSIS) and the Oxford Green Ammonia Technology (OXGATE), have examined the infrastructure requirement for decarbonizing the shipping industry.

Βρήκαν ότι στοχεύοντας τα κορυφαία 10, 50 και 100 λιμάνια παγκοσμίως ως προς τη ζήτηση καυσίμου, θα καλύπταν 21,3% (21,8%), 45,7% (46,7%) και 62,0% (62,6%) της συνολικής ζήτησης πράσινου καυσίμου αμμωνίας.

“in Oceania, North Africa, South Asia, and Southeast Asia, over 60% of fuel demand can be met by targeting the top 10 regional ports as measured by fuel demand”

Βέλτιστη προμήθεια πράσινου αμμωνίας για την αποανθρακοποίηση της παγκόσμιας ναυτιλίας

Jasper Verschuur et al 2024 Environ. Res.: Infrastruct. Sustain. 4 015001

Αυτό συμβαίνει επειδή, ενώ υπάρχουν χιλιάδες λιμάνια στον κόσμο, τα μεγαλύτερα οδηγούν το μεγαλύτερο μέρος της κίνησης και εξυπηρετούν τα μεγαλύτερα (και πιο καταναλωτικά σε καύσιμο) πλοία.

σενάριο μέτριας φιλοδοξίας (MOD-AMB) & υψηλής φιλοδοξίας (HIGH-AMB) – Πηγή: ERIS

Οι ερευνητές επίσης διαπίστωσαν ότι στο σενάριό τους, η πλειονότητα της παραγωγής θα μπορούσε να συγκεντρωθεί γύρω από τον Ισημερινό και τις τροπικές γεωγραφικές γραμμές, όπου η παραγωγή ηλιακής ενέργειας είναι η πιο αποδοτική, με «λιγότερο από 10% της αμμωνίας να παράγεται σε απόλυτο γεωγραφικό πλάτος μεγαλύτερο από 30 (40) μοίρες».

Πηγή: IOP Science

Απαιτούμενες Επενδύσεις

The Oxford researchers also tried to quantify the required investment to decarbonize shipping lanes with green ammonia.  They found that most of the costs would come from the infrastructure to produce the ammonia, mostly solar farms in the tropics and deserts of Australia and the Middle East, replacing fossil fuel sources.  The total estimated cost? ~ $2 trillion.

Αν και αυτό μπορεί να φαίνεται μεγάλο, παρόμοιο κεφαλαιακό κόστος θα χρειαστεί για την εξεύρεση και επεξεργασία του πετρελαίου που η βιομηχανία θα καταναλώσει σε ένα σενάριο «business-as-usual». Έτσι, πρόκειται περισσότερο για αλλαγή της πηγής ενέργειας παρά για αύξηση του κόστους της ναυτιλίας.

Μια Επανάσταση στη Ναυτιλία

Shipping has for a long time been an industry mostly reliant on manual labor and outdated technologies like bunker fuel-powered engines.

Αυτή η κατάσταση αλλάζει γρήγορα, ιδιαίτερα με την άφιξη της τεχνητής νοημοσύνης στη βιομηχανία (κάτι που καλύψαμε εκτενώς στο άρθρο μας «Διασφάλιση των Ναυτιλιακών Διαδρομών μέσω της Χρήσης της Τεχνητής Νοημοσύνης»), η οποία θα:

• Κάνει το ταξίδι στη θάλασσα πιο ασφαλές.
• Επιτρέπει την αυτόνομη πλοήγηση.
• Βελτιστοποιεί τις διαδρομές και την κατανάλωση καυσίμου.

The other revolution coming for the shipping industry is switching to renewables and non-polluting fuels. For now, the most likely candidate is green ammonia, as this is mostly a question of policy and investment, with all the key technologies (large-scale solar + ammonia production & storage) already mastered.

Πραγματικά, η μόνη εφικτή εναλλακτική θα ήταν μια επανάσταση στην παραγωγή βιοκαυσίμων, ενδεχομένως με αλγικά βιοκαύσιμα, κάτι που διερευνούμε στο άρθρο μας «Αλγικό Βιοκαύσιμο: Η Επόμενη Ενεργειακή Επανάσταση;»

Αλλά λαμβάνοντας υπόψη ότι τα βιοκαύσιμα τρίτης γενιάς (συχνά χημικά παρόμοια με τα καύσιμα βάσει πετρελαίου) πιθανότατα θα χρειαστούν σε μεγάλες ποσότητες από τη βιομηχανία αεροπορικών μεταφορών για την αποανθρακοποίηση, είναι πιθανό ότι η αμμωνία θα παραμείνει στο κέντρο της ναυτιλιακής και ίσως ακόμη και της αποανθρακοποίησης των φορτηγών.

Αμμωνία για Μετοχές Καυσίμων

Αυτή η λίστα εστιάζει σε εταιρείες πράσινης αμμωνίας που συμμετέχουν στην εφαρμογή της στη ναυτιλιακή βιομηχανία. Ηγετικές εταιρείες στην παραγωγή αμμωνίας, όπως για παράδειγμα CF Industries Holdings, Inc. (CF ) (CF) ή Yara International ASA (YAR.OL) παράγουν κυρίως αμμωνία από φυσικό αέριο αυτή τη στιγμή. Ωστόσο, είναι πιθανό να στραφούν στην πράσινη αμμωνία σε σύντομο χρονικό διάστημα και μπορεί να αποτελέσουν επιλογή για επενδυτές επίσης.

1. Aker Horizons ASA

Aker Horizons is a subsidiary of the Aker group, which is centered around green energy. The Aker group is an important Norwegian conglomerate focusing on renewables and marine/offshore businesses.  Aker Horizon is the holding company for several subsidiaries, including carbon capture, green hydrogen, and renewable energies.

Πηγή: Aker

Η εταιρεία είναι ιδιαίτερα ενεργή στην παραγωγή υδρογόνου και πράσινης αμμωνίας, με στόχο την αποανθρακοποίηση της Αρκτικής ναυτιλίας.

Έτσι, η Aker δεν είναι καθαρά εταιρεία πράσινης αμμωνίας, αλλά μπορεί να διαχειριστεί ολόκληρη την κάθετη ενσωμάτωση της πράσινης αμμωνίας, από τα ανοιχτά αιολικά πάρκα μέχρι την παραγωγή υδρογόνου και την παραγωγή πράσινης αμμωνίας. Εργάζεται επίσης σε έργα όπως η μετατροπή αποβλήτων σε ενέργεια στη Γαλλία, ένα βιομάζα εργοστάσιο στη Γερμανία και η σύλληψη άνθρακα στη Μέση Ανατολή (Σαουδική Αραβία και ΗΑΕ).

Αυτό το καθιστά μια καλή μετοχή για επενδυτές που αναζητούν έκθεση στον ευρύ τομέα της πράσινης ενέργειας, με ισχυρή θέση στην πράσινη αμμωνία και τη ναυτιλία, αλλά και σε άλλες πράσινες ενέργειες, καθώς και με κάποια γεωγραφική διαφοροποίηση.

2. AmmPower Corp.

AmmPower is similar to FuelPositive in that it provides modular ammonia generation systems, but at a larger scale, with its base module able to produce 4 tons/day. This puts the company’s clients more into the range of very large farms (10,000+ acres) or industrial operations like textiles, refrigeration, mining, pharmaceuticals, or semiconductors.

Αυτό το μοντέλο συστήματος βασισμένο σε τυπικά κοντέινερ θα μπορούσε επίσης να ταιριάζει σε λιμάνια που επιδιώκουν να αυξήσουν σταδιακά τις δυνατότητες παραγωγής αμμωνίας επί τόπου.

Πηγή: AmmPower

Η εταιρεία βρίσκεται στη διαδικασία δημιουργίας του βιβλίου παραγγελιών της, με την εκτιμώμενη βραχυπρόθεσμη δυνατότητα κράτησης στα $30M, και προοπτικές πώλησης για 690 μονάδες από 52 χώρες. Η εταιρεία εκτιμά το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας περίπου $360 ανά τόνο αμμωνίας.

Η μοντελοποίηση του συστήματος επιτρέπει γρήγορη υλοποίηση και παραδόσεις, με λιγότερο από ένα χρόνο σε σύγκριση με τα 3-4 χρόνια παρόμοιων έργων χωρίς τη μοντελοποιημένη προσέγγιση.

Επίσης, εργάζονται σε τεχνολογία για μετατρέπουν τα απόβλητα σε αμμωνία, σε κοινή επιχείρηση με την CTEC Energy Sales USA.

Για να προωθήσουν περαιτέρω την πρόοδο της αμμωνίας σε μια οικονομία υδρογόνου-αμμωνίας, δημιουργούν μια ειδική θυγατρική αφιερωμένη στο σπάσιμο της αμμωνίας σε υδρογόνο, η οποία θα αναζητήσει επιπλέον χρηματοδότηση ξεχωριστά.

Με την κλίμακα που μπορεί να ταιριάζει στη μεγαλύτερη βιομηχανική χρήση, καθώς και στη ναυτιλία, η AmmPower στοχεύει σε πελάτες και εταιρείες με μεγαλύτερη πρόσβαση σε κεφάλαια από το μέσο. Σε συνδυασμό με την τεχνολογία σπασίματος αμμωνίας, αυτό θα μπορούσε να της επιτρέψει να αυξήσει γρήγορα την κλίμακα ακολουθώντας πολιτικές που προωθούν την ανάπτυξη του υδρογόνου & αμμωνίας ως φορέα ενέργειας.

Ιδιωτικές Εταιρείες

First Ammonia is a developer of ammonia production for shipping, electricity, and other transportation.

είναι ένας προγραμματιστής παραγωγής αμμωνίας για τη ναυτιλία, την ηλεκτρισμό και άλλες μεταφορές.

Solydera is another fuel cell company with activity in green ammonia. Notably, it signed a Memorandum of Understanding (MoU) with KBR in Οκτώβριος 2023.

είναι μια άλλη εταιρεία κυψελών καυσίμου με δραστηριότητα στην πράσινη αμμωνία. Σημαντικό είναι ότι υπέγραψε μια Συμφωνία Κατανοήσεως (MoU) με KBR τον Οκτώβριο του 2023.

Μπορείτε επίσης να βρείτε άλλες μετοχές σχετικές με το πράσινο υδρογόνο και την πράσινη αμμωνία, καθώς και μια εις βάθος συζήτηση για τα τεχνικά πλεονεκτήματα και περιορισμούς της αμμωνίας, στο άρθρο μας «The Other Hydrogen Fuel – Top 5 Green Ammonia Stocks».